Orientador: Angela Maria Moraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T05:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dallan_PaulaRulfMarreco_D.pdf: 8244755 bytes, checksum: 6daf189fe9255ded7946b05fde2994d7 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A quitosana é um polissacarídeo atóxico, biocompatível e biodegradável, que possui propriedades antimicrobiana e cicatrizante e, em decorrência destas propriedades, apresenta grande potencial de uso na confecção de biomateriais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a realização de um estudo sistemático quanto à influência da concentração da solução de partida de quitosana no custo e nas características físicas (morfologia, espessura, grau de hidratação e cristalinidade), mecânicas (resistência mecânica e ductilidade) e biológicas (resistência à degradação enzimática, adesão e proliferação celular) de membranas densas de quitosana para uso no tratamento de queimaduras, bem como quanto ao efeito da substituição de parte da quitosana utilizada na formulação dos materiais por quitina e/ou glicerol. A influência da técnica de esterilização nas características das membranas sintetizadas (morfologia, espessura, propriedades mecânicas e citotoxicidade) foi avaliada utilizando-se três diferentes agentes de esterilização (etanol a 70%, óxido de etileno e radiação gama). O óxido de etileno foi aquele que apresentou os resultados mais promissores em termos de manutenção das características iniciais dos biomateriais sintetizados, sendo, portanto, selecionado como o agente de esterilização das membranas de quitosana obtidas ao longo do desenvolvimento deste trabalho. O estudo sistemático das características das membranas densas de quitosana contendo quitina e/ou glicerol em suas composições mostrou que o uso de uma solução de quitosana mais concentrada (2,5% m/m) eleva o custo das membranas, mas, em contrapartida, confere a estes materiais, maior espessura no estado úmido, resistência mecânica e ductilidade além de dificultar a degradação dos mesmos quando em presença da enzima lisozima, característica esta importante quando do uso destes materiais como curativos temporários não biodegradáveis. A substituição de parte da quitosana por quitina permite a obtenção de membranas de menor custo, porém com capacidade de absorção de líquidos e propriedades mecânicas inferiores às observadas para as membranas formadas exclusivamente por quitosana. Tal substituição promove ainda aumento da espessura (seca e úmida) dos materiais bem como redução na cristalinidade dos mesmos, além de torná-los mais susceptíveis à ação da lisozima. Assim como quando da substituição por quitina, o uso do glicerol reduz o custo das membranas bem como a espessura úmida, a cristalinidade e o tempo de degradação das mesmas quando em presença da lisozima. Nenhuma das composições sintetizadas mostrou-se favorável à adesão de células Vero em suas superfícies. A análise global dos resultados indicou que a maioria das composições apresentou características adequadas para utilização como curativos temporários não biodegradáveis sendo as membranas compostas somente por quitosana e obtidas a partir de uma solução a 2,5%, aquelas que mostraram os resultados mais promissores de uso para esta finalidade. Ensaios complementares de determinação da permeabilidade destes materiais ao vapor d¿água e ao oxigênio mostraram que os mesmos apresentavam valor adequado quanto à passagem do vapor d¿água, porém comportamento aquém do desejado quanto à passagem do oxigênio. Para suprir tal deficiência, membranas de quitosana do tipo densas de menor espessura e membranas do tipo porosas foram sintetizadas, porém, apenas a porosidade apresentou influência na propriedade em estudo. Palavras-chave: quitosana, quitina, glicerol, biomaterial, membrana, curativo, queimadura / Abstract: Chitosan is an atoxic, biocompatible and biodegradable polysaccharide with bacteriostatic and healing properties showing potential use in biomaterial synthesis. In this context, the aim of this work was to study the effects induced by chitosan solution concentration and by chitin and glycerol incorporation in the total raw material cost, physical (morphology, thickness, cristallinity and swelling ratio), mechanical (tensile strength and percentage of strain at break) and biological properties (resistance to enzymatic degradation, cell adhesion and proliferation) of dense chitosan membranes with potential use as burn dressings. The influence of sterilization technique on the chitosan membrane characteristics (morphology, thickness, mechanical properties and cytotoxicity) was evaluated using three different sterilization agents (70% ethanol, ethylene oxide and gamma radiation). According to the results obtained, ethylene oxide was considered the most adequate agent to sterilize chitosan membranes since it kept their starting characteristics having been chosen as the sterilizing agent of the biomaterials obtained in this work. The systematic study concerning the effects induced by chitosan solution concentration and by chitin and glycerol incorporation on dense chitosan membranes showed that the use of the most concentrated chitosan solution (2.5% w/w) increases the biomaterials cost but improves the membranes wet thickness, mechanical resistance and ductility, and reduces the degradation degree of the materials after two months of exposure to lysozyme, an important characteristic for biomaterials used as temporary non-biodegradable burn dressings. Chitin incorporation reduces the membranes cost but decreases their swelling ratio and mechanical properties if compared to the membranes composed exclusively by chitosan. Such incorporation also promotes an increase in membranes thickness (dry and wet), reduction in their cristallinity as well as an increase in the materials degradability after exposure to lysozyme. Glycerol incorporation reduces the membranes cost, wet thickness and cristallinity and increases the membranes degradability after exposure to lysozyme. Strong cell adhesion was not observed in any of the tested membrane formulations. The overall results indicate that the majority of the prepared membranes meet the performance requirements of temporary non-biodegradable burn dressings and the membranes composed exclusively by chitosan obtained using the most concentrated chitosan solution showed the most appropriated results for this application. Despite showing adequate characteristics concerning the water vapor permeability, this formulation did not present high enough oxygen permeability. To overcome this drawback, dense chitosan membranes with lower thickness and porous chitosan membranes were produced but only the porosity has effectively shown influence in this property / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Com o aumento da produção de biodiesel para atender à legislação brasileira, está ocorrendo um aumento considerável na geração de glicerol, um resíduo líquido contendo cerca de 46 g\'CL POT.-\'/L e com elevada concentração de matéria orgânica (DQO média de 1.260 g/L). Apesar de ser bastante utilizado na indústria química, o teor de impurezas do glicerol oriundo de biodiesel limita o seu processamento industrial. Buscando agregar valor à este resíduo, utilizou-se um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket), em escala de laboratório (14,85 L de volume útil), para produzir metano visando geração de energia, tendo o glicerol residual como única fonte de substrato. Este glicerol residual foi obtido a partir da transesterificação de uma mistura de óleos de algodão e soja (2:3, v/v) em uma usina de biodiesel pertencente à Petrobrás S.A. Durante a operação, a COV foi aumentada gradualmente de 2,0 a 10,0 kgDQO/\'M POT.3\'.d e a diluição de glicerol residual no afluente foi reduzida de 1:1.500 até 1:5. O reator UASB foi capaz de remover, em média, 97,5% de matéria orgânica, apresentando 59% de \'CH IND.4\' no biogás, e relação AGV/Alc\'H\'CO IND.3\'POT.-\' abaixo de 0,3, mesmo com 14 g\'CL POT.-\'/L no interior do sistema. No entanto, foi necessário adicionar nutrientes em concentrações adequadas para evitar que o sistema entrasse em colapso. Os ensaios de toxicidade mostraram que o glicerol residual não é tóxico ao lodo anaeróbio, mas apresenta uma limitação inicial da metanogênese. O teste de biodegradabilidade anaeróbia indicou que o glicerol residual foi 65,9% biodegradável e o potencial de produção de metano alcançou 0,220 \'M POT.3\'CH IND.4\'/kg Glicerol. / The Brazilian legislation demands the use of biodiesel mixed with diesel in an increasing rate. This raise on biodiesel production implies also on an increase on generation of glycerol, which is a liquid or semi-solid waste with high concentration of salts (approximately 46.1 g\'CL POT.-\'/L) and organic matter (1260 gCOD/L in average). Despite being widely used in chemical industry, the residual glycerol contains impurities that limit its industrial processing. In order to add value to this residue, an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) at laboratory scale (14.85 L of working volume), fed with glycerol generated on biodiesel industry, was used to produce biogas, which can be used for power generation via methane. This wasted glycerin was produced by the transesterification process of a mixture of the cottonseed oil and soybean oil (2:3, v:v) in a Petrobras S/A biodiesel plant. During operation, the organic loading rate (OLR) was gradually increased from 2.0 to 10.0 kgCOD/\'M POT.3\'.d., and the dilution of residual glycerol in the influent was reduced from 1:1500 to 1:5. The UASB reactor was able to remove 97.5% of the organic matter, producing biogas with 59% of \'CH IND.4\', and VFA/Alk\'H\'CO IND.3\'POT.-\' ratio below 0.3, even with a very high concentration of chloride in the bulk liquid (14 g\'CL POT.-\'/L). However, it was necessary to add nutrients in adequate concentrations to prevent the system from collapsing. The toxicity tests showed that the residual glycerol used in the research was not toxic to the anaerobic sludge. The anaerobic biodegradability test indicated that the residual glycerol was 65.9% biodegradable and the biochemical methane production potential was 0.220 \'M POT.3\'CH IND.4\'/kg Glycerol.

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:04:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_DayanadeGusmao_D.pdf: 2154026 bytes, checksum: e32b975351a41b8db49a6edaf30ad20d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Para a evolução da ciência e melhoramento na qualidade de vida, o uso da tecnologia é imprescindível para solucionar os problemas relacionados com o uso desenfreado dos recursos naturais e poluição ambiental. A substituição de recursos não renováveis tem se apresentado como uma solução alternativa, na qual uma nova rota para a produção de ácido propanóico está inserida nesses preceitos. Atualmente a larga escala de produção do ácido propanóico advém da rota petroquímica, e a utilização da glicerina para a produção de ácidos orgânicos se tornou uma alternativa para amenizar os danos sensíveis ao meio ambiente. No entanto, a tese apresentada retrata de uma alternativa de síntese do ácido propanóico por rota fermentativa, neste são apresentadas as etapas do processo, desde a matéria-prima ao produto final. Neste âmbito surgem os estudos de análise e seleção do meio de cultura apresentando o direcionamento na escolha de alguns sais, do extrato de levedura e da concentração de glicerina em relação ao rendimento, eficiência e conversão em ácido propanóico, nesse estudo foi possível obter um rendimento de 80% na produção do ácido propanóico, uma eficiência de 99 % e conversão de 67 % para as concentrações de 20 g/L para a glicerina, 15 g/L para o extrato de levedura, 3 g/L para o NH4H2PO4 (g/L) e 1 g/L de KH2PO4 (g/L); o desenvolvimento de um processo inovador e de alto potencial industrial que foi realizado através de um processo de fermentação anaeróbica parcial na qual houve um consumo total do reagente alimentado e 100% de rendimento, obtendo como produto final da fermentação o ácido propanóico e o ácido succínico, quando comparada com a fermentação convencional no qual foi obtido apenas o ácido propanóico e apresentado resíduo no final do processo, o substrato; o estudo da influência do efeito combinado da concentração de ácido propanóico e da temperatura no processo fermentativo em que foi possível obter de 83 a 97 % de rendimento e uma conversão de 100% utilizando a temperatura de 30 ºC; a escolha do modelo e estimativa dos parâmetros cinéticos em função da temperatura, onde os parâmetros cinéticos foram calculados para o modelo não estruturado e não segregado através do método de otimização por algoritmo genético obtendo uma maior reprodutibilidade para as faixas de estudo; e a separação do ácido propanóico do meio fermentado utilizando um sistema evaporativo através do destilador molecular, neste o meio fermentado obtido foi facilmente separado através do pré-tratamento por separação sólido-líquido e obtida a separação do ácido propanóico dos demais componentes do meio fermentado no condensador externo na pressão de 100 mbar e temperatura de 130 °C / Abstract: For the evolution of science and improvement in quality of life, the use of technology is essential to solve the problems related to the rampant use of natural resources and environmental pollution. The substitution of non-renewable resources has emerged as an alternative solution, in which a new route for the production of propionic acid is inserted in these precepts. Today the large scale production propionic acid comes from petrochemical route, and the use of glycerin to produce organic acids has become an alternative to mitigate the environmentally sensitive damages that are a priori, a requirement for actually possible remain competitive in the market. However, the thesis presented portrays an alternative synthesis of propionic acid by fermentative route, this are the steps of the process, from raw material to finished product. In this context the study of analysis and selection of culture media presenting the guidance in the choice of some salts, yeast extract and glycerin concentration in relation to the performance, efficiency and conversion in propionic acid, this study arise was possible to obtain a yield 80% propionic acid in the production of an efficiency of 99% and 67% conversion for the concentration of 20 g / L glycerin, 15 g / L of yeast extract, 3 g/L NH4H2PO4 to (g/L) and 1 g / L of KH2PO4 (g/L); the development of a novel and high potential industry process was carried out through a process of anaerobic fermentation part in which there was complete consumption of the supplied reagent and 100% yield, obtained as an end product of fermentation propionic acid and succinic acid compared with conventional fermentation in which was only obtained propionic acid and the residue submitted at the end of the process the substrate; the study of the influence of the combined effect of concentration and temperature propionic acid in the fermentation process it was possible to obtain 83-97% conversion and a yield of 100% using a temperature of 30 °C; the choice of the model and estimation of kinetic parameters depending on the temperature, where the kinetic parameters were calculated for the model unstructured and not segregation by the method of optimization by a genetic algorithm for obtaining greater reproducibility study tracks; and separating propionic acid fermentation broth using an evaporative system through the molecular still, in the fermentation medium was readily obtained by separate treatment by solid-liquid separation and separation of the obtained propionic acid from the other components of the fermentation broth external condenser at a pressure of 100 mbar and temperature of 130 °C / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica

This thesis was developed with the objective of evaluating the effect of supplementation with 10% crude glycerin in the total dry matter (DM) of the diet for lactating cattle in a annual ryegrass (Lolium multiflorum) pasture production system on the metabolic profile, milk composition and production. The experiment was conducted at the Regional Rural Development Institute in Augusto Pestana, RS, Brazil, with 18 Holstein cattle, in a block design (according to lactation days) in a simple cross-over procedure, during three periods of 14 days. The diets were composed of annual ryegrass grazing and supplementation with corn silage and concentrate, with or without addition of 10% crude glycerin based on total dry matter. Samples of diet, urine, milk and blood were collected and evaluated. It were evaluated too milk production and leftover food in the trough. The data were submitted to analysis of variance and the treatment effect compared by the T test through the SAS statistical program. Values of P<0.05 were considered significant and tendency were considered when P<0.10. It was verified that the inclusion of 10% of crude glycerin in diet DM of lactating cows reduces the elimination of urea through milk and increases blood glucose levels, and does not have a deleterious effect on milk production and cows’ feed consumption. The addition of 10% DM of glycerin to the diet hasn’t effect on milk production and composition of Holstein cows in different lactation periods with different levels of protein in the diet. It was concluded that the inclusion of 10% crude glycerin in diet DM of lactating cows on annual ryegrass pasture reduces the level of milk nitrogen urea. This could be due to the decrease in urea blood levels by the increase of nutritional efficiency, provided by glycerin energy supply, for its energy and potential contribution in increasing blood glucose levels, without interfering in the productive performance and composition of the milk. / Esta tese foi desenvolvida com o objetivo de avaliar o efeito da suplementação com 10% de glicerina bruta na matéria seca (MS) total da dieta, para vacas em lactação, mantidas em sistema de produção em pastagem de azevém (Lolium multiflorum), sobre o perfil metabólico, composição e produção do leite. O experimento foi conduzido no Instituto Regional de Desenvolvimento Rural, em Augusto Pestana, RS, Brasil, com 18 vacas da raça holandesa, em um delineamento com blocos (conforme o perfil da lactação) em esquema de reversão simples dos animais (Cross-over), em três períodos de 14 dias. As dietas foram constituídas de pastejo em azevém e suplementação com silagem de milho e concentrado, acrescido ou não da adição de 10% de glicerina bruta com base na matéria seca (MS) total. Foram coletadas e analisadas amostras de alimentos, urina, leite e sangue. Foram avaliadas também sobras de alimento no cocho e produção de leite. Os dados foram submetidos à análise de variância e o efeito de tratamento comparado pelo teste T através do programa estatístico SAS. Valores de P<0.05 foram considerados significativos e como tendência quando P<0.10. Verificou-se que a inclusão de 10% de glicerina bruta na MS da dieta reduz à eliminação de ureia via leite e aumenta os níveis sanguíneos de glicose, não tendo efeito deletério sobre a produção de leite e consumo de alimento dos animais. A adição de 10% da MS de glicerina a dieta não apresenta efeito sobre a produção e composição do leite de vacas da raça holandesa, em diferentes períodos de lactação. Conclui-se que a inclusão de 10% de glicerina bruta na MS da dieta de vacas em lactação, em pastejo de azevém, diminui o nível de nitrogênio ureico no leite em função da melhora da eficiência nutricional, pelo seu aporte energético e potencial em aumentar os níveis de glicose sanguínea, sem interferir no desempenho produtivo e na composição do leite.

Orientador: Glaucia Maria Pastore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-18T13:15:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_CristianoJosede_M.pdf: 12087429 bytes, checksum: e7e52d39533950f814bfe0b0170abd81 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os parâmetros ótimos de desodorização (temperatura, porcentagem de vapor e pressão de operação) são determinados de acordo com o tipo de óleo e o processo de refino selecionado. O refino do óleo de palma é realizado preferencialmente através do refino físico, pois sua elevada acidez pode provocar uma perda excessiva de óleo neutro no caso da utilização do refino químico. O refino físico de óleos vegetais consiste num processo de esgotamento ou stripping, no qual sob pressões reduzidas e elevadas temperaturas os compostos voláteis são removidos do óleo neutro através da utilização de um agente de arraste, que pode ser um gás ou vapor. No entanto, estas condições de processo também facilitam a ocorrência de volatilização de valiosos compostos minoritários como esqualeno, tocoferóis, tocotrienóis, fitoesteróis, bem como uma pequena porção dos acilgliceróis. Desta forma, este trabalho apresenta a aplicação da metodologia de superfície de resposta (MSR) no estudo dos efeitos de três variáveis de processo (temperatura, porcentagem de vapor e fração estearina/oleína), sobre a perda/transferência de compostos graxos durante a desacidificação física. As respostas de interesse foram acidez final do óleo e perda de óleo neutro (PON). Os resultados revelaram que a composição do óleo é um fator importante e estatisticamente significante a ser considerado na seleção de variáveis de processo mais adequadas, além da temperatura e da porcentagem de vapor. Na segunda etapa, foi realizado um estudo detalhado da degradação térmica dos carotenóides no óleo de palma considerando-se temperaturas variando na faixa de 170 ºC a 230 ºC. O processo de aquecimento foi realizado com injeção de nitrogênio e a coleta de amostra foi feita a cada 20 min durante um período de aquecimento total de 140 min. Os dados experimentais foram então comparados com dados da literatura relacionados à degradação de carotenóides. A degradação térmica dos carotenóides mostrou uma melhor adequação a uma ordem de reação superior a 1. Em uma etapa posterior, a metodologia de superfície de resposta (MSR) foi aplicada para o refino físico de amostras de óleo de palma de diferentes qualidades, medidas através de sua acidez inicial. Foram consideradas a influência de duas condições de operação e um terceiro parâmetro de qualidade, sendo estes: temperatura, porcentagem de vapor e acidez inicial das amostras. As respostas de interesse foram acidez final do óleo, retenção de tocóis, perda de óleo neutro (PON) e retenção de carotenóides. Os resultados mostraram que a acidez inicial é um parâmetro estatisticamente importante para a obtenção de valores aceitáveis de acidez final. Este parâmetro está diretamente relacionado à concentração de componentes minoritários no óleo, pois caso o valor de acidez final não tenha atendido aos padrões pré-determinados, o óleo deve ser submetido a tratamentos subseqüentes utilizando-se temperaturas mais elevadas ou maiores tempo de processo, portanto, acarretando a redução dos compostos minoritários. Para finalizar este trabalho foi avaliada a ocorrência da reação de hidrólise de óleo neutro durante o processo de desacidificação física. Os resultados revelaram que as maiores concentrações de ácidos graxos livres (AGL) no óleo e as menores concentrações de AGL no destilado foram obtidas para as maiores vazões de vapor e menores tempos de processo. Observou-se também, que a geração de AGL aumenta com o aumento da porcentagem de vapor e da temperatura do processo. Através da análise da cinética da hidrólise de óleo neutro, foi possível verificar uma boa adequação dos dados à equação de primeira-ordem / Abstract: Optimal deodorizing parameters (temperature, steam percentage, and operating pressure) are determined by the type of oil and the selected refining process. Refining of palm oil is preferably performed by physical means since its high acidity can lead to excessive losses of neutral oil in case of the caustic refining process. Physical refining of vegetable oils is a stripping process in which, under low absolute pressure and high temperatures, the accompanying lower boiling compounds are distilled off from neutral oil, by using gas or steam, as effective stripping agent. However, these processing conditions also increase the occurrence of volatilization of the valuable minor components present in the oil such as squalene, tocopherols, phytosterols, as well as some portion of acylglycerols. Thus, this work presents the application of response surface methodology (RSM) to the study of the effects of three factors (temperature, percentage of stripping steam and the stearin/olein ratio) on the losses/transfer of fatty compounds during the steam deacidification. The responses of interest were the final oil acidity and the loss of neutral oil (NOL). The results revealed that the oil composition was an important and statistically significant factor in the selection of more suitable processing variables, besides temperature and steam. In the second step, a detailed study was performed for carotene thermal degradation in palm oil at four temperatures ranging from 170 ºC to 230 ºC. The heating process was carried out with injection of nitrogen and the samples were collected every 20 min during a total heating period of 140 min. The experimental data were then compared to literature data concerning carotenoids thermal degradation. The thermal degradation kinetics of carotenoids in palm oil followed an order superior to 1. In the next step of this work, response surface methodology (RSM) was applied to study the physical refining process of palm oil samples of different qualities, measured by their initial acidity. The influence of two operative conditions and a third quality parameter are considered: the temperature, the steam percentage, and the initial FFA. Their effect on the final FFA, tocols retention, neutral oil loss (NOL), and carotene retention was investigated. The results revealed that the initial FFA is a statistically important parameter to obtain acceptable values for final FFA, which has directly relation with the concentration of minor components in the oil by the submission to higher temperatures or longer refining periods, in order to reach the standard values. To end this work, it was evaluated the occurrence of hydrolysis of neutral oil during the steam deacidification. The results revealed that the highest percentages of FFA into the oil and the lowest percentages of FFA on the distillate were obtained when applying high steam flow rates associated with reduced stripping times. It was also observed that the generation of free fatty acids increases with the increasing of the percent of steam injected into the oil as well as with the increasing of the process temperature. The kinetic investigation revealed that the hydrolysis of neutral oil follows a first-order reaction / Mestrado / Ciência de Alimentos / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T17:38:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_DayanadeGusmao_M.pdf: 1694005 bytes, checksum: d8d6330083def5f9d9b5e26276c66c26 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Atualmente, a grande parcela de produção do ácido propanóico ocorre a partir da síntese química, tendo como matéria-prima o petróleo. O conhecimento das limitações das fontes não-renováveis, sobretudo o esgotamento das matérias derivadas do petróleo, constitui o grande desafio na busca de fontes alternativas, competitivas e sustentáveis, em face do intento na preservação ambiental. O presente trabalho versa acerca do estudo de processo fermentativo, visando a minimizar a exploração desenfreada dos recursos naturais, comandada atualmente pelas fontes petroquímicas, bem como propiciar caminhos paralelos e alternativos por meio de fontes renováveis. Desta forma, este projeto tem como objetivo investigar a produção do ácido propanóico, por meio de processo biotecnológico, utilizando como matéria-prima o glicerol e o microrganismo propionibacterium acidipropionici. Neste âmbito, para a análise do sistema em batelada, será realizada a modelagem matemática do processo, por intermédio de modelos não estruturados, e a simulação do referido processo pelo método de Runge Kutta. Os parâmetros operacionais e cinéticos foram otimizados por intermédio da aplicação da técnica de planejamentos de experimentos por Metodologia de Superfície de Resposta e pelo Algoritmo Genético. Deste modo, por meio de desenvolvimento dos modelos, otimização dos parâmetros e das condições de operação podemos, determinar as condições, limitações e viabilidade do processo constituindo ferramentas fundamentais na investigação do comportamento do processo a fim de maximizar a produção do ácido propanóico possibilitando uma rota alternativa para este processo / Abstract: Currently, a large proportion of propionic acid production occurs from chemical synthesis, with the raw oil. Knowing the limitations of non-renewable sources, especially the depletion of petroleum derived feedstock, is the great challenge in finding alternative sources, competitive and sustainable in the face of intent on environmental preservation. The present paper is about the study of the fermentation process, in order to minimize the uncontrolled exploitation of natural resources, currently led by petrochemical sources, as well as provide alternative and parallel paths through renewable sources. Thus, this project aims to investigate the production of propionic acid by biotechnology process using as raw glycerol and microorganism Propionibacterium acidipropionici. In this context, to analyze the batch system will be the mathematical model of the process through unstructured models, and simulation of this process by the Runge Kutta. The operational parameters and kinetics were optimized through the application of the technique of planning of experiments by Response Surface Methodology and the Genetic Algorithm. Thus, through the development of models, optimization of parameters and operating conditions can determine the conditions, limitations and feasibility of the process constitutes the fundamental tools for investigating the behavior of the process in order to maximize production of propionic acid providing an alternative route for this process / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, André Luiz Jardini Munhoz, Betânia Hoss Lunelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T10:23:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peres_AnaPaulaGimenez_D.pdf: 3966242 bytes, checksum: a5d9efcc4a345b82183bab53e34a3ebd (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Dentre as rotas alternativas e novas fontes sustentáveis de energia, a biomassa vem se tornando uma opção com potencial para atender a crescente demanda por energia e combustíveis. Como exemplo de fonte renovável, podemos citar o biodiesel, uma das fontes de energia limpa e alternativa mais promissora, cuja produção mundial vem crescendo anualmente. Neste contexto, a geração de hidrogênio e gás de síntese a partir da glicerina bruta tem sido considerada. O principal objetivo desta Tese foi projetar, fabricar e testar um microrreator para produção de hidrogênio a partir da pirólise da glicerina utilizando Laser de CO2 como fonte de energia. Para o cumprimento deste objetivo, quatro etapas principais foram desenvolvidas. A primeira delas foi a realização de estudos fluidodinâmicos do microrreator para a escolha da geometria mais favorável à distribuição do fluxo entre os microcanais. Nesta etapa foi possível quantificar o fluxo do gás nos microcanais e escolher a geometria de acordo com o menor valor no desvio padrão relativo apresentado pela geometria do microrreator. Contudo, neste trabalho, o modelo de microrreator com microcanais internos apresentado não será aplicado, pois de acordo com o objetivo principal da Tese - produção de hidrogênio e gás de síntese a partir da pirólise da glicerina aplicando o laser de CO2 - a radiação do laser deverá atingir diretamente a superfície da amostra (glicerina). Na segunda etapa, através da tecnologia de prototipagem rápida/impressão 3D foi fabricado o protótipo do microrreator e a partir desse protótipo foi fabricado o microrreator a partir do método convencional de usinagem. Na terceira etapa, os parâmetros do laser de CO2, tais como potência, velocidade de varredura e tempo de incidência foram avaliados, através de simulações computacionais. A partir da variável de resposta - geração de calor na amostra - foi possível identificar que a potência do laser de CO2 é a variável com maior influência na geração de calor. Na etapa final, experimentos de pirólise da glicerina foram realizados no microrreator com laser de CO2. Os resultados mostraram significantes conversões para a produção de hidrogênio e gás de síntese. A potência do laser de CO2 foi a variável operacional mais importante. Uma conversão na faixa de 54 a 66 % foi obtida quando uma potência de 60 W foi aplicada / Abstract : Motivated to solve the problems caused by the use of non-renewable fuels, scientists around the world seek ways to develop renewable energy that can reduce these impacts in Earth's atmosphere. Among the alternative routes and new sustainable energy sources, biomass is becoming a potential with option to meet the growing demand for energy and fuel. As a renewable source of one example, biodiesel, one of the sources of clean energy and more promising alternative, whose world production is increasing annually. In this context, the generation of hydrogen and syngas from crude glycerol has been considered. Therefore, the objective of this thesis was to design, fabricate and test a microreactor for hydrogen production from glycerol pyrolysis using CO2 laser as a source of energy. To achieve this objective, four main steps were developed. Firstly, studies of the fluid dynamic behavior of microreactor was conducted for choosing the most favorable geometry to flow distribution among microchannels. At this point it was possible to quantify the internal gas flow in the microchannels and to select the geometry with the lowest value in the relative standard deviation. However, in this thesis, the model of microreactor with internal microchannels presented will not be applied, because according to the main objective of the thesis - the production of hydrogen and synthesis gas from pyrolysis of the glycerol applying the CO2 laser - laser radiation should directly reach the surface of the sample (glycerol). In the second step, by rapid prototyping technology/3D printing was made the microreactor of the prototype and from the prototype that was manufactured the microreactor from conventional machining method. In the third step, the CO2 laser parameters such as power, sweep rate and incidence of time were evaluated through computer simulations. From the response variable - heat generation in the sample - we found that the power of the CO2 laser is the variable with the greatest influence on the generation of heat. In the final step, glycerol pyrolysis experiments were performed in the microreactor with CO2 laser. The results showed significant conversions for the production of hydrogen and synthesis gas. The power of the CO2 laser is the most important operational variable. A conversion in the range 54-66% was obtained when an output of 60 W was applied / Doutorado / Engenharia Química / Doutora em Engenharia Quimica

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cinthya_barbosa_silva.pdf: 3017841 bytes, checksum: 352a66b6c4bc1207ee48eff7a6260a5e (MD5) Previous issue date: 2014-03-14 / Glycerol (also known as glycerin) is an important by-product in the process of manufacture of biodiesel, corresponding to 10% of the by-product formed in the reaction of transesterificação of this biofuel. The purification costs of raw glycerol is high and disables its use in the industries of foods, druggs, and cosmetics. Thus, several methods of reuse of residual glycerol have been attemped, including combustion, anaerobic digestion, animal food, as well as its biological conversion in products of aggregate value. Moreover, the establishment of a dynamics of related technological innovation and scientific development to the glycerin as a possible raw material for the microbial biotechnological processes are of great importance. In this study the effects of the residual glycerin of biodiesel were evaluated on the growth, biomass production, morphology, oxidative enzymes: superoxide dismutase; gluthation-S-Transferase and catalase, lipid peroxidation, production of lipids and fatty acid of Mucor circinelloides. The results revealed alterations in all parameters tested. The glycerin presence in culture medium induced increase in cellular growth and biomass compared to growth in glucose and pure glycerol. The residue metabolization is a viable alternative for exceeding glycerin produced for production of biomass, lipids and antioxidant enzymes, pointing the industrial and biotechnological potential application of the isolate. Moreover, the ability of use of the by-product also can be applied as substrate for biodiesel production. / O glicerol (também conhecido como glicerina) é um subproduto importante no processo de fabricação de biodiesel, representando cerca de 10% do subproduto formado na reação de transesterificação deste biocombustível. O custo de purificação deste subproduto é alto para que o mesmo seja inserido nas indústrias de alimentos, farmacêutica, e cosméticos. Dessa forma, vários métodos de eliminação e utilização deste glicerol residual têm sido tentados, incluindo combustão, compostagem, digestão anaeróbica, ração animal, bem como sua conversão biológica em produtos de valor agregado. Além disso, o estabelecimento de uma dinâmica de inovação tecnológica e desenvolvimento cientifico-tecnológico relacionadas à glicerina como uma possível matéria-prima para os processos biotecnológicos microbianos é de grande relevância. Nesse estudo foram avaliados os efeitos da glicerina residual do biodiesel sobre o crescimento, a morfologia, expressão de enzimas oxidativas; peroxidase, superóxido dismutase e glutation-S-transferase, peroxidação de lipídeos, produção de lipídeos e perfil de ácidos graxos do fungo Mucor circinelloides. Os resultados revelam alterações em todos os parâmetros testados. A presença de glicerina o meio de cultura induz a um aumento de biomassa celular comparado ao crescimento em glicose e glicerol puro. O reaproveitamento do resíduo revela-se uma alternativa viável minimizar o excesso de glicerina produzido para a produção de biomassa, lipídeos e enzimas antioxidantes, apontando o potencial industrial e biotecnológico do isolado. Além disso, da habilidade de utilização do subproduto, o fungo poderia ser utilizado como substrato para a produção de biodiesel.

Shisha-Tabak benötigt im Vergleich zur Zigarette höhere Konzentrationen des Feuchthaltemittels Glycerin. Seit Mai 2016 ist die bis dahin gültige Limitierung von Feuchthaltemitteln in Tabak auf 5 % aufgehoben. Derzeit ist das toxikologische Profil des Glycerins jedoch noch nicht hinreichend erforscht. Ziel dieser Arbeit war es, Glycerin auf mögliche zyto- und genotoxische Effekte zu untersuchen, um so das Gefährdungspotenzial durch Glycerin im Shisha-Tabak zu beurteilen und die tabakkontrollpolitische Situation in Deutschland zu diskutieren. Dafür wurden Lymphozyten sowie Nasenschleimhautzellen von 10 Patienten für eine Stunde Glycerin (0,001 mol/l bis 6,0 mol/l) exponiert. Durch den Trypanblau-Ausschlusstest wurden die Zellen auf Zytotoxizität, mittels Einzelzellgelelektrophorese (Comet Assay) und Mikrokern-Test auf Genotoxizität untersucht. Im Trypanblau-Ausschlusstest traten bei Lymphozyten sowie nasalen Mukosazellen signifikante Vitalitätsabfälle ab Glycerin-Konzentrationen von 1,0 mol/l auf. Im Comet Assay konnten für beide Zellgruppen signifikante Unterschiede des Olive Tail Moments (OTM) ab 1,0 mol/l nachgewiesen werden. Beim Mikrokern-Test zeigten sich keine signifikanten Zunahmen der Mikrokern-Anzahl. Es konnten zyto- und genotoxische Effekte ab Konzentrationen von 1,0 mol/l nachgewiesen werden. Dies überschreitet die reale Glycerin-Belastung im Hauptstromrauch der Shisha jedoch deutlich. Dennoch handelt es sich bei Genotoxizität um ein stochastisches Risiko. Ebenso sind toxische Effekte, beispielsweise durch Erhitzung, bereits bei geringeren Konzentrationen denkbar. Für eine umfangreichere Beurteilung von Feuchthaltemitteln im Shisha-Tabak sind weitere Untersuchungen indiziert. Darüber hinaus besteht enormer Handlungsbedarf zur weiteren Einführung tabakkontrollpolitischer Maßnahmen in Deutschland. / Shisha tobacco has a higher amount of glycerol than cigarette tobacco. Moreover, new legislation in Germany cancels the old limitation of humectants in shisha tobacco. Although higher amounts of glycerol in tobacco are expected, the knowledge of the toxicological profile of glycerol regarding human cells is incomplete. Aim of the study was to test glycerol for cytotoxic and genotoxic effects and to discuss the risk of humectants in shisha tobacco and the situation of German tobacco control. Lymphocytes and nasal mucosa cells of 10 patients were exposed to different glycerol levels (0.001 mol/l to 6.0 mol/l). Cytotoxic effects were examined by trypan blue exclusion test, genotoxic effects by comet assay and micronucleus test. The trypan blue exclusion test revealed significant cytotoxic effects on lymphocytes and nasal mucosa cells for glycerol concentrations of 1.0 mol/l and higher. In the comet assay a significant DNA damage could be shown for glycerol levels of 1.0 mol/l and higher. No significant micronucleus formation was monitored. While the geno- and cytotoxicity were seen in concentrations of glycerol clearly exceeding the concentrations in main stream smoke of shishas, genotoxicity is a stochastic risk occurring even at subtoxic levels. Furthermore, toxicity in lower levels could result from tobacco combustion or interactions with other smoke components. For an extensive evaluation of the risks of humectants in shisha tobacco further studies are needed. In addition, there is an enormous need for introducing further measures of tobacco control policy in Germany.

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