Submitted by Raquel Vergara Gondran (raquelvergara38@yahoo.com.br) on 2016-04-25T20:04:30Z No. of bitstreams: 1 kelly de moraes - secagem de anchoita engraulis anchoita nas formas de fil e pasta modificada enzimaticamente propriedades termodinmicas e caractersticas do produto.pdf: 2747332 bytes, checksum: ab754f5cd42a22ad7b534668c49b496e (MD5) / Approved for entry into archive by dayse paz (daysepaz@hotmail.com) on 2016-04-26T14:58:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kelly de moraes - secagem de anchoita engraulis anchoita nas formas de fil e pasta modificada enzimaticamente propriedades termodinmicas e caractersticas do produto.pdf: 2747332 bytes, checksum: ab754f5cd42a22ad7b534668c49b496e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-26T14:58:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kelly de moraes - secagem de anchoita engraulis anchoita nas formas de fil e pasta modificada enzimaticamente propriedades termodinmicas e caractersticas do produto.pdf: 2747332 bytes, checksum: ab754f5cd42a22ad7b534668c49b496e (MD5) Previous issue date: 2011 / O objetivo deste trabalho foi estudar a secagem de filés de anchoita in natura e modificados enzimaticamente, em secadores de leito fixo (camada delgada) e leito móvel (leito de jorro), sendo avaliadas as propriedades termodinâmicas e as características do produto final. Em relação às propriedades termodinâmicas, a modificação enzimática dos filés de anchoita promoveu aumento da umidade de monocamada e das constantes relacionadas às multicamadas. Isto levou a um aumento de até 170% na intensidade da ligação da água, mostrada através das entalpias diferencial e integral, e uma diminuição 193% no número de sítios ativos livres e 520% da mobilidade molecular, mostrada através das entropias diferencial e integral, respectivamente. Com a hidrólise também ocorreu aumento, em média, de 29% na área superficial de sorção e diminuição do tamanho dos poros. O processo de dessorção mostrou ser controlado pela entalpia, sendo espontâneo para o filé in natura e não espontâneo para o modificado. Com respeito à cinética de secagem, o aumento da intensidade da ligação da água e diminuição do tamanho dos poros, com a modificação enzimática, acarretou maior dificuldade remoção de água, o que foi comprovado pela diminuição da difusividade efetiva de umidade (Def) do material modificado (0,74×10-10 a 1,84×10-10 m2 /s) em relação aos filés in natura com pele voltada para baixo (3,3×10-10 a 8,6×10-10 m2 /s), nas temperaturas estudadas (50, 60 e 70ºC). Na secagem dos filés, a menor alteração ocorreu na condição de 60ºC para as amostras secas pelos dois lados. Nesta condição, a solubilidade, digestibilidade in vitro e atividade antioxidante específica (AAE) diminuiram 25%, 6% e 10%, respectivamente; os conteúdos de lisina e metionina disponíveis foram de 7,21 e 2,64 g/100gproteína, respectivamente; o índice de TBA de 1,16 mgMDA/kg; a atividade antioxidante específica de 1,91 µMDPPHseq/gptna solmin. Em relação à secagem da pasta modificada enzimaticamente, a melhor condição de operação foi a uma temperatura de 60 ºC e espessura de 2,5 mm. Nestas condições os produtos apresentaram baixa oxidação lipídica (0,93mgMDA/kg), redução na lisina disponível de 16%, estando dentro do limite recomendado para pescado, e perda de 20% na AAE. Na secagem em leito de jorro da suspensão protéica modificada enzimaticamente (SPME), a menor redução no conteúdo de lisina disponível (9%) e a menor perda na AAE (8%) ocorreram a temperatura do ar de entrada de 90ºC, concentração da suspensão de 6,5% e vazão de alimentação da suspensão de 200 mL/h. O produto desidratado em leito de jorro caracterizou-se como uma fonte protéica de elevado valor biológico, considerando o perfil de seus aminoácidos essenciais, pois foi capaz de atender às recomendações nutricionais recomendadas pela FAO/WHO. / The aims of this work was to study the drying of in natura anchovy fillets and enzymatic modified in fixed bed (thin layer) and moving bed (spouted bed) dryers, it was being evaluated the thermodynamic properties and the final product characteristics. In relation to the thermodynamic properties, the enzymatic modification of anchovy fillets showed an increase in monolayer moisture and in constant related to multilayer. Which led to an increase of 170% the intensity of water bound, shown through the differential and integral enthalpies, and a decrease of 193% in the number of free active sites and 520% of the molecular mobility, shown through the differential and integral entropies, respectively. With the enzymatic hydrolysis was also increased of 29% on sorption surface area and consequent reduction in pore size. The desorption process showed to be controlled by enthalpy, being spontaneous for the fillet and non-spontaneous for the modified. With respect to drying kinetics, the increased intensity of water bound and decreased pore size, with the enzymatic modification, resulted in a more difficult removal of water, which can be shown by decreased effective moisture diffusivity (Def) of the modified material (from 0.74×10-10 to 1.84×10-10 m2 /s) in relation to in natura fillet with skin side down (from 3.3×10-10 to 8.6×10-10 m2 /s) at studied temperatures (50, 60 and 70 ºC). In the drying anchovy fillets the lower change was in condition at 60 °C with air flow for two sides of the samples. In this condition, the solubility, in vitro digestibility and specific antioxidant activity decrease 25%, 6% and 10%, respectively; the contents of available lysine and methionine were 7.21 and 2.64 g/100protein, respectively; the TBA value was 1.16 mgMDA/kg. With respect the drying of enzymatic modified fillet (paste), the best drying condition was obtained at 60 ºC and thickness sample 2.5 mm, in which the TBA value was 0.93 mgMDA/kgsample, reduction in available lysine about 16% and specific antioxidant activity loss of 20.2%. Drying in spouted bed of paste, the lower reduction in available lysine (9%) and loss of specific antioxidant activity (8%) occurred at 90 °C, 6.5% and 200 mL/h. In these operation conditions, the dehydrated product was characterized as a high biological protein source value, taking into account the essential amino acids profile, it was able meet to recommended by FAO/WHO.

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Orientador: Reginaldo Guirardello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:35:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_FabiodeAvila_M.pdf: 1616530 bytes, checksum: 3c6790416d2f31542bbb8595ccea194d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Uma das preocupações do mundo atual é com o suprimento de energia nas próximas décadas, uma vez que a principal fonte de energia utilizada hoje é o petróleo, e por se tratar de combustível fóssil não é renovável. Em particular, o fornecimento de combustível líquido para veículos automotores é de fundamental importância. A hidrólise ácida de materiais lignocelulósicos, e a subseqüente fermentação do hidrolisado para obter etanol, tem sido considerada uma alternativa importante para produzir etanol em larga escala. O objetivo desse estudo foi avaliar a tecnologia de hidrólise ácida do bagaço de cana para produzir glicose e furfural simultaneamente. O modelo cinético do reator considera a celulose como glicose potencial e partículas pequenas (_ 0,5 mm), assim as reações podem ser consideradas irreversíveis de primeira ordem pseudo-homogêneas e se minimiza os efeitos difusivos. Os efeitos fluidodinâmicos no reator foram estudados. Com os melhores rendimentos do reator foi conduzida a simulação no UNISimTM do ¿Process Flow Diagram (PFD)¿ desenvolvido. A avaliação econômica teve por objetivo estudar a viabilidade econômica do processo. Em relação ao reator pode-se dizer que o modelo proposto prevê que a altas temperaturas (T = 240 oC), curtos tempos espaciais (30 s) e baixas concentrações de ácido sulfúrico ( 0,5 % peso) obtêm-se as maiores rendimento tanto de glicose quanto de furfural. Em relação à fluidodinâmica, as velocidades terminais das partículas tipo fibra e pó são muito pequenas, assim a suspensão não pode ser alimentada no topo do reator. A variável considerada na simulação no UNISimTM do diagrama de fluxo de processo desenvolvido foi a fração mássica de sólidos e a vazão mássica da suspensão de bagaço de cana. A simulação no UNISimTM conduziu a avaliação econômica das frações mássicas de sólidos de 15% e 25%. Quanto à análise econômica, o processo produz aproximadamente 2,042 milhões de kg de etanol e 1,47 milhões de kg de furfural anualmente. O investimento de capital fixo estimado foi de US$ 1,388 milhões e de equipamento foi de US$ 295 mil. Isso gera um lucro bruto médio anual de US$ 0,414 milhões e tem um fluxo de caixa operacional anual de US$ 0,174 mil / Abstract: One of the current concerns in the world is the energy supply for next decades, since the main energy source used nowadays is oil, a not renewable and increasingly expensive fossil fuel. Acid hydrolysis of cellulosic materials, with a subsequent fermentation of the hydrolyzed to obtain ethanol, has been considered an important alternative to produce ethanol on large scale to achieve the aims related to the production of carburetant alcohol from sugar cane. The objective of this study was to evaluate the technology of acid hydrolysis from sugarcane bagasse to produce simultaneously glucose and furfural. The model considers fluid dynamics, the cellulose as potential glucose and small particles (_ 0.5 mm), so the reactions can be considered pseudo-homogeneous irreversible first-order. The Process Flow Diagram was developed with the best yields of the reactor. The economic analysis the economic feasibility of the process was evaluated. An isothermal plug flow reactor was used to study the continuous acid hydrolysis of pretreated sugarcane bagasse. The model developed can predict glucose and furfural best yields of 75% and 50%, respectively, at 240 oC, 0.5 % wt and 30 s of residence time. According to the fluid dynamic, the terminal velocity of fibre-type and pith-type particles are very small, thus the suspension cannot be fed at the top of the reactor. Moreover, the risk of deposition of particles in the reactor is prevented. The variables analyzed for the simulation in UNISimTM are solids weight fraction and suspension flow rate. The simulation in UNISimTM leaded to economic analysis of solids weight fraction of 15% and 25%. According to economic analysis, the optimal operational plant uses 48 (13332 kg/h) tons of sugarcane bagasse daily. It produces about 2.042 million kg of ethanol and 1.47 million kg of furfural annually. The fixed capital investment in plant and equipment is estimated at US$ 1.388 million and US$ 0.295 million, respectively. It generates annual gross profit of US$ 0.417 million and has operating profits of US$ 0.174 million / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Isaias de Carvalho Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T15:17:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Seabra_JoaquimEugenioAbel_D.pdf: 2147529 bytes, checksum: e9ebd63f7d029f2346cd2c026285a2cf (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi investigar, no cenário prospectivo, as opções tecnológicas que deverão permitir o melhor aproveitamento da biomassa da cana e suas possíveis implicações no contexto das usinas. Além das possibilidades envolvendo o uso mais diversificado da sacarose, este estudo investigou o aproveitamento do bagaço e palha da cana considerando quatro tecnologias: geração de. energia elétrica através da cogeração com ciclos a vapor (opção atualmente comercial); produção de etanol através da hidrólise (opções para curto, médio e longo prazo); geração de energia elétrica a partir da gasificação da biomassa integrada a ciclos combinados (BIG/GT -C C) (opções para médio-longo prazo); e a produção de combustíveis de síntese a partir da gasificação da biomassa (opções para médio-longo prazo). Para cada uma destas opções, foram discutidos os aspectos tecnológicos mais importantes e estimados os rendimentos e custos de sistemas integradps a uma usina de cana, além de terem sido avaliados seus efeitos nos balanços de energia e emissões de GEE. Neste trabalho ficou evidenciado o grande benefício econômico que pode representar o uso diversificado dos açúcares da cana para a produção de produtos de maior valor agregado, como aminoácidos, por exemplo. No caso da fibra da cana, foi avaliado que opções atualmente comerciais já propiciariam a geração de excedentes de energia elétrica superiores a 140 kWh/tc, com custos em tomo de 100 R$/MWh, para os casos de cogeração com alta pressão e uso de alguma palha em conjunto com o bagaço. Para o futuro, sistemas de cogeração com ciclos combinados deverão permitir que os níveis de excedentes ultrapassem os 200 kWh/tc, mas com custos também superiores (> 140 R$/MWh). Pensando na produção de combustíveis, as opções de curto prazo para a conversão bioquímica do bagaço possibilitariam um aumento na produção de etanol de cerca de 20 L/tc (a um custo de ~680 R$/m / Abstract: The objective of the present work was to investigate, in the prospective scenario, the technology options that might lead to a better use of sugar cane biomass and their possible implications in the mills' context. Besides the possibilities involving the diversified use of cane's sugars, this study evaluated the use of bagasse and cane trash considering four technologies: power generation with c~nventional steam cycles (current options); ethanol production through biomass hydrolysis (options for short, middle and long term); power generation through biomass gasification integrated to combined cycles (BIG/GT -CC) (options for middle-Iong term); and the production of synthetic fuels through biomass gasification (options for middle-Iong term). For each one of these options, were discussed the main technological aspects and estimated the yields and costs for systems integrated to cane mills; their effects over energy and GHG emission balances were assessed as well. In this work was evidenced the great economical benefit which would represent the díversífied use of cane's sugars for the production of higher value products, such as amino acids, for example. For the fiber fraction, it was concluded that current commercial options could already lead to electricity surpluses as high as 140 kWh/tc, with costs around 100 R$/MWh, for those configurations with high pressure boilers and using some amount of trash in addition to bagasse. For the future, combined cycles systems might lead to electricity surpluses higher than 200 kWh/tc, but also with higher costs (> 140 R$/MWh). Regarding fuels production, the short term options for biochemical conversion would allow 20 L/tc ethanol production increasing (produced at ~680 R$/m3), while the long term yields could reach 40 L/tc, with costs at 270 R$/m3. For thermochemical conversion, in the middle-Iong term, Fischer- Tropsch liquids, for instance, could be produced with yields closed to 490 MJ/tc, at costs around 30 R$/GJ. As for energy and GHG emission balances, for the current situation the energy ratio of ethanol production was evaluated as 9.4, with a life cycle net avoided emission of 1.8 t C02eq/m3 anhydrous. But for 2020, considering the expectations about the evolution on cane production and the availability of advanced technologies for biomass use, the energy ratio might rise to 14.2, while net avoided emissions would reach 2.9 t C02eq/m3 anhydrous, based on the adoption ofBIG/GT-CC systems for biomass use. Bearing all these aspects in mind, a broader comparison of the effects of these technology options utilization on the overall mill performance is presented in the end of the study, pointing out their implications for the establishment of the future sugar cane bio-refineries / Doutorado / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:16:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SUZANE MARTINS FERREIRA.pdf: 4234283 bytes, checksum: a9da923ebc0cff306eed06dbcfb32a27 (MD5) Previous issue date: 2012-03-09 / The rice (Oryza sativa L.) is a cereal consumed worldwide, and the energy base of food, constituting about 23% of total daily calories and about 14% of the protein. The grains are broken rice by-products generated in the processing industry for the processing of rice and cereals have been used for the production of modified starch to be ideal source of low cost, easily obtainable and allows industrial production. The purpose of this study was to determine the enzymatic hydrolysis of grain flour broken rice flour to produce a modified with α-amylase and amyloglucosidase, and drying temperatures (40, 80, 100, 120 and 140 ° C) in its physical, chemical and technological. It also aimed to develop a product similar to flour gluten-free rice milk, by means of mixture design, using flour as components of broken grains of rice and dried enzymatically modified (FDM), milk powder and sugar. The analyzes in FDM were broken and composition, determination of reducing sugars, glucose, color coordinates, solubility and absorption in water and milk analysis and scanning electron microscopy. The enzymatic hydrolysis at 40 ° C was more efficient using 2U of α-amylase / g flour in time of 2 hours and 3U of amyloglucosidase / g of flour in the time of three hours of hydrolysis. The FDM at 40, 80 and 100 ° C showed a reducing sugar of 111.37, 108.15 and 116.04 mg / g of flour and glucose 83.20, 75.90 and 77.30 mg / g flour respectively, which are significantly higher than the grain flour fresh broken and the other drying temperatures tratamentos.As influence the composition of the FDM at different temperatures, an increase in lipid content with increasing drying temperature and changes in its structure. The FDM 40, 80 and 100 ° C had a content of reducing sugars, glucose, solubility in water and in milk significantly larger than the grain flour broken.The FDM from 100 ° C exhibited characteristics of a flour resistant to shear force, and stable to heating at lower temperatures. They also had a darker color with yellow tones and slightly red in the other treatments. The product similar to the rice flour milk was selected with the formulation 10% sugar, 31% milk powder and 59% of the FDM 100 ° C, and evaluated for composition and quality parameters. The formulation presented with sensory acceptance score of 7.95, good strength characteristics, technological characteristics as an index of solubility in water and milk, color coordinates and nutritional composition similar to milk commercial flour. / O arroz (Oryza sativa L.) é um cereal consumido em todo o mundo, sendo a base energética da alimentação humana, constituindo cerca de 23% das calorias diárias totais e cerca de 14% das proteínas. Os grãos quebrados de arroz são subprodutos gerados na indústria processadora de arroz durante o beneficiamento do cereal e tem sido utilizados para produção de amidos modificados, sendo ideal por ser fonte de baixo custo, fácil aquisição e que permite produção industrial. O propósito deste trabalho foi determinar o efeito da hidrólise enzimática da farinha de grãos quebrados de arroz para produção de uma farinha modificada, com α-amilase e amiloglucosidase, e das temperaturas de secagem (40, 80, 100, 120 e 140°C), em suas características físicas, químicas e tecnológicas. Também teve como objetivo desenvolver um produto similar à farinha láctea de arroz sem glúten, por meio do delineamento de misturas, utilizando como componentes a farinha de grãos quebrados de arroz modificada enzimaticamente e seca (FMS), leite em pó e açúcar refinado. As análises realizadas nas farinhas de grãos quebrados e nas FMS foram composição centesimal, determinação de açúcares redutores, glicose, coordenadas de cor, solubilidade e absorção em água e leite e análise de microscopia eletrônica de varredura. A hidrólise enzimática na temperatura de 40°C foi mais eficiente utilizando as concentrações de 2UE de α-amilase /g de farinha no tempo de 2 horas e 3,5UE de amiloglucosidase /g de farinha no tempo de 3 horas de hidrólise. As FMS a 40, 80 e 100°C apresentaram teores de açúcares redutores de 111,37; 108,15 e 116,04 mg/g de farinha e glicose de 83,20; 75,90 e 77,30 mg/g de farinha respectivamente, sendo estes significativamente maiores em relação a farinha de grãos quebrados in natura e aos demais tratamentos.As temperaturas de secagem influenciaram na composição centesimal da FMS em diferentes temperaturas, apresentando um aumento no teor de lipídios com o aumento da temperatura de secagem e modificação em sua estrutura. As FMS em 40, 80 e 100°C apresentaram conteúdo de açúcares redutores, glicose, solubilidade em água e em leite significativamente maiores que a farinha de grãos quebrados. As FMS a partir de 100°C apresentaram características de uma farinha resistente a força de cisalhamento, ao aquecimento e estável a temperaturas mais baixas. Também apresentaram uma coloração mais escura, com tonalidades amarelas e levemente vermelhas em relação aos demais tratamentos. O produto similar à farinha láctea de arroz foi selecionado, com a formulação de 10% de açúcar, 31% de leite em pó e 59% de FMS a 100°C, e avaliados quanto à composição centesimal e parâmetros de qualidade. A formulação apresentou aceitação sensorial com score de 7,95, boas características de firmeza, características tecnológicas como índice de solubilidade em água e leite, coordenadas de cor e composição nutricional semelhantes às farinhas lácteas comerciais.

Made available in DSpace on 2015-04-20T12:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre Luis Willerding.pdf: 1072090 bytes, checksum: 40252d9eb53ef8726b984868bb04a34a (MD5) Previous issue date: 2007-09-28 / The biotechnology industries look for new products or in the improvement of the already existent processes with the use of the genetic available resources. The recent advancements in areas as metabolic roads and directed evolution of the protein, they indicate an exchange of the paradigm of the traditional biology to biotechnology. This work presents a selection of bacteria producer of lipase, with the objective to apply the enzyme in the Buriti oil hydrolysis. Of 440 activated bacteria, 181 isolated ones were effectively tested in medium inductors. Of this total, 75 isolated ones (41 %) showed lipase production. The enzymatic activity were tested in different temperatures (30º, 35º, 40º, 45ºC), with the enzymatic activity lessening with the increase of the temperature. To 30ºC had to peak of enzymatic activity. After 72 hours of cultivation in Petri dishes containing olive oil as substrate, the enzymatic index was valued through the relation beTween the diameter of the halo around the colony and the diameter of the colony. The isolated they were classified in different categories according to the enzymatic activity. Of isolated tested, twenty four were selected for the quantitative lipase tests and also for the affinity tests to Buriti oil in Petri dishes. After, it was possible to select six streams (INPA P-106; INPA P-108; INPA P-124; INPA P-798; INPA P-803 and INPA P-799). There were no significant differences beTween the six bacterias and they all were selected for the tests of enzymatic hydrolysis of the Buriti oil. The enzymatic hydrolysis was analysed by Response Surface Methodology. The selected bacterium (INPA P-798) presented the biggest affinity regarding the Buriti oil when were compared with others five bacterias. The profit of the hydrolysis with the precipitate enzyme (33,84 % fat acid free ) was superior to that of the purified lipase and crude extract results. The optimal activity were beTween 6,0 and 8,5 pH values above 3 hours. The extracellular lipase was purified by Sephadex G-25 gel and his kinetic analysis it presented the best activity 55ºC and pH 8,5. The lipolytic enzyme was promoted by CaCl2 and ZnSO4 that increase of the activity in 22 % and 18 %, respectively. The activity was inhibited by MgSO4 in 13%. The specific activity of the lipase purified was Vmax = 12500 μM p-NP.mL-1 e Km = 1,125 μM p-NP.min-1. The selected bacteria is a Burkholderia cepacia, a classic producer of lipase. / As indústrias biotecnológicas vêm buscando novos produtos ou realizando mehorias dos processos já existentes a partir dos recursos genéticos disponíveis. Os avanços recentes em áreas como biossíntese, rotas metabólicas e evolução dirigida de proteínas, indicam uma troca de paradigma da biologia tradicional para a biotecnológica. Esse trabalho apresenta uma seleção de bactérias produtoras de lipase visando a aplicação na hidrólise de óleo de buriti. De 440 isolados bacterianos testados, 181 foram selecionados para os testes qualitativos em placas de Petri. Desses, 75 isolados (41%) foram lipase positivos. A atividade enzimática foi analisada em diferentes temperaturas (30o, 35o, 40o e 45oC). Após 72 horas de cultivo em meio de cultura indutor contendo óleo de oliva como substrato, os índices enzimáticos foram avaliados através da relação entre o diâmetro do halo ao redor da colônia e o diâmetro da colônia. Aos 30oC houve a maior atividade enzimática, servindo assim como temperatura chave para a seleção. Os isolados foram classificados em diferentes categorias conforme a atividade enzimática e comparados com uma estirpe padrão. Assim, vinte e quatro foram selecionados para os testes quantitativos. Desses, foi possível selecionar seis isolados bacterianos (INPA P-106; INPA P-108; INPA P-124; INPA P-798; INPA P-803 e INPA P-799). Não houve diferenças significativas entre esses seis e todos foram selecionados para os testes de hidrólise enzimática do óleo de buriti. A bactéria selecionada (INPA P-798) apresentou a melhor afinidade ao óleo de buriti e o seu rendimento com a enzima precipitada (em % de ácidos graxos liberados) foi superior ao da sua lipase purificada e do seu extrato bruto. A enzima purificada apresentou atividade ótima a 55ºC e em pH 8,5. O CaCl2 e ZnSO4 promoveram o aumento da atividade em 22% e 18%, respectivamente, e o MgSO4 reduziu a atividade em 13%. Nos ensaios com diferentes concentrações de substrato, a enzima obteve um valor de Vmax = 12500 μM p-NP.mL-1 e Km = 1,125 μM p- NP.min-1. Das seis bactérias selecionadas, quatro pertecem ao gênero Burkholderia, uma ao gênero Klebsiella e uma não foi identificada ao nível de espécie. A bactéria selecionada (INPA P-798) pertence à espécie Burkholderia cepacia , uma clássica produtora de lipase.

Os fungos de decomposição parda são eficientes na degradação dos polissacarídeos da madeira, pois, além das enzimas hidrolíticas, podem gerar, via reação de Fenton, radicais hidroxila que são responsáveis pela rápida despolimerização dos polissacarídeos da parede celular sem a remoção prévia da lignina. O presente trabalho analisou se enzimas hidrolíticas do fungo de decomposição parda Gloeophyllum trabeum e as endoglucanases comerciais do ascomiceto Talaromyces emersonii apresentam efeito sinérgico com celulases comerciais durante a hidrólise enzimática de substratos com teor elevado de lignina. Os substratos em questão corresponderam a bagaço de cana pré-tratado por um processo quimiomecânico que emprega sulfito alcalino. Dois níveis de tratamento foram obtidos a partir de cargas diferenciadas de sulfito de alcalino. A carga mais elevada foi de 10 g de Na2SO3 e 5 g de NaOH para cada 100g de bagaço e gerou um substrato de baixa recalcitrância. O emprego de uma carga de sulfito alcalino diminuída à metade da carga anterior gerou um substrato de elevada recalcitrância. Para viabilizar a execução dos experimentos utilizando pequenas quantidades de enzima, foi desenvolvido um método de hidrólise em pequena escala empregando bagaço de cana pré-tratado com sulfito alcalino como substrato. O método em questão empregou 20 mg de substrato e 1 mL de volume final de reação gerando dados com boa reprodutibilidade e níveis de conversão de celulose e xilana similares aos observados em ensaios tradicionais que empregam 1 g de substrato e 50 mL de meio reacional. O fungo G. trabeum foi cultivado com 7 diferentes fontes de carbono, sendo detectada a atividade de endoglucanase em todos os meios e alcançando níveis mais elevados nos cultivos com carboximetilcelulose, que foi, portanto, utilizado para produção das enzimas de G. trabeum. Um extrato de cultivo de G. trabeum foi parcialmente purificado, gerando um extrato com 2,16 UI de endoglucanases/mL e um teor de proteínas de 1,34 mg/mL. O uso das enzimas de G. trabeum e de T. emersonii em misturas com a Celluclast foi baseado nas cargas de endoglucanases totais, visto que a atividade em papel de filtro não foi detectável nos dois complexos enzimáticos. Para as reações de hidrólise do substrato que apresentava baixa recalcitrância, as conversões máximas de celulose e xilana foram da ordem de 80% após 72h de reação com cargas de endoglucanases de Celluclast de 120 UI/g de substrato. A mistura de enzimas que empregaram metade desta carga de endoglucanase advinda de Celluclast e outra metade de extratos de G. trabeum proporcionaram eficiências de hidrólise similares às obtidas com a mesma carga advinda somente de Celluclast. No caso da suplementação das misturas com endoglucanases de T. emersonii, as eficiências de hidrólise foram menores do que aquelas obtidas somente com Celluclast. As reações de hidrólise do substrato de elevada recalcitrância proporcionaram conversões de celulose e xilana máximas da ordem de 50% quando se empregou Celluclast como fonte de enzimas. A suplementação de parte das endoglucanases desta preparação por endoglucanases provenientes do extrato de G. trabeum ou de T. emersonii não favoreceram a hidrólise dos polissacarídeos presentes no substrato. / Brown-rot fungi can degrade wood polysaccharides in an efficient manner because they produce hydrolytic enzymes and also hydroxyl radicals via Fenton reaction. These systems are responsible for a rapid polysaccharide depolymerization without previous lignin removal from the wood cell walls. The present work evaluated the hydrolytic enzymes produced by the brown-rot fungus Gloeophyllum trabeum and by the ascomycete Talaromyces emersonii in mixtures with commercial cellulases to hydrolyze lignin-rich substrates. The evaluated substrates were sugar cane bagasse pretreated in a chemithermomechanical process that used alkaline sulfite in the reaction media. Two levels of pretreatment were employed by using varied loads of chemicals during the cooking step. A low recalcitrance material was prepared by pretreating the sugar cane bagasse with 10 g of Na2SO3 and 5 g of NaOH per 100g of sugar cane bagasse. Using the half of this chemical loading resulted in a second substrate that was more recalcitrant. A small scale enzymatic hydrolysis procedure was set to permit the use of low enzymes dosage in the polysaccharide hydrolyses studies. This procedure used only 20 mg of lignocellulosic substrate in 1 mL of final reaction volume. Data obtained for cellulose and xylan conversion presented good reproducibility and average conversion values very similar to that obtained in traditional experiments that use 1 g of substrate in 50 mL of reaction medium. G. trabeum was cultured in 7 different carbon sources and endoglucanase activities were detected in all cases. The highest endoglucanases levels were obtained in cultures with carboxymethylcellulose as carbon source. One culture extract from this fungus was partially purified yielding a purified extract with 2.16 IU of endoglucanases/mL and a protein content of 1.34 mg/mL. The use of the enzymes from G. trabeum and T. emersonii extracts in mixtures with commercial Celluclast was based on the total loads of endoglucanases, since filter paper activities were not detectable in the extracts obtained from the studied fungi. Cellulose and xylan from the low recalcitrance substrate were converted at yields of 80% after 72 h of hydrolysis by Celluclast loaded at 120 UI of endoglucanases/g de substrate. Using enzyme mixtures with the same endoglucanase dosage but divided in 50% from Celluclast and 50% from G. trabeum extract yielded almost the same hydrolysis efficiency. In the case of the enzyme mixtures in which the extract from T. emersonii was used instead the extract from G. trabeum the hydrolysis efficiency was lower than that obtained by the treatment with Celluclast only. Cellulose and xylan from the low recalcitrance substrate were converted at yields of 50% after 72 h of hydrolysis by Celluclast. The replacement of this endoglucanase load with endoglucanases from G. trabeum or T. emersonii extracts resulted in lower hydrolysis efficiency.

A presente dissertação de mestrado propõe o estudo da hidrólise catalítica de proteínas utilizando resina de troca catiônica, para separação e análise seqüencial de aminoácidos, ácidos graxos e sacarídeos presentes em aveia, trigo e castanha-do-pará via eletroforese capilar. Os processos de hidrólise comumente utilizados para proteínas destroem alguns aminoácidos, como a rota em meio ácido (asparagina, glutamina, triptofano tirosina, serina e treonina) e em meio básico (serina, treonina, arginina e cisteína). O processo de hidrólise de proteínas utilizando-se uma resina de troca catiônica gera um substrato livre de interferentes, pois a fração peptídica é retida na resina e pode ser isolada da matriz. Em adição, a análise dos ácidos graxos e sacarídeos é facilitada, porque adsorção de proteínas na superfície do capilar é um sério problema em eletroforese capilar. Após a hidrólise e análise dos aminoácidos, seqüencialmente foi feita uma extração líquido/líquido no filtrado, sendo a fase orgânica saponificada e posterior análise dos ácidos graxos e, a fase aquosa hidrolisada em meio ácido e posterior análise dos monossacarídeos. Duas resinas foram estudadas, sendo que a Dowex 50WX8-200 da Sigma- Aldrich (St. Louis, EUA) apresentou resultados mais satisfatórios, atingindo níveis de recuperação entre 90,6 e 96,8%. O monitoramento da hidrólise ocorreu registrando-se eletroferogramas de aminoácidos em função do tempo sob três formas: detecção direta de fenilalanina na forma aniônica, detecção direta de histidina na forma catiônica e detecção indireta dos aminoácidos na forma aniônica. Os resultados obtidos mostram que as três formas condizem, podendo-se monitorar a hidrólise por qualquer uma. Estes resultados também concordam com o teor de proteína total obtido pelo método de Kjedahl. Modelos matemáticos que descrevem o comportamento da hidrólise foram descritos, utilizando-se do software Curve Expert 1.3. Para os ácidos graxos, obteve-se êxito somente para a castanha-do-pará, 52,1% de teor de ácidos graxos. Para os monossacarídeos os valores obtidos foram: 12,6% na castanha-do-Pará, 26,5% na aveia e 39,0% no trigo. / In this work, a procedure for hydrolysis of proteins assisted by the protonated form of a strong cation exchanger resin and sequencial analysis of amino acids, fatty acids and saccharides by capillary electrophoresis were studied. Brazilian nut, wheat and oat were characterized by the proposed procedure. The hydrolysis process normaly used for proteins destroys some amino acids, e.g. in the acid hydrolysis (asparagine, glutamine, tryptophan, tyrosine, serine and threonine) and basic hydrolysis (serine, threonine, arginine and cysteine). The catalytic hydrolysis by a protonated cation exchanger produces a clean substract, the amino acids are retained in the resin and can be isolated from the matrix. In addition, the work of analysis of fatty acids and saccharides are facilitated, because adsorption ofproteins onto the silica surface is a serious problem in capillary electrophoresis. After the hydrolysis and amino acids analysis, a liquidlliquid extraction was attempted in the filtrate. The organic phase was saponified for fatty acids analysis and, the aqueous phase was further hydrolysed for monosaccharide analysis. Two resins were invetigated, the Amberlite IRA 120 from Vetec Química (Rio de Janeiro, BR) and the Dowex 50WX8-200 from Sigma-Aldrich (St. Louis, USA). The Dowex resin showed the best results, reaching recoveries from 90,6 to 96,8%. To monitor the hydrolysis amino acids electropherograms were registered, under three forms: direct detection of phenylalanine; direct detection of hystidine and indirect detection of other amino acids. The results showed, that the three forms were similar. Mathematic models to describe the hydrolysis profile were fitted by the Curve Expert 1.3 software. The results for the amino acids analysis were in agreement with Kjedahl\'s method. The fatty acids analysis was tested with success only for brazilian nut, that presented a concentration 54.1 % (total fatty acids). The monosaccharides analysis was tested with sucess for all matrices, showing 12.6% for the brazilian nut, 26.5% for the oat and 39.0% for the wheat.

A crescente demanda por produtos poliméricos com propriedades cada vez mais estritas tem forçado o desenvolvimento de técnicas de monitoramento em linha cada vez mais precisas e robustas. Infelizmente, grande parte das principais propriedades poliméricas não são quantificáveis em linha a partir das metodologias analíticas atualmente disponíveis e, portanto, na prática, as propriedades finais dos látices poliméricos são obtidas através da caracterização off line de amostras discretas coletadas do processo, resultando em um tempo de análise longo e indesejado para qualquer algoritmo de controle em tempo real. Por outro lado, como as reações de polimerização são altamente exotérmicas é possível quantificar continuamente a taxa de calor gerado pela reação a partir das medidas de temperatura e do balanço de energia que, por sua vez, pode ser usada para obter importantes informações acerca do estado do processo. Entretanto, esta técnica requer a atualização contínua do coeficiente global de troca térmica ao longo da reação, uma vez que este parâmetro está sujeito a variações temporais significativas. Portanto, o presente trabalho tem por objetivo analisar a viabilidade da aplicação conjunta dos conceitos da calorimetria e dos observadores não-lineares para a estimação dos estados de um processo químico. Para isso, serão analisadas duas reações químicas distintas: a) uma reação de hidrólise de anidrido acético, b) uma reação copolimerização em emulsão. Os resultados obtidos mostraram que essa metodologia é extremamente dependente dos parâmetros de sintonia do observador de estado, inviabilizando o seu uso para o monitoramento em linha de um processo químico. Por outro lado, a aplicação direta do balanço de energia para estimação do calor gerado pela reação, mostrou-se uma forma alternativa simples e viável para a estimação em tempo real dos estados de uma reação de polimerização. / The increasing demand for the production of polymers with more tight properties has placed great emphasis on the development of accurate and robust online monitoring techniques of polymerization reactions. Unfortunately, most of the main characteristics are not measurable online from analytical methodologies currently available and, therefore, in practice, the final properties of polymer latexes are obtained through off line characterization of discrete samples collected from the process, resulting in measurement delay which is undesirable for real-time control. On the other hand, since most of the polymerization reactions are highly exothermic, it is possible to quantify continuously the heat release rate based on temperature measurements and energy balance equations that, in turn, can be used to infer valuable information about the state of process. However, this approach requires up-dating the value of the global heat exchange coefficient through reaction, once this parameter is subject to significant time variations. Therefore, this work aims to examine the feasibility of joint implementation of the concepts of reaction calorimetry and nonlinear state observers for estimation of the states of a chemical process. In order to do that, two distinct chemical reactions will be considered: a) a hydrolysis of acetic anhydride reaction, b) an emulsion copolymerization reaction. The results showed that this approach shows a strong dependence of the tuning parameters, preventing its use for online monitoring of a chemical process. On the other hand, applying the heat balance it is possible to infer continuously the heat release rate and the states of polymerization reactions.

Neste trabalho são apresentadas estratégias para a estimação, em processos químicos, de estados, parâmetros e covariâncias do ruído de processo e das medidas que são testadas com dados experimentais. Para a estimação de estados e parâmetros foram implementadas desde a técnica mais tradicional, o filtro estendido de Kalman (EKF) até as mais modernas da literatura, como o filtro de Kalman Unscented (UKF) e o Moving Horizon Estimator (MHE). A técnica Autocovariance Least-Squares (ALS) permite a estimação das matrizes de covariância do processo e das medidas a partir dos estados medidos dos processos analisados. Três processos foram analisados com as técnicas citadas: a reação de hidrólise de anidrido acético, o aquecimento de um reator de polimerização completamente carregado (sem iniciador) e por fim oito reações diferentes de polimerização em emulsão. Os resultados mostraram que uma sintonia por tentativa e erro para as matrizes de covariância não apresenta um desempenho adequado. Adicionalmente, o UKF mostra um melhor desempenho, quando comparado com o EKF para o monitoramento de processos de polimerização regime em batelada com covariâncias obtidas através de otimização direta. Quando a estimação da covariância com a técnica ALS é implementada e os resultados utilizados em estimadores estocásticos, o desempenho dos estimadores recursivos melhora consideravelmente. Além disso, o MHE mostrou ser uma ferramenta robusta para o monitoramento do coeficiente global de troca térmica (UA) e do calor gerado pela reação para a polimerização em emulsão em regime semi-contínuo. Finalmente, duas características vantajosas da metodologia proposta devem ser destacadas: a independência em relação ao valor inicial para o estado UA e o fato de um único conjunto de matrizes de covariância (quando obtida pela técnica ALS) poder ser utilizado em reações diferentes, sem necessidade de sintonizar novamente as matrizes para cada reação. / In this work, strategies for state, parameter and covariance estimation in chemical processes are presented and tested with experimental data. For state and parameter estimation techniques have been implemented that spread from the traditional Extended Kalman Filter (EKF) to the most modern techniques from literature, such as the Unscented Kalman Filter (UKF) and the Moving Horizon Estimator (MHE). The Autocovariance Least-Squares technique (ALS) allows the covariance matrices of the process and measurement noise to be estimated based on the measured states of the processes analyzed. Three cases were studied using these techniques: the hydrolysis of acetic anhydride, the warming-up stage of a fully charged polymerization reactor (without initiator) to the desired temperature and finally, eight different emulsion polymerization reaction runs. Results showed that determining covariance matrices by trial and error does not lead to an adequate performance. Additionally, the UKF presents a better performance than the EKF for batch polymerization processes with covariance matrices obtained by direct optimization. When the estimation of the covariance is performed by the ALS technique and they are used in a stochastic estimator, the performance of the recursive estimators is considerably improved. Furthermore, the MHE proved to be a robust tool for monitoring the overall heat transfer coefficient (UA) and the heat of reaction for fedbatch emulsion polymerization. Finally, two positive features of the proposed methodology must be highlighted, its low dependency on the initial state condition of UA and the fact that a unique set of covariance matrices (when obtained by the ALS technique) can be used for different reaction runs, without the necessity of tuning the matrices again for each reaction.