Orientador: Lucia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T21:34:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_JulianaGiseleBeloteD'Arcadia_D.pdf: 1094793 bytes, checksum: 9fff23fc94e5bf172cdf4158fde536f3 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O presente estudo avaliou a utilização da tecnologia de tratamento de despejos líquidos de uma indústria cervejeira e de refrigerantes pelo sistema biológico aeróbio. Buscou-se a remoção da carga orgânica mediante quantificação da demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio amoniacal total, turbidez, sólidos sedimentáveis (SS), fósforo (P), condutividade e toxicidade. O sistema de tratamento proposto foi constituído por quatro reatores em série com volume total de 16 L. A alimentação foi realizada de forma contínua pela parte inferior e por gravidade. Para a imobilização dos microrganismos nos reatores foi utilizado, como suporte, argila expandida. Para o sistema aeróbio foi utilizada aeração prolongada mediante injeção ascendente de oxigênio. As análises foram realizadas diariamente, no afluente do reator e no efluente tratado em diferentes tempos de retenção hidráulica (TRH/h). Os resultados obtidos mostraram que o sistema de tratamento, empregando 4 reatores acoplados, foi eficiente para a remoção da carga orgânica poluente do efluente da indústria. Ocorreu diminuição da DQO em todos os tempos de retenção hidráulica testados. O TRH 1,9 mostrou ser o mais eficiente, visto que é o tempo com a maior vazão, fato de extrema importância para o tratamento de efluentes industriais. Neste TRH houve maior porcentagem de remoção da DBO (67,4%), toxicidade com microcrustáceo Daphinia similis (52,3%), condutividade (13,13%), além de significativa remoção da DQO (58,7%) / Abstract: The present study the treatment of the waste waters of a beer and soft drink industry by an aerobic biological system was evaluated. The removal of the organic load by means of the quantification of the biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total ammoniacal nitrogen, turbidity, sedimented solids (SS), phosphorus (P), conductivity and toxicity. Were determined proposed the consisted of four reactors in series with a total volume of 16 L. The feeding was carried out carried out continuous by through the of the bioreactor inferior part and by gravity. Expanded clay was used as support for the immobilization of the microorganisms in the reactors. Continuous aeration by means of ascending injection of oxygen was used for the aerobic system. The analyses were performed daily in samples from the treated and untreated industrial effluent using different times of hydraulical retention (HRT/h). The results showed that the treatment system, using 4 connected reactors was efficient for the removal of the pollutant organic load of the industrys effluent. Reduction of the COD occurred in all the tested hydraulical retention times used HRT of 1.9 was found to be the most efficient HRT, since it was the time with the hioghest outflow, fact that is of extreme importance for the treatment of industrial effluents. In this HRT there was a greater percentage of reduction of the BOD (67.4%), the toxicity with the Daphinia similis (52.3%) and conductivity (13.13%), besides the significant reduction of the COD (58.7%) / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

A proposta desta pesquisa foi avaliar a utilização de um sistema combinado de filtro anaeróbio (FAN) com filtro aeróbio (FAE) submerso ligados em série, ambos usando espuma de poliuretano como meio suporte e com fluxo ascendente, como alternativa para remoção matéria orgânica (DQO) e compostos nitrogenados em efluentes de refinarias de petróleo, além da redução da toxicidade do efluente ao micro crustáceo Mysidopsis juniae. O experimento durou 324 dias e foi divido em duas etapas. Inicialmente, o sistema foi operado por 129 dias sem recirculação entre os filtros e nesta etapa houve acréscimo de 12% nas concentrações de amônia no FAN e remoção de 80% no FAE. Quando se usou bicarbonato de sódio para alcalinizar o afluente ao sistema para manter o pH no FAE na neutralidade e alcalinidade acima de 107 mg\'CA\'CO IND.3\'/L, pôde-se alcançar remoções de amônia próxima a 100%. Quanto à remoção de DQO, o filtro anaeróbio removeu 40% e o aeróbio 65%. Em síntese, na primeira etapa o sistema removeu 80% de DQO, 89% de amônia e 35% de nitrogênio. A segunda etapa durou 195 dias e houve recirculação do efluente do filtro aeróbio para o filtro anaeróbio. Nesta etapa, o pH foi mantido na neutralidade e a recirculação foi feita de duas formas. A primeira com recirculação direta entre os filtros a uma razão (R) de reciclo de 2,0 resultou em 43% de remoção de amônia no FAN e 97% no FAE e com esta forma de reciclo houve 62,6% de remoção de nitrogênio total no sistema. A segunda forma de recirculação foi direcionar parte do efluente do filtro aeróbio ao reservatório do afluente ao sistema com R igual a 1,0 resultando em produção de amônia no FAN em 10% e remoção no FAE de, aproximadamente, 100%. Independentemente da forma de recirculação a remoção de DQO foi de 67% e 56% no filtro anaeróbio e aeróbio, respectivamente. A remoção de nitratos no FAN foi de 93% e foi independente da forma de reciclo. Houve 42,5% de remoção de nitrogênio no sistema. Na segunda etapa obtiveram-se as melhores remoções de DQO, amônia e nitrogênio, porém, tanto o afluente quanto o efluente final apresentou CL50 de 0,83% ao microcrustáceo M. juniae, assim, ambas as formas do efluente estão em desacordo com a resolução CONAMA 357/05. Os gêneros Aeromonas, Serratia e Pseudomonas foram dominantes no FAE ao fim da pesquisa. / The purpose of this study was to evaluate the use of a combined system comprised of an anaerobic filter (ANF) and a submerged aerobic filter (SAF) connected in series, both using polyurethane foam as support media and operated in a upflow mode, as an alternative for removing organic matter (COD) and nitrogen compounds in effluents from oil refineries, as well as reducing effluent toxicity to micro crustacean Mysidopsis juniae. The experiment lasted 324 days and was divided into two stages. Initially, the system was operated for 129 days without recirculation between the filters. During this stage, there was an increase of 12% on the ammonia content in the ANF followed by a removal of 80% in the SAF. When sodium bicarbonate was used to alkalize the influent to maintain the pH in the ANF close to neutral and alkalinity above 107 mg\'CA\'CO IND.3\'/L, the removal efficiency of ammonia reached values close to 100%. Regarding to COD removal, the ANF removed 40% and SAF removed 65%. In summary, in the first stage of the research the system removed 80% of COD, 89% of ammonia and 35% of nitrogen. The second stage lasted 195 days and there was a recirculation line from the SAF to the ANF. In this step, the pH was maintained close to neutral and recirculation was done in two different ways. In the first, the recirculation flow was conducted from the SAF direct to the ANF at a rate of 2.0, which resulted in 43% removal of ammonia in the ANF and 97% in the SAF. Moreover, with this form of recycling 62.6% of the total nitrogen was removed from the system. The second way was to direct part of the effluent of the SAF to the tank that contained the influent of the ANF. In this case, the recirculation rate was 1.0, and resulted in a production of 10% of ammonia in the ANF and removal of approximately 100% in the SAF. Independently of the way used for recirculation, the COD removal efficiencies was 67% and 56% in ANF and SAF, respectively. The removal of nitrate in the ANF was 93% and was independent of the form of recycling. There was a 42.5% removal of nitrogen in the system. In the second stage occurred the best removals of COD, ammonia and nitrogen. However, both the affluent and the effluent had LC50 of 0.83% to microcrustacean M. juniae. Therfore, both forms of the effluent are in disagreement with the Brazilian law Resolução CONAMA 357/05. The Aeromonas, Serratia and Pseudomonas were dominant in the SAF at the end of research.

Resíduos de formaldeído são descarregados de diversas formas no ambiente, resultantes de muitos processos industriais, e de seu uso como conservantes. A pesquisa por tecnologias adequadas para o tratamento de formaldeído aponta processos físico-químicos e biológicos, com atenção especial para os processos anaeróbios por constituírem sistemas compactos e de baixo consumo energético. No entanto, algumas lacunas presentes na pesquisa sobre tratamento anaeróbio de formaldeído e alguns pontos de discordância devem ser esclarecidos. Em muitos casos, esses resíduos são descartados de forma intermitente, motivando a opção por processos em batelada. Nesse contexto, o presente estudo avaliou a degradação de formaldeído em reator anaeróbio operado em bateladas seqüenciais, contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano. O desempenho do reator foi monitorado para várias concentrações afluentes de formaldeído, variando de 31,6 a 1104,4 mg/L. Os resultados obtidos indicaram excelente estabilidade do reator e eficiência de remoção de formaldeído acima de 99%. Entretanto foi constatado acúmulo de matéria orgânica no efluente devido à presença de ácidos orgânicos, principalmente acético e propiônico. Essa constatação levanta um questionamento importante sobre a rota anaeróbia de degradação do formaldeído, que pode diferir substancialmente do que foi registrado na literatura. Os ácidos gerados não foram degradados pela biomassa exposta ao formaldeído, contudo poderiam ser facilmente removidos com a utilização de um reator em série com inoculo adaptado à remoção de ácidos orgânicos. / Formaldehyde residues are discharged into the environment in several different ways, as a result of several industrial processes, as well as its use as a preservative. Research for suitable technologies for treatment of formaldehyde points to physical-chemical and biological processes, with special attention to anaerobic processes, once they represent compact systems with low energy requirements. Nevertheless, some blank spaces still remaining in the research regarding anaerobic treatment of formaldehyde must be filled, and some points of disagreement must be clarified. In several cases, formaldehyde residues are discharged intermittently, favoring the choice of batch processes. In this context, the present study evaluated the degradation of formaldehyde in an anaerobic sequencing batch reactor, containing biomass immobilized in polyurethane foam matrices. Reactor performance was monitored for different influent formaldehyde concentrations, ranging from 31.6 to 1104.4 mg/L. Results obtained indicate excellent reactor stability and efficiency in formaldehyde removal above 99%. However, accumulation of organic matter was observed in the effluent, due to presence of non-degraded organic acids, especially acetic and propionic. This observation poses an important question regarding the anaerobic route of formaldehyde degradation, which might differ substantially from that reported in literature. The degradation of the generated products could occur in another reactor in serie containing biomass adapted to organic acids removal.

Orientador: Helia Harumi Sato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T13:27:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Orsi_DanielaCastilho_D.pdf: 2624783 bytes, checksum: add51ff0035724efe97b8947a93c9d67 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A sacarose é o principal açúcar utilizado no processamento de alimentos, contudo, o consumo excessivo e não balanceado de alimentos com alto teor de sacarose contribui para a prevalência de doenças como obesidade e cáries dentárias. Nas últimas décadas, tem ocorrido um aumento do interesse pela produção de novos açúcares como alternativa para substituir a sacarose. A isomaltulose (O-a-D-glicopiranosil-1,6-frutofuranosídeo) é um açúcar pouco cariogênico e isômero estrutural da sacarose, encontrada naturalmente no mel em pequenas quantidades. A bactéria Serratia plymuthica ATCC 15928 produz a enzima glicosiltransferase e catalisa a conversão da sacarose em isomaltulose. Neste trabalho, utilizou-se a metodologia de superfície de resposta para estudar o efeito dos componentes do meio de cultivo na produção de glicosiltransferase pela bactéria Serratia plymuthica em frascos sob agitação a 200 rpm e 30ºC. Foi obtida alta produção de glicosiltransferase (14,26 UA/mL, média dos pontos centrais) utilizando-se o meio de cultivo 1, composto de 40 g/L de melaço de cana de açúcar, 15 g/L de peptona bacteriológica da BiobrásÒ e 20 g/L de extrato de levedura Prodex Lac SDÒ. O meio de cultivo 2 (40 g/L de melaço de cana de açúcar e 20 g/L de extrato de levedura Prodex Lac SDÒ), além de render ótima produção de glicosiltransferase (13,54 UA/mL, média dos pontos centrais), teve seu custo reduzido por ser formulado sem a adição do componente peptona bacteriológica da BiobrásÒ. Foi estudado o efeito da temperatura (26ºC, 28ºC e 30ºC) na fermentação da bactéria Serratia plymuthica para produção de massa celular e de glicosiltransferase em fermentador de 6,6 L. A maior produção de glicosiltransferase ocorreu após 6 horas de fermentação na temperatura de 26ºC, sendo obtida atividade enzimática de 25,97 UA/mL. As células livres da bactéria Serratia plymuthica foram utilizadas para a conversão de sacarose em isomaltulose. Utilizando-se concentração de massa celular úmida de 20% (p/v) e concentração de solução de sacarose de 25% (p/v) obteve-se alta porcentagem de isomaltulose (84,33%, valor médio dos meios de cultivo 1 e 2) após 2 horas de reação a 27ºC, em frascos sob agitação a 180 rpm. As células livres cultivadas em meio de cultivo 2 (sem adição de peptona bacteriológica da BiobrásÒ) foram reutilizadas por nove bateladas sucessivas e obteve-se eficiente conversão de sacarose em isomaltulose (75,20%, média das bateladas). Foi estudada a produção de isomaltulose a partir de sacarose por células da bactéria Serratia plymuthica imobilizadas em alginato de cálcio. A conversão de sacarose em isomaltulose pelas células imobilizadas foi feita em bioreatores de leito empacotado mantidos a temperatura de 25°C. O tratamento das células imobilizadas em alginatoSynthÒ 2% com glutaraldeído aumentou a atividade enzimática, sendo obtida conversão de sacarose em isomaltulose acima de 64% por 15 dias. A goma gelana KELCOGELÒ F foi utilizada como suporte para imobilização das células de Serratia plymuthica. As células imobilizadas em goma gelana tratadas com glutaraldeído foram secas por 36 horas, sob refrigeração a 10°C. As células imobilizadas foram transferidas para bioreatores mantidos a 25ºC e usadas na conversão contínua de sacarose em isomaltulose. Quando as células imobilizadas secas foram utilizadas no processo contínuo, a conversão de sacarose em isomaltulose manteve-se acima de 69% por 15 dias. Esse estudo demonstrou a possibilidade do uso da goma gelana KELCOGELÒ F como suporte para imobilização das células de Serratia plymuthica. O suporte utilizado combina a simplicidade na técnica de imobilização celular, boa estabilidade operacional e altas taxas de bioconversão / Abstract: Sucrose is the main sweetener used in food processing, but, the excessive and imbalanced consumption of high-sucrose foods is a contributory factor in obesity and dental caries. In the last few decades, the production of new sweeteners as alternatives to sucrose has aroused great interest. Isomaltulose (O-a-D-glucopyranosyl-1,6- fructofuranose) is a low cariogenic sweetener and a structural isomer of sucrose, naturally present in honey in small quantities. The bacteria Serratia plymuthica ATCC 15928 produces the enzyme glucosyltransferase and catalyses the conversion of sucrose into isomaltulose. In this work, response surface methodology was applied to study the effect of culture medium components in the production of glucosyltransferase by Serratia plymuthica in shaken flasks at 200 rpm and 30ºC. Higher glucosyltransferase production (14.26 UA/mL, average of the central points) was obtained in culture medium 1, composed of 40 g/L of sugar cane molasses, 15 g/L of BiobrásÒ bacteriological peptone and 20 g/L of Prodex Lac SDÒ yeast extract. Culture medium 2 (40 g/L of sugar cane molasses and 20 g/L of Prodex Lac SDÒ yeast extract, formulated without the component BiobrásÒ bacteriological peptone, resulted in a low cost medium and optimized glucosyltransferase production (13.54 UA/mL, average of the central points). The influence of temperature (26ºC, 28ºC and 30ºC) on the growth of the bacterium Serratia plymuthica for cell mass and glucosyltransferase production in a 6.6 L bioreactor, was also studied. The highest production of glucosyltransferase (25.97 UA/mL) was obtained in culture medium 1 after 6 hours at 26ºC. Free Serratia plymuthica cells were used for the conversion of sucrose into isomaltulose. A higher isomaltulose production (84.33%, mean value for culture media 1 and 2) was obtained at a temperature of 27ºC, 20% (w/v) wet cell mass and 25% (w/v) sucrose solution after 2 hours of reaction in shaken flasks at 180 rpm. The free cells cultivated in the culture medium 2 (without BiobrásÒ bacteriological peptone) were reused for nine successive batches, with efficient conversion of sucrose into isomaltulose (75.20%, average of the batches). Furthermore, the conversion of sucrose into isomaltulose using Serratia plymuthica cells immobilized in calcium alginate was also studied. The continuous production of isomaltulose by immobilized cells was accomplished in packed bed bioreactors maintained at 25°C. The treatment of cells immobilized in 2% SynthÒ alginate with glutaraldeyde increased enzyme activity obtaining an isomaltulose production of over 64% for 15 days. The gellan gum KELCOGELÒ F was also used as a support in the immobilization of Serratia plymuthica cells. The cells immobilized in gellan gum and treated with glutaraldeyde, were dried for approximately 36 hours at 10°C and used for the continuous production of isomaltulose. The immobilized cells were packed into bioreactors maintained at 25°C. When dry immobilized cells were used in the continuous process, the conversion of sucrose into isomaltulose was over 69% for about 15 days. This study demonstrated the feasibility of using KELCOGELÒ F gellan gum as a support in the immobilization of Serratia plymuthica cells. This support used combines the simplicity of the immobilization technique with good operational stability and high levels of bioconversion / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Flavia Maria Netto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-24T21:18:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pessato_TassiaBatista_M.pdf: 1693373 bytes, checksum: c84093b37be90c1b31ce17c6722db6a1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O leite bovino é um dos alimentos mais alergênicos na primeira infância, sendo as caseínas e as duas principais proteínas do soro - ?-lactoalbumina (?-La) e ?-lactoglobulina (?-Lg) - os principais alérgenos. A hidrólise enzimática reduz a antigenicidade de proteínas e pode ser realizada com enzima livre ou imobilizada. A enzima imobilizada não requer inativação ao final da hidrólise, sendo retirada por filtração enquanto que a enzima livre precisa ser inativada, geralmente por aquecimento, para interromper a reação. Diferenças na atividade catalítica e de inativação podem acarretar em características diferentes dos hidrolisados formados. O objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos da hidrólise do isolado proteico de soro de leite bovino (IPS) com Alcalase livre (AL) e imobilizada em glioxil-agarose (AIm) nas características dos hidrolisados e na detecção de ?-La e ?-Lg por teste ELISA. As melhores condições de hidrólise do IPS com AL ou AIm foram estabelecidas por delineamento composto central rotacional (DCCR) 22. As variáveis independentes foram pH (7,0 a 9,0) e temperatura (45 a 65°C), a variável dependente foi grau de hidrólise (GH), determinado pelo método de pH-stat. Os hidrolisados foram caracterizados quanto ao perfil de hidrofilicidade por cromatografia líquida de alta eficiência de fase reversa (CLAE-FR) e, as análises posteriores, foram realizadas em hidrolisados tanto com AL (HAL) quanto com AIm (HAIm) obtidos em três condições de hidrólise. O perfil de massa molecular (MM) foi avaliado por cromatografia líquida de alta eficiência de exclusão molecular (CLAE-EM) e eletroforese (SDS-PAGE e SDS-PAGE/Tricina). A agregação dos hidrolisados foi estimada por turbidez e hidrofobicidade superficial (S0) e a detecção dos alérgenos foi realizada pelo método de Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) utilizando kits comerciais. Sob as mesmas condições de hidrólise, os valores de GH obtidos nos ensaios do DCCR com a AIm (9,5 a 22,2 %) foram, menores do que os obtidos com a AL (18 a 24 %), possivelmente em função de impedimentos estéricos resultantes da imobilização. As melhores condições de hidrólise do IPS com AIm, dentro das faixas de pH e temperatura estudadas, foram obtidas em temperaturas acima de 60°C. O DCCR com a AL não resultou em modelo devido à pequena variação dos resultados entre os ensaios. Os perfis cromatográficos (CLAE-FR) dos HAIm apresentaram mais picos na região de baixa hidrofilicidade do que os HAL. Os HAIm apresentaram peptídeos de MM maiores que os HAL, o que está relacionado aos menores GH produzidos com a AIm. Os HAL apresentaram menores valores de S0 que os HAIm, sugerindo a ocultação de sítios hidrofóbicos no interior dos agregados. As análises de turbidez em diferentes solventes mostraram que interações hidrofóbicas, pontes de hidrogênio e pontes dissulfeto são as principais forças envolvidas na formação dos agregados. A hidrólise com AL e AIm diminuiu significativamente a detecção das proteínas alergênicas. A detecção dessas proteínas foi maior nos HAIm devido, possivelmente, aos menores GH desses hidrolisados. Porém, os resultados sugerem que as características dos hidrolisados resultantes das condições de hidrólise e a formação de agregados estabilizados por diferentes interações também tiveram efeito na detecção dos alérgenos / Abstract: Cow's milk is one of the most allergenic foods in infancy, with the two major caseins and whey proteins - ?-lactalbumin (?-La) and ?-lactoglobulin (?-Lg) - the main allergens. Enzymatic hydrolysis considerably reduces the antigenicity of proteins, and can be performed with free or immobilized enzyme. The immobilized enzyme does not require inactivation at the end of hydrolysis and can be removed by filtration, while the free enzyme must be inactivated, usually by heating, to stop the reaction. Differences in catalytic activity and inactivation may result in hydrolysates with distinct characteristics. The objective of this study was to evaluate the effects of hydrolysis of whey protein isolate (WPI) with free Alcalase (AL) and Alcalase immobilized on glyoxyl agarose (Alm) on the characteristics of hydrolysates and detection of ?-La e ?-Lg by ELISA test. The best conditions for the hydrolysis of WPI using AL or Alm were established by 22 central composite rotational design (CCRD). The independent variables were pH (7.0 and 9.0) and temperature (45 to 65 °C), whereas the dependent variable was the degree of hydrolysis (DH) determined by the pH-stat method. All hydrolysates were characterized for the hydrophilicity profile by reverse phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC), and the subsequent analyses were performed in both hydrolysates by AL (HAL) and Alm (HAlm) from three conditions of hydrolysis. The molecular weight profile (MW) was assessed by size exclusion high performance liquid chromatography (SE-HPLC) and electrophoresis (SDS-PAGE and SDS-PAGE/Tricine). The aggregation of hydrolysates was estimated by turbidity and surface hydrophobicity (S0) and the allergens ?-La and ?-Lg in the hydrolysates were detected by the Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) method using commercial kits. Under the same hydrolysis conditions, the DH values obtained with the Alm as defined by CCRD (9.5 to 22.2%) were lower than the values found for AL (18 to 24%), possibly due to the steric hindrance resulting from immobilization. The best conditions for hydrolysis of WPI by Alm within the pH and temperature ranges of this study were found at temperatures above 60 °C. The CCRD with the AL did not provide a model due to the little variation between trials. The chromatographic profiles (RP-HPLC) of HAlm exhibited more peaks in the hydrophilic low-complexity region than HAL. HAlm showed peptides with higher MW than HAL, which is related to the lower DH produced with Alm. The HAL had lower S0 values than HAlm, suggesting the hiding of hydrophobic sites in the interior part of the aggregates. The turbidity analyses showed that hydrophobic interactions, hydrogen bonds, and disulfide bonds were the main forces involved in the formation of aggregates. The hydrolysis with AL and Alm significantly decreased the detection of the allergenic proteins, which was higher in HAlm probably due to the lower DH of these hydrolysates. However, the results suggested that the characteristics of the hydrolysates resulting from the conditions of hydrolysis, and the formation of aggregates stabilized by different interactions also had an effect on the detection of allergens / Mestrado / Nutrição Experimental e de Alimentos / Mestra em Alimentos e Nutrição

Philosophiae Doctor - PhD / The aim of this study was to design and build an electrohydraulic discharge reactor in such a way that the synthetic immobilized TiO2 nanophotocatalytic components could be integrated, for the production of active species such as OH radicals, ozone and hydrogen peroxide, as a cocktail to clean drinking water without the addition of chemicals. The research objectives include: • To design and construct the different AOP prototypes based on various electrode configurations and compare their operation. • To optimize the discharge parameters and conditions of the best AOP system. • To determine the effectiveness of the best prototype for the degradation of methylene blue as model pollutant. • To compare the designed AOP system with the Sodis method for the disinfection of contaminated river water. • To prepare supported TiO2 nanoparticles via electro spinning, followed by combustion and study the effect on the morphology of TiO2 nanoparticles. • To determine the stability and robustness of composite nano-crystalline TiO2 photocatalysts by sonication • To determine the enhanced effect of combining the composite TiO2 in the AOP system on degradation of methylene blue under the same conditions. • To detect the active species promoting disinfection.

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Plasma polymerization techniques were used to synthesize and deposit hydrogel on silicon (Si) substrate. Hydrogel is a network of polymer chains that are water-insoluble and has a high degree of flexibility. The various fields of applications of hydrogel include drug release, biosensors and tissue engineering etc. Hydrogel synthesized from different monomers possess a common property of moisture absorption. In this work two monomers were used namely 1-amino-2-propanol (1A2P) and 2(ethylamino)ethanol (2EAE) to produce polymer films deposited on Si ATR crystal. Their moisture uptake property was tested using FTIR-ATR technique. This was evident by the decrease in -OH band in increasing N2 purging time of the films. Secondly, two monomer compounds namely vinyl acetic acid and glycidyl methacrylate which have both amine and carboxylic groups are used as solid surface for the immobilization of bovine serum albumin (BSA). Pulsed plasma polymerization was used to polymerize these monomers with different duty cycles. Initial works in this field were all about protein surface adsorption. But more recently, the emphasis is on covalent bonding of protein on to the surface. This immobilization of protein on solid surface has a lot of applications in the field of biochemical studies. The polymerization of vinyl acetic acid and glycidyl methacrylate were shown as successful method to attach protein on them. Chemical mechanical polishing (CMP) of Cu is one of the processes in the integrated chips manufacturing industry. Benzotriazole is one of the constituents of this CMP slurry used as corrosion inhibitor for Cu. Benzotriazole (C6H5N3) is a nitrogen heterocyclic derivative having three nitrogen atoms, each with an unshared pair of electrons, forming five-membered ring structure. This molecule coordinates with Cu atoms by loosing a proton from one of its nitrogen atom and thereby forming a film which is polymeric in nature that prevents further oxidation of Cu. In this work, aqueous solution of BTA was used to study the adsorption characteristics on Cu when a Cu electrodeposited Si was immersed in to it. This study was performed using ATR-FTIR technique. The adsorption of BTA on Cu surface was evident by the presence of aryl C-H stretching band at 3061 cm-1.

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T05:50:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_TalitaEmanuelaMeloe_M.pdf: 2060488 bytes, checksum: 4adc0b3a48b5ba83103d990622a1286a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este estudo teve como objetivo a produção de micropartículas por técnicas combinadas de gelificação iônica e interação eletrostática utilizando alginato de sódio, concentrado proteico do soro do leite (WPC) e manteiga fundida para imobilização do micro-organismo Erwinia sp. D12 e avaliação da conversão de sacarose em isomaltulose por células íntegras livres e imobilizadas em processo descontínuo durante quatro dias. No estudo preliminar, os biopolímeros alginato de sódio e WPC foram caracterizados para produção de micropartículas com boas propriedades. A análise da carga elétrica disponível de alginato de sódio em solução ou emulsão com diferentes concentrações de manteiga fundida e das proteínas do WPC em solução indicou que em uma faixa de pH de 3,0 - 4,5 pode ocorrer uma interação de natureza eletrostática entre os biopolímeros. Misturas formadas em diferentes proporções entre emulsão de alginato de sódio com diferentes concentrações de manteiga fundida e solução proteica de WPC foram caracterizadas com relação à carga elétrica e tamanho médio dos coacervados insolúveis formados. Maiores tamanhos de coacervados, variando entre 29,12 µm a 33,72 µm, foram obtidos na proporção volumétrica 1:6 (emulsão de alginato e manteiga fundida:WPC) sendo que a adição de diferentes concentrações de manteiga fundida não modificou o tamanho dos coacervados formados. As micropartículas de alginato contendo manteiga fundida foram preparadas pela técnica de gelificação iônica associado com recobrimento, por interação eletrostática, com solução de WPC em diferentes concentrações e em seguida foi avaliada a adsorção proteica sobre as micropartículas em sistemas diluídos e concentrados. Um aumento da adsorção proteica pôde ser observado com o aumento da concentração de proteína em solução e diminuição da concentração de manteiga adicionada. Utilizando-se solução de WPC na concentração de 4% (m/m) foram obtidas maiores quantidades de proteínas adsorvidas sobre as micropartículas com taxas de adsorção variando de 44,35% para micropartículas com baixo nível de manteiga fundida, de 37,58% para micropartículas contendo nível intermediário de manteiga e de 30,61% para micropartículas contendo alto nível de manteiga. Micropartículas com elevado teor de umidade, conteúdo proteico acima de 30% e tamanho variando entre 130,0 µm a 161,5 µm puderam ser produzidas pela técnica de gelificação iônica com posterior recobrimento, por interação eletrostática, com solução 4% (m/m) de WPC. A partir do estudo preliminar, as micropartículas com os diferentes tratamentos foram estudadas para imobilização celular do micro-organismo Erwinia sp. D12 com uma contagem inicial de 108-107 UFC/mL e atividade enzimática de 10,7 U/mL. A incorporação de diferentes concentrações de manteiga fundida modificou a atividade enzimática do micro-organismo encapsulado sendo que uma maior adição de manteiga fundida (2%, m/m) acarretou em uma maior atividade enzimática (17,68 U/mL). O tamanho médio das micropartículas sem recobrimento variou entre 91,54 ¿ 106,52 µm sendo observado um aumento no tamanho, 118,34 ¿ 143,12 µm, após o recobrimento. Células íntegras na forma livre e imobilizadas com os diferentes tratamentos foram avaliadas com relação à conversão de sacarose em isomaltulose em processo descontínuo durante quatro dias. Maiores taxas de conversão foram obtidas no primeiro dia de análise empregando células livres ou imobilizadas com os diferentes tratamentos. A taxa de conversão diminuiu no decorrer dos dias, em todos os tratamentos, sendo observada uma queda mais acentuada na conversão utilizando células íntegras livres. As maiores médias aritméticas de conversão de sacarose em isomaltulose foram alcançadas por micropartículas de gelificação iônica sem adição de manteiga fundida e micropartículas de gelificação iônica adicionadas de 2% (m/m) de manteiga fundida, 33,77% e 35,12%, respectivamente, sem diferenças estatísticas entre as mesmas. O recobrimento adicional das micropartículas acarretou em uma diminuição na taxa de conversão devido provavelmente à diminuição no tamanho dos poros ou recobrimento total dos mesmos. Outra hipótese levantada está no pH utilizado para produção das micropartículas (pH 3,75) que encontra-se fora da faixa ótima de crescimento do micro-organismo. Os resultados indicam o potencial de emprego de células íntegras de Erwinia sp. D12 imobilizadas em hidrogel de alginato, sem recobrimento adicional das micropartículas, para conversão de sacarose em isomaltulose em processos descontínuos / Abstract: This study aimed to produce microparticles by combined techniques of electrostatic interaction and ionic gelation using sodium alginate, whey protein concentrated (WPC) and butter for immobilization of micro-organism Erwinia sp. D12 and evaluating the conversion of sucrose to isomaltulose by immobilized whole cells and free cells in a batch process during four days. In a preliminary study, biopolymers sodium alginate and WPC were characterized for production of microparticles having good properties. The analysis of electric charge available sodium alginate in solution or emulsion with different concentrations of butter and WPC solution indicated that in a pH range from 3.0 to 4.5 may occur electrostatic interactions between the biopolymers. Mixtures formed in different ratios emulsion of sodium alginate with different concentrations of butter and WPC solution were characterized with respect to size and load presented average coacervates insoluble formed. Larger coacervates sizes, ranging from 29.12 µm to 33.72 µm, were obtained in ratio 1:6 (emulsion alginate and butter: WPC) being that addition of different concentrations of butter not statistically change the size of coacervates formed. Alginate microparticles containing butter were prepared by ionic gelation associated with coating by electrostatic interaction with WPC at different concentrations and then the protein adsorption on the microparticles in dilute and concentrated was assessed. An increase in protein adsorption could be observed even in concentrated systems, with increasing concentration of protein in solution and decreased concentration of butter added. Using WPC solution at a concentration of 4% (w/w) were obtained larger quantities of proteins adsorbed on the microparticles with varying rates of adsorption of 44.35% for microparticles containing low level of butter , of 37.58% for microparticles containing intermediate level of butter and 30.61% for microparticles containing high level of butter. Microparticles content high moisture, protein content above 30% and size ranging from 130.0 µm to 161.5 µm could be produced by ionic gelation technique with subsequent coating by electrostatic interaction with solution 4% (w/w) WPC. From the preliminary study, the microparticles with different treatments were studied for cell immobilization of micro-organism Erwinia sp. D12 with an initial count of 108-107 CFU/mL and enzyme activity of 10.7 U/mL. The incorporation of different concentrations of butter modify the enzymatic activity of the encapsulated micro-organism being greater than the addition of butter (2%, w/w) resulted in an increased enzymatic activity (17.68 U/mL). The average size of uncoated microparticles ranged from 91.54 µm to 106.52 µm an increase in size was observed, 118.34 - 143.12 µm, after coating. The addition of different concentrations of butter not influence statistically the average size of microparticles. Whole cells in free form and immobilized with different treatments were evaluated for conversion of sucrose to isomaltulose in a batch process during four days. Higher rates of conversion of sucrose to isomaltulose were obtained on the first day of analysis using free cells or immobilized with the different treatments. The conversion rate decreased during the days, in all treatments, with a more pronounced decrease observed in conversion using free cells. The greatest average conversion of sucrose into isomaltulose were reached by microparticle ionic gelling without addition of butter and microparticles ionic gelling added 2% (w/w) of butter, 33.77% and 35.12% respectively, no statistical differences between them. The additional coating of microparticles by electrostatic interaction resulted in a decrease in conversion rate probably due to a reduction in pore size or full coating thereof. Another hypothesis is the pH used for production of microparticles, at pH 3.75, which is outside the optimum range for growth of the micro-organism. The results indicate the potential use of whole cells of Erwinia sp. D12 immobilized in alginate hydrogel without additional coating of microparticles for conversion of sucrose to isomaltulose in batch processes / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestra em Alimentos e Nutrição

Release of endomorphin (ENDO)-2 like substances from the dorsal horn of the isolated rat spinal cord was measured by the immobilized-antibody microprobe technique. Spinal cords were removed from anesthetized 4-6 week old rats and superfused with oxygenated Krebs solution at room temperature. Glass microprobes coated with ENDO-2 antibodies were inserted into the dorsal horn of the lumbar spinal cord 1.5 mm lateral to the midline to a depth 2.5 mm below the dorsal surface of the cord. Each probe remained in situ for 10 min periods before, during and after electrical stimulation applied to the dorsal root entry zone of the same spinal segment. There was no detectable basal release of immunoreactive endomorphin-2 like substance (irENDO) from the dorsal horns during the pre-stimulation, nor following the stimulation period. A significant release of irENDO was measured during the electrical stimulation. These results provide the first evidence of a irEndo release that is correlated spatially with the dorsal horn laminae I and II where ENDO-2-immunoreactive fibers are concentrated in the dorsal horn in response to electrical activation of primary afferent fibers.