This paper aims to compare qualitatively and quantitatively alcoholic fermentation promoted by yeast Saccharomyces cerevisiae cells immobilized in three inert supports: fiber of dwarf coconut (Cocos nucifera) and two varieties of bamboo (Phyllostachys caniço and Guadua angustifolia). The three materials were also evaluated on their use as supports. The process of immobilization was dumping of equal volumes of materials (two liters) into a suspension of yeast cells (in order of 109 cells / mL) followed by drainage and consequent food with equal volumes of must of molasses. The pH must was adjusted with commercial sulfuric acid to around 4.20 and received addition of 3 ppm of bactericidal for control of bacterial contamination. There was also addition of 10 ppm of nutrient for fermentation in all fermentative cycles. At the end of ninety-one fermentative cycles the process was interrupted, and observed that the three materials have proved physical resistance and that the efficiency of the process and efficiency of fermentation of yeast-coconut system had values above those of yeast-bamboo systems since initial stages, showing to be the fiber of coconut support for the immobilization of cells more efficient. However, around the cycle of number seventy-four, the three systems began to provide similar efficiencies, which suggests that there has been a gradual increase in the number of yeast cells immobilized in systems yeast-bamboo during the cycles. The counting of cells in free media fermented showed that there was satisfactory cell detachment related with the figures already cited in the literature. / O presente trabalho tem como objetivo comparar qualitativa e quantitativamente fermentações alcoólicas promovidas por células de leveduras Saccharomyces cerevisiae imobilizadas em três suportes inertes: fibra de coco anão (Cocos nucifera) e duas variedades de bambu (Phyllostachys caniço e Guadua angustifolia). Os três materiais também foram avaliados quanto a seu uso como suportes. O processo de imobilização consistiu da imersão de volumes iguais dos materiais (dois litros) em suspensão de células de leveduras (da ordem de 109 células/mL) seguida de drenagem e conseqüente alimentação com volumes iguais de mosto de melaço. O mosto teve o pH corrigido com ácido sulfúrico comercial para cerca de 4,20 e recebeu adição de 3 ppm de bactericida para controle da contaminação bacteriana. Também houve adição de 10 ppm de nutriente para fermentação em todos os ciclos de fermentação. Ao final de noventa e um ciclos fermentativos, o processo foi interrompido, sendo observado que os três materiais mostraram-se resistentes fisicamente e que a eficiência do processo e a eficiência da fermentação do sistema levedura-coco apresentaram valores superiores aos dos sistemas levedura-bambu desde os primeiros ciclos, mostrando ser a fibra de coco um suporte de imobilização de células mais eficaz. Contudo, por volta do ciclo de número setenta e quatro, os três sistemas começaram a apresentar eficiências similares, o que sugere que houve um gradativo incremento do número de células imobilizadas nos sistemas leveduras-bambu no decorrer dos ciclos. As contagens de células livres nos meios fermentados demonstraram que houve desprendimento celular satisfatório com relação a valores já citados na literatura.

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-14Bitstream added on 2014-11-10T11:57:28Z : No. of bitstreams: 1 000790023.pdf: 1983228 bytes, checksum: 7f1cb9f69f9bbf6c229492b0c0c2180a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Na biocatálise faz-se necessária a imobilização destas enzimas em suportes inertes ao meio reacional, a fim de reutilizar, estabilizar, purificar e muitas vezes melhorar a atividade enzimática, levando à uma hiperativação. O presente trabalho teve como objetivo principal utilizar técnicas de imobilização de enzimas sob diferentes suportes (iônicos, hidrofóbicos e covalentes) e aplicá-los na imobilização de distintas lipases para avaliar o efeito da imobilização na atividade, seletividade, estabilidade e purificação dessas proteínas. O Capítulo 1 do trabalho relata algumas técnicas de imobilização e pré-purificação das lipases brutas obtidas a partir do fungo Acremonium sp, no qual as enzimas pré-purificadas por ultrafiltração apresentaram maior atividade e rendimento de imobilização sob os suportes hidrofóbicos octil- e fenil-agarose. Essas enzimas imobilizadas foram hiperativadas na presença de 0,01 mol∙L-1 de NaCl e concentrações maiores desse sal causaram a diminuição da atividade enzimática. A atividade hidrolítica das lipases imobilizadas foi avaliada utilizando diferentes fontes de óleos vegetais, com maior atividade para enzima imobilizada do que a enzima solúvel em 40% dos óleos testados. No Capítulo 2 é apresentada a modificação química e caracterização da quitosana ativada com glicidol, epicloridrina e glutaraldeído para posterior aplicação como suporte para imobilização de lipases por ligação covalente, porém tal procedimento não foi possível devido à baixa área superficial do polímero (cerca de 4cm²·g-1) tanto para reagir com os agentes modificantes quanto para o carregamento proteico. A utilização da radiação do ultrassom na biotransesterificação do óleo de soja catalisada por lipases imobilizadas (TLL e L435) por interação hidrofóbica foi estudada no Capítulo 3, bem como o rendimento de produção total de ésteres dos óleos de soja, milho e girassol ... / In the biocatalysis is necessary their immobilization on inert supports for further reuse, stabilization, purification and hyperactivaction of the biocatalyst. This study aimed to immobilization of different lipases using different supports (ionic, hydrophobic and covalent) and to evaluate the activity, selectivity, stability and purification of these immobilized proteins. The chapter 1 of the work describes some techniques of immobilization and pre-purification of crude lipases from Acremonium sp by ultrafiltration showed higher activity and yield of immobilization on octyl- and phenyl-agarose. The activity of these immobilized enzymes was hyperactived by incubation at 0.01 m∙L-1 NaCl and higher concentrations of this salt was observed a decrease on the enzyme activity. The hydrolytic activity of the immobilized lipase was influenced by the vegetable oil source. In Chapter 2 we present the chemical modification and characterization of chitosan previously activated with glycidol, epichlorohydrin and glutaraldehyde for subsequent use as support for immobilization of lipases, but the low surface area of chitosan determined by BET (4 cm²∙g-1) negatively affected the immobilization process. The use of ultrasound radiation in biotransesterification of soybean oil catalyzed by immobilized lipases (TLL and L435) by hydrophobic interaction was studied in Chapter 3, and the yield of total production of esters by soybean, corn and sunflower oils. The soybean and corn oils showed highest transesterification and an increased ester production of 400 % obtained was when sonicated. The last chapter of this search presents the results obtained in the Instituto de Catálisis y Petroleoquímica de Madrid during the research stage, which focused on the improvement of the methods of immobilization of lipases and applications in the enantioselective hydrolysis and production of omega-3 from fish oil, with lipase B from Candida antarctica showing ...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-01-26Bitstream added on 2014-06-13T18:31:24Z : No. of bitstreams: 1 bruno_nmn_me_jabo.pdf: 1393793 bytes, checksum: b6969b3a0511e0625a390172ce1b229c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foi avaliado o desempenho de três reatores anaeróbios horizontais instalados em série, em escala de bancada, com volume de 1,2 L cada, para o tratamento de águas residuárias do beneficamento do café por via úmida. Foi utilizado um reator anaeróbio horizontal com manta de lodo (R1) e dois de leito fixo, preenchidos com anéis de bambu (R2) e fibras da casca de coco (R3) como meio suporte. O reator R1 foi inoculado com lodo proveniente de reator UASB tratando águas residuárias de suinocultura. Os tempos de detenção hidráulica (TDH) aplicados aos reatores anaeróbios horizontais (R1+R2+R3) foram de 90, 72 e 54 h resultando em cargas orgânicas volumétricas médias (COV) de 12,8, 13,2 e 19,7 kg DQOtotal (m3 d)-1, nos ensaios 1, 2 e 3, respectivamente. Os valores médios da DQO total do afluente foram de 16002, 13198 e 14774 mg L-1, nos ensaios 1, 2 e 3, respectivamente. Os valores médios da DQO total dos efluentes dos reatores R1, R2 e R3 foram 6424, 4067 e 2975 mg L-1 , 6807, 5232 e 4081 mg L-1 e 8154, 6871 e 5700 mg L-1 nos ensaios 1, 2 e 3, respectivamente. As eficiências médias de remoção de DQO total no sistema de tratamento com os três reatores, foram de 76, 69 e 61%, nos ensaios 1, 2 e 3, respectivamente. A produção volumétrica média foi de 1,70, 1,25 e 0,70 L CH4 (L reator d)-1 no conjunto dos reatores, (R1+R2+R3), respectivamente. As eficiências médias de de remoção de DQOtotal, SST, e fenóis totais no conjunto de reatores (R1+R2+R3) não apresentaram diferença significativa e foram de 76, 69 e 61%, de 77, 81, 82% e de 58, 62 e 69% nos ensaios 1, 2 e 3, respectivamente. Os valores médios de pH nos efluentes dos reatores variaram de 6,2 a 7,9. A concentração média de ácidos voláteis totais do afluente e efluente do R3 foram de 2206, 1630 e 1732 mg CH3COOH L-1 e de 168, 1269 e 1220 mg CH3COOH L-1, nos ensaios 1, 2 e 3, respectivamente... / In this work it was evaluated the efficiency of three horizontal anaerobic reactors installed in series, in bench scale (volume of 1,2 L each), one with sludge blanket (R1) and two of fixed bed filled out with bamboo rings (R2) and coconut fibers (R3) as it supports. The reactor R1 was inoculated with sludge originating from reactor UASB treating swine residual water. These reactors were fed whit wastewater from the coffee pulping originating by hand pulping of the dry coffee beans, simulating the wastewater of the mechanical pulping of the coffee beans. Each reactor was submitted at hydraulic detention time (HDT) of 30, 24 and 18 h resulting in organic load rate (OLR) of 12,8, 13,2 and 19,7 kg COD (m3 d)-1, in the rehearsals 1 and 2, respectively. The average values of total COD of the influent in the rehearsals 1, 2 and 3 were of 16002, 13198 and 14774 mg L-1, respectively. The average values of total COD of the effluent of the reactors R1, R2 and R3 were 6424, 4067 and 2975 mg L-1, 6807, 5232 and 4081 mg L-1 and 8154, 6871 and 5700 mg L-1 in the rehearsals 1, 2 and 3, respectively. The average efficiencies of removal of total COD in the treatment system with the three reactors, in the rehearsals 1, 2 and 3 were of 76, 69 and 61%, respectively. The content of methane in the biogas was of 76, 69 and 61% and the maximum volumetric methane production was of 1,7 L CH4 (L reactor d)-1 in the system of treatment, with OLR of 12,8 kg DQO (m3 d)-1 and HDT of 30 h, in the second rehearsal the average content of methane was 71, 64 and 17% in the reactors R1, R2 and R3, respectively with volumetric methane production of 1,21 L CH4 (L reactor d)-1 in the system of treatment. The average values of pH in the effluent of the reactors ranged from 6,2 to 7,9. In the rehearsal 1 the average concentration of total volatile acids of the influent was of 2206 mg CH3COOH L-1 and in the effluent... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-04-15Bitstream added on 2014-06-13T18:07:11Z : No. of bitstreams: 1 victorelli_r_me_rcla.pdf: 875908 bytes, checksum: 79a124b35ca31717ebdde103eb1d9d9d (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O presente trabalho apresenta um estudo de produção de ácido lático a partir de Lactobacillus rhamnosus imobilizado por aprisionamento em alginato de cálcio, com a utilização de soro de queijo como fonte de carbono alternativa à glicose encontrada tradicionalmente no meio MRS para bactérias láticas. A imobilização foi efetiva com 2 % de alginato, tendo eficiência de 99,99 %, e taxa de saída de células de 0,25 %, utilizando MRS como meio de cultivo. Estudou-se também o uso de fontes alternativas de nitrogênio como água de maceração de milho, Pro-Floo®, autolisado de levedura e sulfato de amônio. Os melhores resultados de produção e rendimento foram obtidos a partir da utilização de soro de queijo com as fontes de nitrogênio do MRS (extrato de levedura, peptona e extrato de carne), chegando a um rendimento (Yp/s) de 0,83, com produtividade de 0,90 g.L-1.h-1, seguido do cultivo com água de maceração de milho (AMM) e Pro-Floo®, com Yp/s de 0,72 e 0,57 respectivamente. No cultivo com água de maceração de milho a produção de ácido lático atingiu 119,04 g/L em 48 h. Com células livres, o melhor resultado de rendimento foi 0,73 quando de utilizou água de maceração de milho, com produtividade de 2,25 g.L-1.h-1 e produção de ácido lático de 107,89 g/L. Foram realizados dois ensaios utilizando uma modificação no alginato com ácido palmítico, para melhoria na viabilidade das células imobilizadas. Houve melhora no Yp/s quando se utilizou a alginato modificado com ácido palmítico passando de 0,72 para 0,79 no cultivo com AMM e de 0,57 para 0,67 quando se utilizou Pro-Floo®. Outro cultivo foi conduzido em reator de leito empacotado com imobilização em alginato recoberto de polietilenoimina, utilizando meio MRS. No reator pode-se observar a produção contínua de ácido lático até 72 horas com rendimento de 0,88 em 4 horas de cultivo atingindo uma concentração de 11,79 g/L de ácido lático. / This work presents a study of lactic acid production by Lactobacillus rhamnosus immobilized by entrapment technique in calcium alginate, using whey as alternative carbon source, avoiding glucose use in the traditional MRS medium for lactic acid bacteria. Cell immobilization was effective using 2% of alginate, with efficiency of 99.99% and rate of cell release of 0.25 %. Alternative nitrogen sources like corn steep liquor (CSL), Pro-Floo®, autolyzed yeast and ammonium sulfate was also studied. The higher values of production and yield (Yp/s) were obtained in the cultivation with whey and the MRS nitrogen sources (yeast extract, peptone and meat extract), reaching an Yp/s of 0.83, and productivity of 0.90 g.L-1.h-1, followed by the cultivation with corn steep liquor and Pro-Floo®, with Yp/s of 0.72 and 0.57 respectively. With corn steep liquor, the lactic acid production reached 119.04 g/L in 48 h. In the culture with free cells the yield was 0.73 with corn steep liquor in 48 h, the productivity was 2.25 g.L-1.h-1 and production 107.89 g/L. Two experiments were done with a palmitolation of alginate to improve of immobilized cell viability. Increase in yield was obtained when palmitolation was employed; the yield increased from 0.72 to 0.79 in the cultivation using corn steep liquor, and from 0.57 to 0.67 when Pro-Floo® was used an alternative nitrogen source. Another experiment was realized in a packed-bed continuous reactor, with polyethyleneimine coated alginate beads, using MRS as culture medium. It was observed continuous lactic acid production until 72 h, with a yield of 0.88 in 4 hours reaching a lactic acid concentration of 11.79 g/L.

Orientador: Maurício Boscolo / Coorientador: Roberto da Silva / Banca: Adriano Aguiar Mendes / Banca: Luis Octávio Regasini / Resumo: Na biocatálise faz-se necessária a imobilização destas enzimas em suportes inertes ao meio reacional, a fim de reutilizar, estabilizar, purificar e muitas vezes melhorar a atividade enzimática, levando à uma hiperativação. O presente trabalho teve como objetivo principal utilizar técnicas de imobilização de enzimas sob diferentes suportes (iônicos, hidrofóbicos e covalentes) e aplicá-los na imobilização de distintas lipases para avaliar o efeito da imobilização na atividade, seletividade, estabilidade e purificação dessas proteínas. O Capítulo 1 do trabalho relata algumas técnicas de imobilização e pré-purificação das lipases brutas obtidas a partir do fungo Acremonium sp, no qual as enzimas pré-purificadas por ultrafiltração apresentaram maior atividade e rendimento de imobilização sob os suportes hidrofóbicos octil- e fenil-agarose. Essas enzimas imobilizadas foram hiperativadas na presença de 0,01 mol∙L-1 de NaCl e concentrações maiores desse sal causaram a diminuição da atividade enzimática. A atividade hidrolítica das lipases imobilizadas foi avaliada utilizando diferentes fontes de óleos vegetais, com maior atividade para enzima imobilizada do que a enzima solúvel em 40% dos óleos testados. No Capítulo 2 é apresentada a modificação química e caracterização da quitosana ativada com glicidol, epicloridrina e glutaraldeído para posterior aplicação como suporte para imobilização de lipases por ligação covalente, porém tal procedimento não foi possível devido à baixa área superficial do polímero (cerca de 4cm²·g-1) tanto para reagir com os agentes modificantes quanto para o carregamento proteico. A utilização da radiação do ultrassom na biotransesterificação do óleo de soja catalisada por lipases imobilizadas (TLL e L435) por interação hidrofóbica foi estudada no Capítulo 3, bem como o rendimento de produção total de ésteres dos óleos de soja, milho e girassol ... / Abstract: In the biocatalysis is necessary their immobilization on inert supports for further reuse, stabilization, purification and hyperactivaction of the biocatalyst. This study aimed to immobilization of different lipases using different supports (ionic, hydrophobic and covalent) and to evaluate the activity, selectivity, stability and purification of these immobilized proteins. The chapter 1 of the work describes some techniques of immobilization and pre-purification of crude lipases from Acremonium sp by ultrafiltration showed higher activity and yield of immobilization on octyl- and phenyl-agarose. The activity of these immobilized enzymes was hyperactived by incubation at 0.01 m∙L-1 NaCl and higher concentrations of this salt was observed a decrease on the enzyme activity. The hydrolytic activity of the immobilized lipase was influenced by the vegetable oil source. In Chapter 2 we present the chemical modification and characterization of chitosan previously activated with glycidol, epichlorohydrin and glutaraldehyde for subsequent use as support for immobilization of lipases, but the low surface area of chitosan determined by BET (4 cm²∙g-1) negatively affected the immobilization process. The use of ultrasound radiation in biotransesterification of soybean oil catalyzed by immobilized lipases (TLL and L435) by hydrophobic interaction was studied in Chapter 3, and the yield of total production of esters by soybean, corn and sunflower oils. The soybean and corn oils showed highest transesterification and an increased ester production of 400 % obtained was when sonicated. The last chapter of this search presents the results obtained in the Instituto de Catálisis y Petroleoquímica de Madrid during the research stage, which focused on the improvement of the methods of immobilization of lipases and applications in the enantioselective hydrolysis and production of omega-3 from fish oil, with lipase B from Candida antarctica showing ... / Mestre

Thesis (MTech (Chemical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2005 / The white rot fungus, Phanerochaete chrysosporium, produces enzymes, which are capable of degrading chemical pollutants. It was detennined that this fungus has multiple growth phases. The study provided infonnation that can be used to classify growth kinetic parameters, substrate mass transfer and liquid medium momentum transfer effects in continuous secondary metabolite production studies. P. chrysosporium strain BKMF 1767 (ATCC 24725) was grown at 37 QC in single fibre capillary membrane bioreactors (SFCMBR) made of glass. The SFCMBR systems with working volumes of 20.4 ml and active membrane length of 160 mm were positioned vertically. Dry biofilm density was determined by using a helium pycnometer. Biofilm differentiation was detennined by taking samples for image analysis, using a Scanning Electron Microscope at various phases of the biofilm growth. Substrate consumption was detennined by using relevant test kits to quantify the amount, which was consumed at different times, using a varying amount of spore concentrations. Growth kinetic constants were detennined by using the substrate consumption and the dry biofilm density model. Oxygen mass transfer parameters were determined by using the Clark type oxygen microsensors. Pressure transducers were used to measure the pressure, which was needed to model the liquid medium momentum transfer in the lumen of the polysulphone membranes. An attempt was made to measure the glucose mass transfer across the biofilm, which was made by using a hydrogen peroxide microsensor, but without success.

Des résines polymères mésoporeuses ont été préparées à partir d’un série de diamide (BHPBn) comme porogènes. Ces composés s’auto-assemblent dans les solvants non polaires pour former des nanotubes d’un diamètre peu polydisperse et d’une dizaine de nm. Ces tubes sont formés dans un mélange monomère/réticulant et la suspension qui en résulte est photopolymérisée pour donner une résine contenant les tubes. Ces derniers sont extraits avec un solvant dissociant pour donner des pores. On obtient des résines avec des pores de 37 à 51 nm, selon le porogène, ainsi qu’on l’a mesuré par MET et par adsorption de N2. Ces diamètres des pores ne sont pas corrélés à ceux de BHPBn et toujours supérieur.Ces résines ont été fonctionalisées avec des carboxylates, des esters du N-hydroxysuccinimide ou d’époxydes. Des lipases ont été liées au résines par ces fonctions avec des taux de 69 mg par g de résine époxide et de 60 mg/g de résine COOSu. Les enzymes liées ont une activité de moins de 1 % de celle des enzymes libres, ce qui peut être expliqué par une dénaturation des enzymes sur la surface des pores qui est hydrophobe. / Mesoporous polymeric resins have been prepared with a series of diamides (BHPBn) as porogens. These compounds self-assemble in non-polar solvents into nanotubes with monodisperse diameters ranging from 21 to 34 nm. The tubes are formed in mixtures of monmers/crosslinkers, and the resulting suspension is photopolymerized to yield a resin embedding the tubes. The later are removed from the resin by leaching it with a dissociating solvent, yielding pores. One obtains resins with pore sizes comprised between 37 and 51 nm, depending on the porogen, as measured by TEM or by N2 adsorption. The pore sizes of the corresponding resin were not correlated to those of the starting porogen and always higher. The resins were successfully functionalized with carboxylic acids, N-hydroxysuccinimde esters (COOSu), or epoxide. Enzymes were attached to the resins via those functions, with rates of 69 mg per g of resin for epoxide resins and 60 mg/g for COOSu resins. The activity of the enzymes attached on the resins was measured and found less than 1 % of the activity of the free enzyme, which may be explained by a denaturation of the enzyme due to the hydrophobic nature of the pore surface.

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Adrianus Johannes Straanhof, Lucas Antonius Maria van der Wielen / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T06:02:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_JulianadeSouza_D.pdf: 5552134 bytes, checksum: f2234304e4f228a88bb1b83073350bfa (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho estuda a hidrólise enzimática da penicilina G (PenG) em ácido 6-aminopenicilânico (6-APA) e ácido fenil acético (PAA). Em um reator contra-corrente multi-estágio e em baixos valores de pH, a reação enzimática ocorre na fase aquosa e os produtos são separados entre a fase aquosa e a fase orgânica (acetato de butila). Além disso, em pH baixo, a cristalização do 6-APA ocorre quando concentrações de PenG são altas. Ambos fenômenos deslocam o equilíbrio no sentido de conversão do substrato, promovendo alta produtividade. A primeira etapa deste trabalho refere-se à avaliação da atividade e estabilidade da penicilina amidase a baixo pH e na presença de acetato de butila (BuAc). A enzima apresentou máxima atividade na faixa de pH 8,0 - 9,0 e permaneceu estável mesmo em pHs baixos (3,0 - 6,0) num período de incubação de até 32 dias. Embora a atividade enzimática sofra um decréscimo de aproximadamente 80%, isto não representa empecilho para sua utilização no emprego da hidrólise de PenG em processo contínuo e bifásico (água e BuAc) em pH baixo. O efeito de PenG, PAA e BuAc na cristalização do 6-APA e os parâmetros cinéticos de cristalização também foram avaliados. Os resultados mostraram que as impurezas não exerceram efeito sobre a cristalização de 6-APA, na faixa de pH entre 4 e 5 e nas concentrações de impurezas de 0,55 mM - 3,0 mM. A avaliação da cinética de cristalização possibilitou o uso de um modelo que pode predizer as taxas de cristalização de 6-APA. Um modelo quantitativo foi desenvolvido para o cálculo do pH e das concentrações do substrato e dos produtos nos estágios do reator contra-corrente. Os dados fornecidos pelo modelo podem ser utilizados para otimizar as condições de operação como: estágio de alimentação, vazão volumétrica das fases e concentração inicial do substrato. Na última etapa deste trabalho foi feita uma revisão bibliográfica sobre biorreatores extrativos em que são apresentadas as vantagens de cada configuração e as restrições dos processos biocatalíticos. Através desta revisão, foi verificado que o uso de um sistema, formado por agitadores acoplados a hidrocic1ones em série, pode representar uma opção adequada de reatores multi-estágio contra-corrente para a hidrólise de PenG em escala de laboratório / Abstract: This work studies the enzymatic hydrolysis of penicillin G (PenG) into 6-aminopenicillanic acid (6-APA) and phenylacetic acid (PAA). In a multi-stage countercurrent reactor and at low pH, the enzymatic reaction takes place in the aqueous phase and the products are separated between the aqueous phase and organic phase (butyl acetate - BuAc). Furthermore, 6-APA crystallization occurs at low pH when PenG concentrations are high. Both phenomena shift the equilibrium towards conversion of substrate, favoring high productivity. The first step of this work, concerns the evaluation of activity and stability of penicillin amidase at low pH and in the presence of butyl acetate (BuAc). The enzyme presented the maximum activity in the pH 8.0 - 9.0 and remained stable at low pHs (3.06.0) during at least 32 days. Although the enzyme activity decreased by 80%, this does not represent a drawback in the application of a biphasic (water and BuAc) and continuous PenG hydrolysis at low pH. The effect of PenG, PAA and BuAc in APA crystallization and the kinetic parameters were also analyzed. The results showed that impurities have no effect on APA crystallization, in the pH range 4 - 5 and in the impurity concentrations of 0.55 mM - 3.0 mM. The evaluation of crystallization kinetics allowed the use of a mo del that predicts the APA crystallization rates. A quantitative model was developed in order to calculate the pH and substrates and products concentrations in the countercurrent reactor. The data provided by the model can be used to optimize the operation conditions: stage of feed, flow rate of phases and initial substrate concentration. In the last step of this work, a literature review concerning extractive bioreactor was made. This review presents the advantages of each configuration and the restrictions of the biocatalytic processes. Through this review, a integrated system of mixers and hydrocydone was suggested as an appropriate option of multi-stage countercurrent reactor for PenG hydrolysis in laboratory scale / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Carol Hollingworth Collins / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T16:30:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Magalhaes_DanielRodrigues_D.pdf: 3095259 bytes, checksum: 34caab6a50b8a2f3071fca69103ab15f (MD5) Previous issue date: 2005 / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A finalidade deste trabalho de pesquisa foi a obtenção de matrizes poliméricas imobilizadas com a crotoxina, proveniente do veneno bruto de cascavel. Foram obtidas duas matrizes: (a) copolímero de enxerto para a imobilização da crotoxina, (b) micro-esferas de épisolon-policaprolactona (PCL) com crotoxina encapsulada. A crotoxina, proveniente da serpente Crotalus durissus terrificus (cascavel da América do Sul), após a sua purificação, foi caracterizada bioquímica e biologicamente. O resultado da avaliação da dose letal média (DL50) da toxina foi de 0,09mg/Kg de animal. O teste de citotoxicidade apresentou resultados semelhantes entre as células tumorais e os respectivos controles das células normais. Copolímeros de polietileno de baixa densidade enxertado com poli(metacrilato de 2-hidroxietila) (PEBD-g-PHEMA) foram utilizados como suportes para a imobilização química da crotoxina purificada. Para tal utilizou-se o polietileno de baixa densidade (PEBD) juntamente com o monômero hidrofílico metacrilato de 2-hidroxietila (HEMA). Os copolímeros foram obtidos via radiação ionizante, em fonte de cobalto 60 (60Co), e apresentaram graus de enxertia que variaram de 2 a 50%. Na caracterização por espectroscopia em infravermelho (ATR) observou-se os grupos funcionais principais do copolímero, em relação ao polímero base e PHEMA formado na irradiação. No perfil espectroscópico do copolímero estavam presentes bandas atribuídas aos grupos C=O (carbonila) e –OH (hidroxil), provenientes do homopolímero PHEMA. As micrografias do MEV do PEBD apresentaram superfícies lisas, enquanto que PEBD-g-PHEMA com alto grau de enxertia (32 %) revelou superfície rugosa devido à presença de PHEMA. O copolímero foi caracterizado fisicamente com o teste de hidrofilicidade, no qual o conteúdo de água foi determinado gravimetricamente. Com o coeficiente de difusão obtido pôde-se notar vii que a partir de 30 % de enxertia o copolímero torna-se menos hidrofílico, devido ao aumento das ligações cruzadas entre as cadeias de PHEMA. O teste de citotoxicidade revelou que PEBD-g-PHEMA pode ser utilizado como biomaterial. O copolímero imobilizado, crotoxina encapsulada e a crotoxina livre foram avaliados “in vivo” em camundongos da linhagem C3H. Durante 20 dias foram observados alterações de peso e comportamento, além das funções motoras. Os resultados demonstraram que o grupo injetado com crotoxina teve uma perda de peso maior do que os demais grupos. Concluindo, a crotoxina imobilizada nos copolímeros poderia ser utilizada pela sua ação catalítica foslipásica, na hidrólise dos fosfolipídeos presente nas lipoproteínas de baixa densidade (LDL) do soro humano. Por outro lado, a crotoxina encapsulada nas micro-esferas de poli(épsilon-caprolactona) (PCL) poderia ser utilizada como sistema de liberação dirigida (local) da crotoxina, destinada a terapia tumoral. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP