Orientadores : Leila Peres, Jose Carlos Cunha Petrus / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:46:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bassetti_FatimadeJesus_D.pdf: 11629729 bytes, checksum: eb598e6620d1c60528abf54200242074 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Primeiramente foi feita a preparação de membranas poliméricas microporosas assimétricas, através da técnica de inversão de fases. O poli (fluoreto de vinilideno)-PVDF foi utilizado puro, ou associado ao cloreto de lítio e a um dos seguintes aditivos poliméricos: poli(acetato de vinila)-PVAc ou polietilenoglicol - em diversas concentrações. A polietersulfona-PES também foi utilizada pura, ou associada a polivinilpirrolidona-PVP, de diversas massas moleculares médias: 10.000, 40.000 e 360.000 g/gmol, e em diversas concentrações. O solvente utilizado foi a N, N-dimetilformamida - DMF. A caracterização das soluções poliméricas e das membranas preparadas foi feita através das seguintes técnicas: Viscosimetria, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), e ensaios de permeabilidade à água e retenção de albumina de soro bovino (BSA). O aumento das concentrações dos polímeros base (PVDF ou PES), levou à formação de membranas de maior espessura, pele filtrante com menor diâmetro médio e/ou número de poros, subcamada com menores cavidades e maior região esponjosa. De um modo geral, aumento das concentrações dos aditivos LiCl, PEG e PVAc na solução polimérica de PVDF levou à formação de membranas de maior espessura, maior porosidade superficial, e subcamada com maiores cavidades e menores regiões esponjosas. O aumento da massa molecular média da PVP levou à formação de membranas mais espessas, com menor porosidade superficial e, menor permeabilidade. A seguir, procedeu-se a seleção das melhores membranas preparadas, através da ultrafiltração de soro de queijo (pH 6,5) e de solução a 1,5% em massa, de poli (álcool vinílico) (PVA), sob as seguintes condições operacionais: temperatura de 50°C, pressão de 300 kPa e velocidades tangenciais de 0,64 m.s-1(soro) e 0,5 m.s-1 (PVA). As membranas de melhor desempenho apresentaram um fluxo permeado no estado estacionário, de cerca de 40 kg.h-1.m-2 para o soro de queijo e de 11 kg.h-1.m-2 para a solução de PV A, compatíveis ou até superiores aos relatados na literatura, para aplicações semelhantes. A membrana F3 (16%PVDF/3%LiCI), selecionada entre as melhores, foi utilizada no estudo da influência da variação dos parâmetros operacionais: temperatura, pressão e velocidade tangencial, na ultrafiltração de soro de queijo e de solução a 0,8 % em massa de PVA. A temperatura e a velocidade tangencial foram os parâmetros que influenciaram mais fortemente na taxa de permeação. Por último, aplicou-se um Modelo Matemático de Resistências em Série (membrana, colmatagem e camada de gel), na simulação do fluxo permeado, com a variação dos parâmetros operacionais, tanto do soro de queijo, quanto da solução de PVA e a comparação com as curvas experimentais obtidas. O modelo representou bem o efeito da variação dos parâmetros operacionais testados, no fluxo permeado para a solução de PVA. Para o soro de queijo, na maioria dos casos, o modelo também correspondeu muito bem ao fenômeno observado. A resistência da camada de gel, em comparação com as demais também calculadas, foi a grande responsável pelo declínio do fluxo permeado, tanto para o soro de queijo, quanto para a solução de PVA / Abstract: This work starts with the preparation of asymmetric microporous polymeric membranes through phase inversion technique by immersion-coagulation in the presence of a non-solvent. The poly (vinylidene fluoride)-PVDF was used pure or blended with lithium chloride and one of the following polymeric additives: poly (vinyl acetate)-PVAc or poly (ethylene glycol)-PEG, of various concentrations. The polyethersulfone -PES was also utilized pure or blended with polivinylpyrrolidone-PVP of different average molecular weights such as: 10,000 40,000 and 360,000 g/gmol, in various concentrations. The solvent utilized in every case N,N-dimethylformamide- DMF. The characterization of the polymeric solutions and the prepared membranes was carried out through the following techniques: Viscosimetry, Electron Microscopy, Fourier Transformed Infra-Red Spectroscopy, Differential Scanning Calorimetry, and water permeability tests and retention of bovine serum albumin. An increase in base polymer concentrations (PVDF or PES) led to the formation of thicker membranes, filtering skins with smaller mean diameters and/or number of voids, smaller cavity sub-Iayers, larger spongy regions and, therefore, a lower permeability. In general, the increase in the concentrations of additives LiCI, PEG and PV Ac concentrations, in the PVDF polymeric solution, led to thicker membranes formation, higher superficial porosity, larger cavity sub-Iayers and smaller spongy region. The PVP mean molecular weight increase resulted in thicker membrane formation with lower superficial porosity and permeability. Afterwards, a selection of the best membranes prepared through ultrafiltration of whey (pH 6.5) and PV A 1.5 % wt solution was done. The operational conditions were: temperature of 50 o C, pressure of 300 kPa and tangential velocities of 0.64 m.s-1 (whey) and 0.50 m.s-1 (PVA). The best performance membranes showed a steady state permeate flux of 40 kg.h-1.m-2 of whey and, 11 kg.h-1.m-2 of PVA solution. These figures are comparable with, and even higher than, those reported in the literature for similar applications. The F3 membrane (16%PVDF/3%LiCI), was selected as among the best ones to be used for the study of the influence of the operational parameters: temperature, pressure and tangential velocity, for the ultrafiltration of cheese whey and PV A 0.8 % wt solution. For both cheese whey and the PVA solution, the temperature and tangential velocity were the most influencing parameters on the permeating rate. At last, a serial resistances mathematical model (membrane, fouling and gel layer) was tested for permeate flux simulation. Both the whey and PVA solution operational parameters were varied. Also, the calculated and observed permeate flux curves were compared. For the PVA solution permeate flux, the model simulated adequately the variations in the operational parameters variation tested. As to whey, the results mostly showed good agreements. Among the different model resistances, the gel layer one had the strongest influence on the permeate flux decrease. This was valid for both cheese whey and PVA solution / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador : Luiz Antonio Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:31:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AraujoFarro_PatriciaCeciliaAraujo_M.pdf: 10347874 bytes, checksum: 27da3e953a0c24aa4d8d9a820839adb0 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Estudos de pré-tratamentos do soro que melhorem a taxa de permeação em processos por membranas de ultrafiltração (UF) são importantes para a viabilização econômica da produção de concentrados protéicos de soro (CPS). Além disso, os pré-tratamentos também podem ser utilizados no melhoramento das propriedades funcionais das proteínas do soro. No entanto, este processo de concentração apresenta uma dificuldade natural durante a DF do soro conhecido como "fouling", ou entupimento das membranas, a qual constitui o ¿principal¿ problema do uso desta tecnología nas indústrias de laticínios; uma vez que causa uma alta redução no fluxo de permeado. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito de pré-tratamentos do soro; microfiltração, ajuste de pH e tratamento térmico, bem como a influência dos parâmetros operacionais de vazão volumétrica e pressão transmembrana no fluxo do permeado durante a ultrafiltração. Amostras de alimentação, do retentado e do permeado das etapas de microfiltração e ultrafiltração foram tomadas para análise de composição química (conteúdo protéico, gordura, nitrogênio total e cinzas). O soro, obtido da produção de queijo Minas Frescal, foi submetido a dois tipos de pré-tratamentos; ajuste do pH 7,3 antes do tratamento térmico a 55°C por 15 minutos, seguido de microfiltração numa membrana cerâmica (alumina), com diâmetro médio de poro de 1,4 f..lm e área de permeação de 0,24 m2, em condições operacionais fixas de 4,3 m3 fh de vazão volumétrica, pressão transmembrana de 0,5 bar e temperatura operacional constante de 50°C. O permeado da microfiltração foi ultrafiltrado em uma membrana de polisulfona, tipo Fibra Oca da Koch Membrane, com massa molecular de corte de 10000 Da, área de permeação de 1,3 m2. A temperatura desta etapa foi fixada em 50°C, variandose a pressão transmembrana de 0,5 a 2 bar e a vazão volumétrica de 1,8 a 3,6m3fh até fator de concentração (FC) 15, resultando em concentrados protéicos de soro (CPS) com cerca de 70% de proteína total, em base seca. Foi possível verificar, através da análise estatística, QS efeitos significativos da pressão transmembrana e da vazão volumétrica sobre o fluxo de permeado nas faixas estudadas. O fluxo médio máximo de 53,77 kg/m2.h foi 9btido a uma vazão de 3,6 m3fh a 2 bar de pressão. O efeito das variáveis independentes não foi significativo no rendimento protéico que assumiu valores de 0,98 e 0,99, demonstrando que este valor é característico da interação entre a membrana e produto, e não depende dos parâmetros do processo. Foi possível verificar ainda que, com o aumento da vazão volumétrica e da alta pressão transmembrana nas faixas estudadas, houve um aumento da relação entre proteína e lactose (Pt/Lact) a FC 15 em relação à alimentação; sendo que a 3,6m3fh e pressão transmembrana de 2 bar, a relação Pt/Lact assumiu o mais alto valor (3610,89). O modelo de Kuo & Cheryan (1983) para as condições de pressão transmembrana de 0,7-2 bar, vazão volumétrica de 1,8-3,6 m3fh e a temperatura de 50° C apresentou melhor concordância com os dados experimentais do que o modelo de Wu et aI. (1991) / Abstract: Pre-treatments of whey to improve the permeate flux in ultra filtration (UF) membrane processes are important for economic viability of whey protein concentrate (WPC) production. Moreover, pre-treatments can also be used to improve functional properties of whey proteins. Nevertheless, membrane fouling is the main technological problem concerned to dairy industries due to the permeate flux reduction during UF processo The goal of this work was to study the influence of pre-treatments like micro filtration (MF), pH adjustment and heat treatment, as well as operational parameters like volumetric flow and transmembrane pressure on ultra filtration permeate fluxo Samples of feed, retentate and permeate at CF 11,5 and 15 were analyzed for chemical composition (protein content, lipids, total nitrogen and ash), on MF and UF steeps, respectively. Sweet whey from Minas Frescal cheese was submitted at two pre-treatments: a combination of pH adjustment and heat treatment followed by micro filtration. Initially, pH was adjusted to 7,3 and heated at 55°C for 15 minutes. After it, the whey was micr filtrated in a ceramic membrane (Alumina), with an average diameter pore of 1,4 _ and permeation area of 0,24 m2. The volumetric flow was maintained constant at 4,3 m3fh, transmembrane pressure at 0,5 bar and temperature at 50°C. The permeate of MF step was then ultra filtered in a polissulfone membrane Hollow Fiber (Koch Membrane), MW lOkDa, with 1,3m2 of permeation effective area at constant temperature at 50°C. The transmembrane pressure varied between 0,5 and 2 bars and flow from 1,8 to 3,6m3fh until a concentration factor (CF) of 15. The WPC produced contain about 70% of total protein, in dry basis. It was observed, by statistical analysis, that transmembrane pressure and volumetric flow had a significant effect on permeate flux in the range value of parameters studied. Maximum flux (53,77 Kg/m2.h) was found with volumetric flow of3,6 m3fh and 2 bars of pressure. Protein yield (with values between 0,98 and 0,99) was not significantly affected by these parameters, which demonstrate that the interaction between the membrane and the product does not depend of there parameters. It was also observed that, with the increase of volumetric flow and the transmembrane pressure resulted, an increase in the percentage of variation of relation protein and lactose (PtlLact) at CF 15 relatively the feed. The maximum value (3610,89%) was obtained at the same condition of the best permate flux Kuo & Cheryan (1983) model showed better agreement to experimental data than Wu et aI. (1991) model, for all combinations of transmembrane pressure and volumetric flow at temperature of 50° C / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5613_1.pdf: 3162255 bytes, checksum: bdac9b39b506bae5c929d7b3b3caec94 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Procederam-se aos desenvolvimentos dos processos catalíticos de hidrogenação e oxidação da lactose tendo em vista a valorização do soro de queijo, fonte biomássica desse sacarídeo. Foram consideradas, via os citados processos, as possibilidades de produções contínuas de polióis e ácidos orgânicos. Soluções aquosas de lactose e soro de queijo pré-tratado e caracterizado foram processadas, recorrendo-se às atividades dos catalisadores de níquel (Ni,14,81% em massa/C) e de paládio (Pd, 0,10%-Bi, 0,68% em massa/C; Pd, 0,16% em massa/SiO2), respectivamente, para hidrogenação e oxidação. Avaliações cinético-operacionais operadas em reatores de leito de lama confirmaram a ocorrência da atividade dos catalisadores e permitiram estabelecer condições de operação em termos de temperatura e pressão, 373K - 433K, 24,0 bar na hidrogenação e 323 - 343K, 1,0 bar na oxidação. Proposições de taxas de reação para as representações dos processos conduziram a ajustes do modelo versus evoluções experimentais, a partir da otimização dos valores das constantes de velocidade de reação e de equilíbrio de adsorção. Na direção da operacionalização dos processos contínuos, utilizou-se um reator trifásico de leito gotejante. Os gases para hidrogenação e oxidação foram hidrogênio e oxigênio, respectivamente e as fases líquidas, contendo lactose (solução, soro de queijo), em presença dos catalisadores de níquel ou de paládio, dependendo da respectiva reação. As condições para a hidrogenação foram 373 433 K, 10,0 bar, 50,0 100,0 L.h-1 de H2, 2,0 L.h-1 de solução e para a oxidação foram 323 - 343 K, 8,0 bar, 25,0 50,0 L.h-1 de O2, 2,0 L.h-1 de solução, NaOH 0,5 M, pH 8 - 9. Predições realizadas através de soluções das equações de modelo, aplicadas em regime estacionário, evidenciando regimes fluidodinâmicos com dispersão axial e molhamento parcial do leito catalítico, foram validadas em comparação com os perfis axiais de concentração de reagentes e produtos presentes na fase líquida, medidos em diferentes posições ao longo do reator. Perfis de concentração calculados e observados indicaram que, na saída do reator, as condições mais apropriadas de produção foram 433 K e 10,0 bar na hidrogenação, com conversão da lactose do soro de 29,28% e rendimento em lactitol de 29,76 %; na oxidação a 343 K e 8,0 bar, conversão da lactose do soro de 50,63% e rendimento em ácido lactobiônico de 37,21%

A exploração de resíduos agroindustriais como matérias-primas aplicadas na conversão de lipídeos por leveduras, possibilitam um destino mais sustentável a estes resíduos, visto que matéria-prima lipídica possui grande interesse comercial, tanto para suplementação alimentar como na síntese de biocombustíveis e outros produtos da indústria oleoquímica. Foram avaliadas nove linhagens de leveduras, identificadas anteriormente como boas ou ótimas produtoras de lipídeos em meio mel, para seleção da estirpe mais adequada para a produção de lipídeos em meio de soro de queijo. O crescimento celular foi quantificado pela determinação gravimétrica da biomassa seca a 60ºC por 24 h e a extração dos lipídeos totais foi determinada utilizando o método de Bligh e Dyer. A maior produção de lipídeos totais foi de 1,27 g L-1 obtida pela linhagem de Cryptococcus laurentii, apresentando diferença significativa em relação às demais linhagens avaliadas, pelo teste de Tukey a 5% de significância. Posteriormente foi realizada a comparação de dois meios de cultivos e dois métodos de extração de lipídeos de cultura de C. laurentii. Os experimentos foram realizados com planejamento fatorial completo 22, com dois fatores e dois níveis. Os lipídeos foram extraídos em dois diferentes métodos: Bligh e Dyer e Folch et al.; as leveduras cultivadas em dois meios de cultivo: soro de queijo e YEPG líquido. Obteve-se conteúdo lipídico final superior em soro de queijo nas condições avaliadas, já o método de extração de Bligh e Dyer não apresentou diferenças estatísticas em comparação ao de Folch et al., contudo apresentou maiores médias, sendo adotado como método de extração dos experimentos seguintes. Realizou-se um estudo para otimização da produção de biomassa e lipídeos totais de C. laurentii, em meio de cultivo de soro de queijo suplementado com melaço de cana de açúcar. A primeira etapa consistiu no estudo do efeito do pH, tempo de fermentação e concentração de melaço. A segunda etapa consistiu no efeito da suplementação por extrato de levedura e sais inorgânicos (KH2PO4, Na2HPO4, MgSO47H2O, CaCl22H2O, FeCl36H2O e ZnSO4H2O). A condição ótima de cultivo para linhagem de C. laurentii em meio de soro de queijo foi definida com os seguintes fatores: 360 h de fermentação, pH do meio de cultivo de 6,5 e suplementação (g L-1): 50 melaço, 0,5 extrato de levedura, 4 K2PO4, 1 Na2PO4, 0,75 MgSO47H2O e 0,002 ZnSO4H2O. Os lipídeos totais produzidos na condição de cultivo alcançaram 2,96 g L-1, que representa um aumento de 133,1% na produção de lipídeos totais por C. laurentii em relação ao meio com soro de queijo sem suplementação. Ocorrendo predomínio de lipídeos neutros 85,76%, com alto teor de ácidos graxos saturados e monosaturados, de cadeia longa com 16 e 18 átomos de carbono, o que possibilita sua aplicabilidade como fonte de triglicerídeos para biodiesel. / The exploitation of agro-industrial wastes as raw materials applied in the conversion of lipids by yeasts, allows a more sustainable destination of such waste, since lipid feedstock has great commercial interest, both for food supplementation as in the synthesis of biofuels and other products for oleochemical industry. We have evaluated nine strains of yeast, previously identified as good or excellent producers of lipids in honey medium, for selecting the most suitable strain for the production of lipids in cheese whey medium. Cell growth was quantified by gravimetric determination of dry biomass at 60°C for 24 h and the extraction of total lipids was determined using the method of Bligh and Dyer. The highest yield of total lipids was 1.27 g L-1 produced by the strain of Cryptococcus laurentii, significant difference compared to other strains assessed by Tukey test at 5% significance level. Posteriorly was carried out a comparison of two culture media and two lipid extraction methods for culture of C. laurentii. The experiments were performed with 22 full factorial design used two factors and two levels. Lipids were extracted by two different methods: Bligh and Dyer and Folch et al.; Yeasts grown in two culture media: cheese whey and liquid YEPG. Was achieved lipid content upper in cheese whey under the conditions evaluated, since the extraction method of Bligh and Dyer showed no statistical differences compared to that of Folch et al., but had higher average, used as a method of extraction in following experiments. Was conducted a study to optimize the production of biomass and lipid content of C. laurentii, in culture medium of whey supplemented with sugar cane molasses. The first step was to study the effect of pH, fermentation time and molasses concentration. The second step was the effect of supplementation by yeast extract and inorganic salts (KH2PO4, Na2HPO4, MgSO47H2O, CaCl22H2O, FeCl36H2O, and ZnSO4H2O). The optimum condition for growing strain of C. laurentii in the cheese whey medium was set to the following factors: 360 h fermentation, 6,5 pH and supplementation of (g L-1): 50 molasses, 0.5, yeast extract, 4 K2PO4,1 Na2PO4, 0.75 MgSO47H2O and 0.002 ZnSO4H2O. The total lipid produced in the culture condition reached 2.96 g L-1, which represents an increase of 133.1% total lipid in the production of C. laurentii in relation to the cheese whey medium without supplementation. Predominantly occurred neutral lipids 85.76%, with high content of saturated and monosaturated fatty acids, long chain with 16 and 18 carbon atoms, which makes its applicability as a source of triglycerides for biodiesel

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-04-12T11:44:31Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10511825 bytes, checksum: ff27fb15316ce502d8d27e94ab3c9b16 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-12T11:44:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10511825 bytes, checksum: ff27fb15316ce502d8d27e94ab3c9b16 (MD5) Previous issue date: 1997-03-25 / A produção de etanol a partir de soro de queijo suplementado com LB ou 0,5% de extrato de Ievedura por Klebsiella oxytoca M5A1, recombinante P2 (Kb.P2), em valores de pH controlado em 6,0; 6,5; 6,9; 7,0; e 7,3, apresentou baixo rendimento, o que indica ineficiência de estirpe Kb.P2 em utilizar a lactose do soro como substrato. A temperatura ótima para produção de enzima β-D-galactosidade foi 30°C. O pH e a temperatura de atividade ótima da enzima β-D-galactosidade foram 7,0 e 45°C, respectivamente. A enzima não apresentou estabilidade em temperatura superior a 35°C. Houve repressão catabólica de enzima, com a adição de glicose 10 minutos após a adição do indutor lPTG. A galactose adicionada em uma cultura paralela, no mesmo tempo, inibiu ligeiramente a produção de enzima. A β-D-galactosidase de Kb.P2 apresentou 37% de atividade em relação à E. coli K12, quando induzida com IPTG, indicando que Kb.P2 possui uma baixa expressão de enzima. As células rompidas com a prensa francesa ou as células permeabilizadas com tolueno apresentaram 1,3 vez mais atividade de β-D-galactosidase 30 minutos após a adição do indutor, comparado a células induzidas e não tratadas, o que indica baixa eficiência na entrada do substrato nas células. Os resultados permitem evidenciar que a fermentação de soro de queijo por Kb.P2 depende, ainda, do conhecimento e da manipulação do sistema da bactéria, visando utilizar lactose. / The fermentation of cheese whey, supplemented with LB or 0.5% yeast extract, by ethanologenic Klebsiella oxyfoca M5A1, recombinant P2 (Kb.P2), in media with the pH controlled at 6.0; 6.5; 6.9; 7.0. and 7.3, resulted in low ethanol yield. These results indicated that Kb.P2 was not expressing the Lac- operon efficiently. The optimum temperature for β-D-galactosidase production was 30°C. The best pH and temperature for β-D-galactosidase activity were 7.0 and 45°C, respectively. However, enzyme stability was reduced at temperatures higher than 35°C. The addition of glucose repressed β-D-galactosidase more than the addition of galactose. When compared to Escherichia coli K12. B-D-galactosidase induction with IPTG in Kb.P2 corresponded to only 37% of the activity observed for K12. This result showed that the expression of Lac-operon genes was weak. Cultures induced for 30 min with IPTG, and, then, treated in a French press or with toluene had 1.3 times more β-D-galactosidase activity than induced cells that were not ruptured, showing inefficient transport of the substrate into the cells. The possibility of Kb.P2 use for cheese whey fermentation depends on a better understanding of Lac-operon.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-06-13T20:05:11Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 217487 bytes, checksum: 5604261524efd57a87ca9eed998aafa3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-13T20:05:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 217487 bytes, checksum: 5604261524efd57a87ca9eed998aafa3 (MD5) Previous issue date: 2004-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o objetivo de estabelecer a condição fisiológica para a conversão máxima da lactose do permeado de soro de queijo em etanol, avaliaram-se os efeitos da concentração de substrato e do nível de oxigênio no direcionamento do fluxo metabólico para a via fermentativa da levedura K. marxianus UFV-3. Inicialmente, as fermentações foram conduzidas em meio YNB sintético com altas concentrações de lactose, em condições aeróbica e microaeróbica (injeção de nitrogênio gasoso por 12 minutos), em regime de batelada. Nas fermentações sob microaerobiose, os rendimentos máximos de etanol por substrato foram próximos a 85% do rendimento teórico, ou seja, superiores aos obtidos em aerobiose, por volta de 55% desse rendimento. O rendimento de etanol máximo por massa celular também foi maior em microaerobiose, sendo a produtividade volumétrica maior em microaerobiose apenas na fermentação, cuja concentração inicial de lactose foi de 67,0 g L -1 . As fermentações realizadas em permeado de soro de queijo com 10 diferentes concentrações de lactose, que variaram de 1,0 g L -1 a 240,0 g L -1 , em regime de batelada, sob condições aeróbica, microaeróbica e anaeróbica (injeção de nitrogênio gasoso por todo o tempo de fermentação), apresentaram rendimento máximo de etanol por substrato e por massa celular, bem como de produtividade máxima volumétrica, superior àqueles obtidos em YNB. Além disso, K. marxianus UFV- 3 exibiu maiores velocidades específicas de crescimento, maior produção de massa celular e maior produção de glicerol nas fermentações em permeado que naquelas em YNB. Os parâmetros fermentativos da produção de etanol em permeado foram maiores em microaerobiose e anaerobiose do que em aerobiose. As fermentações em permeado – cujas concentrações iniciais de lactose foram acima de 50 g L -1 – e o nível de oxigênio reduzido (microaerobiose e anaerobiose) apresentaram altos rendimentos máximos de etanol por substrato, correspondendo a quase 100% do teórico. A velocidade de consumo de lactose e de produção de etanol aumentou à medida que a concentração inicial de substrato também aumentou e o nível de oxigênio diminuiu. A tolerância do produto (etanol) foi verificada no permeado acrescido de etanol, em concentrações que variaram de 5 a 80 g L -1 . Em 50 gL -1 , K. marxianus UFV-3 manteve um crescimento próximo a 80% em relação ao controle em condição anaeróbica e perto de 60% sob condições microaeróbica e aeróbioca. / To establish the physiological condition for maximum conversion of lactose from permeated of cheese whey in ethanol, the effects of substrate concentration and level of oxygen in the directioning of the metabolic flow for the fermentative pathway of the yeast K. marxianus UFV-3 were evaluated. Initially, fermentation was carried out in synthetic YNB medium with high lactose concentrations, in aerobic and microaerobic conditions (injection of nitrogen gas for 12 minutes), in batch culture. For fermentation under microaerobiosis, the maximum ethanol yield per substrate was close to 85% of the theoretical yield, in other words, superior to the obtained in aerobiosis, about 55% of that yield. The maximum ethanol yield per cellular mass was also higher in microaerobiosis, being the volumetric yield higher in microaerobiosis only in fermentation, with initial lactose concentration of 67,0 g L -1 . The fermentation performed in permeated of cheese whey with 10 different lactose concentrations which that varied from 1,0 g L -1 to 240,0 g L -1 , in batch regime, under aerobic, microaerobic and anaerobic conditions, (injection of nitrogen gas xifor the entire fermentation) presented maximum ethanol yield per substrate and per cellular mass, as well as maximum volumetric yield, higher than those obtained in YNB. Besides, K. marxianus UFV-3 gave greater specific growth rates, greater cellular mass production and greater glycerol production in fermentation in permeated than in YNB. The fermentative parameters of ethanol production in permeated were greater in microaerobiosis and anaerobiosis than in aerobiosis. The fermentation in permeated – with initial lactose concentrations above 50 g L -1 – and reduced oxygen level (microaerobiosis and anaerobiosis) gave high ethanol maximum yield per substrate, corresponding to almost 100% of the theoretical value. The lactose consumption rate and ethanol production rata increased with the increase in the initial substrate concentration and the oxygen level decreased. The tolerance of the product (ethanol) was verified in permeated added to ethanol, in concentrations ranging from 5 to 80 g L -1 . In 50 gL -1 , K. marxianus UFV-3 maintained a growth close to 80% in relation to the control in anaerobic conditions and close to 60% under microaerobic and aerobic conditions.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-11-04T17:19:12Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7428623 bytes, checksum: bb8cd055d11c2be7083b70563728ee8c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-04T17:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7428623 bytes, checksum: bb8cd055d11c2be7083b70563728ee8c (MD5) Previous issue date: 2004-02-27 / Realizou-se uma avaliação técnico-econômica e análise locacional de unidade processadora de soro de queijo em Minas Gerais, verificando-se a viabilidade do investimento proposto e indicando-se locais alternativos para a implantação. Foram utilizadas metodologias convencionais de análise financeira de investimentos e de pesquisa operacional para o estudo de localização, o qual foi complementado pelo emprego de softwares da área de sistemas geográficos de informação. Foram tomadas como referência 371 (trezentas e setenta e uma) empresas cadastradas no Serviço de Inspeção Federal, com suas respectivas capacidades instaladas classificadas como estabelecimentos de leite e derivados e localizadas em 291 (duzentos e noventa e um) municípios distribuídos nas doze mesorregiões do Estado de Minas Gerais. Os resultados mostraram que, para a produção de soro de queijo, não há uma concentração em uma só mesorregião e sim uma predominância de unidades nas mesorregiões Triângulo/Alto Paranaíba, Metropolitana Belo Horizonte, Sul/Sudoeste de Minas e Zona da Mata. A análise técnico-econômica mostrou que há viabilidade econômica para uma unidade dimensionada para processar quinhentos mil litros de soro/dia, com dois fluxos de produção, ou seja: produção de soro em pó, proteína em pó e lactose em pó. Os parâmetros de viabilidade foram os seguintes: a Taxa Interna de Retorno foi de 20,56%, o Valor Presente Liquido igual a R$ 5.409.756,36 e o Tempo de Recuperação do Capital foi de 4 anos. A análise de sensibilidade do investimento revelou a importância do valor a ser atribuída à matéria-prima (soro de leite). Para valores maiores ou iguais a R$ 0,10 /litro, o investimento é inviabilizado. Em relação à análise locacional, os resultados apontaram para a possibilidade de localizar o empreendimento em alguns municípios alternativos, a saber Três Corações (Sul/Sudoeste de Minas), Ibiá (Triângulo/Alto Paranaíba), Muriaé (Zona da Mata) e Contagem (Metropolitana Belo Horizonte). Todos apresentam volumes de soro em suas redes de captação acima de quinhentos mil litros/dia, mas o município de Ibiá é o mais indicado. O trabalho confirma a percepção de que o soro não deve ser tratado como um resíduo, mas sim como uma matéria-prima que apresenta valor nutricional e funcional e principalmente econômico, pois se industrializado utilizando os processos propostos, pode reduzir inclusive os custos intangíveis referentes à questão ambiental, não considerada neste estudo. Os cálculos realizados mostraram que os volumes gerados somente pelas unidades estudadas, caso fossem na sua totalidade processadas, seriam suficientes para reduzir a quantidade de 147% (cento e quarenta e sete por cento) das importações de soro em pó feito pelo nosso país, considerando como base o ano de 2002, proporcionando uma economia de US$ 24,904 milhões (R$ 70,330 milhões) na balança comercial do Brasil. / A technical-economic evaluation and sectional analysis of a cheese whey processor unit in Minas Gerais were made, verifying the possibility of proposed investments and pointing out alternate places for it implementation. Conventional methodologies of financial investments analysis and operational research for the studies of locality, which was complemented by the use of software from the field of Geographic System Information 371(three hundred and seventy-one) companies assessed at the Serviço de Inspeção Federal, with their installed capacities classified milk and diary products establishments and situated at 291(two hundred and ninety-one) cities, which were distributed throughout the mesoregions of the State of Minas Gerais were taken as reference. The results showed that, to the production of cheese whey, there are no concentrations at only mesoregion but the predominance of units at the mesoregions Triângulo/ Alto Paranaíba, Belo Horizonte Metropolitan, South/ southwest of Minas and Zona da Mata. The technical-economic analysis presented that there is economic viability for a unit to process five thousand (500.000 l) liters whey/day, with two production flows. In other words, the production of powder whey, powder protein and powder lactose. The viability parameters were the Internal rate of return was 20,56%, the Net Present Value was R$ 5.409.756,36and the Time for the Recuperation of Capital was 4 years. The analysis of the investiments sensibility pointed out the importance of the value attached to the raw material (whey). To values higher or equals to R$0,10/liter, the investiment is impractical. Related to the sectional analysis, the results showed the possibility of situating the enterpriseing in some alternate cities like: Três Corações (South/Southwest of Minas Gerais), Ibiá (Triângulo/Alto Paranaíba), Muriaé (Zona da Mata) and Contagem (Belo Horizonte Metropolitan). All of them presented whey volume at their net of collection over five thousand liters/day, Ibiá is the most recommended place. The work confirms the impression that whey should not be treated like residue but like raw material that has nutritional and functional value and mainly economic one, therefore when industrialized using the indicated processes, it can reduce even the intangible costs referring to environmental questions, not considered in these studies. The calculations showed that the volume conceived only by the studied units, in case of being processed altogether, would be enough to reduce the quantity of 147% (a hundred and forty five percent) of the powder whey import made by Brazil, considering as base the year 2002, promoting economies of US$ 24.904 million (R$ 70,330 million) in Brazilian balance of trade.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-11-07T17:28:09Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1540685 bytes, checksum: 8b226e913f4f005a6a9fd055c6cd26ee (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-07T17:28:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1540685 bytes, checksum: 8b226e913f4f005a6a9fd055c6cd26ee (MD5) Previous issue date: 2004-03-12 / O soro de queijo é o subproduto mais abundante da indústria de lacticínios, mas ainda hoje, em diversos países, incluindo o Brasil, significativa quantidade de soro é descartada sem tratamento adequado, trazendo como conseqüência problemas de poluição ambiental. O crescimento da produção de soro no Brasil, resultante do aumento da demanda por queijo, tem levado a indústria de lacticínios a procurar novas formas de seu reaproveitamento, pois apenas 55% (em massa) do total produzido é reutilizado em produtos alimentícios. Uma alternativa é a recuperação da lactose do soro, que possui alto valor de mercado na forma purificada. Neste contexto, este trabalho estudou a cinética de cristalização da lactose a partir de soluções modelo, avaliando a influência da temperatura e do pH da solução e da concentração de sementes. Os experimentos foram conduzidos em um sistema de cristalização, operado em modo descontínuo, em escala piloto, constituído por i) um evaporador a vácuo e ii) um tanque para cristalização provido de agitação e de uma serpentina de resfriamento, conectada a um banho termostático. As soluções modelo foram preparadas pela dissolução de α-lactose em água destilada, com concentração inicial de 50% (em massa) de lactose e concentradas até 60% (em massa) no evaporador (vácuo de 8 in Hg). Foram, então, descarregadas no cristalizador. O pH foi ajustado para o valor desejado, com ácido láctico, 0,1 N, e a solução foi então resfriada até alcançar a temperatura de trabalho. A velocidade de agitação foi mantida constante em 89 rpm. Inicialmente foram realizados 8 experimentos, de acordo com um planejamento fatorial 23, variando-se a temperatura da solução no cristalizador nos níveis de 15°C e 30oC, o pH da solução no cristalizador nos níveis de 4 e 5, e a concentração de sementes no cristalizador nos níveis de 0,05% e 0,15% (em massa). A partir dos resultados desses experimentos, procedeu-se à realização de outros 10 ensaios, obedecendo a um planejamento do tipo central composto, mantendo-se a concentração de sementes constante em 0,15% (em massa) e variando-se a temperatura e o pH, respectivamente, nas faixas de 26°C a 54oC e de 1,6 a 4,4. Em todos os experimentos foram avaliados a concentração da solução (por refratometria) e o diâmetro médio dos cristais (por microscopia ótica) ao longo do tempo. Também foi determinado o rendimento final, em termos da razão massa de cristais recuperada pela massa inicial de lactose contida no magma. As curvas de concentração da solução em função do tempo foram adequadamente representadas pelo modelo de Page, sendo possível calcular uma constante de cristalização, a partir dos parâmetros do modelo. Os dados de diâmetro médio dos cristais em função do tempo foram empregados para a determinação da taxa média de crescimento de cristais e da taxa de deposição de massa na superfície cristalina. Foram construídas superfícies de resposta para essas variáveis e verificou-se que os máximos rendimentos foram obtidos com pH em torno de 4,0 e temperatura de 40°C. Por outro lado, as taxas de cristalização apresentaram um mínimo em torno de 30oC e aumentaram continuamente com a elevação da temperatura. A influencia da concentração de sementes no rendimento do processo foi insignificante. Foram também determinados dados de solubilidade da lactose em várias temperaturas, (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)°C, bem como dados de elevação do ponto de ebulição de lactose na faixa de concentração de (12,7 a 68,4)% de lactose (em massa) e pressões entre (2,4x103 a 9,3x104) Pa. / The cheese whey is the most abundant by-product of the dairy industry, but, in several countries, significant amount of whey is discarded without appropriate treatment, causing problems of environmental pollution. The growth of the Brazilian whey production due to the increase of the cheese demand lead the dairy industry to find new forms for its utilization, because only 55% (m/m) of this by-produced is reused in nutrition products. An alternative is the recovery of the lactose of the whey that possesses high market value in the purified form. In this context, this work studied the kinetics of crystallization of the lactose at model solutions, evaluating the influence of solution temperature and pH and of seed concentrations in the crystallizer. The experiments were carried out in a crystallization system, in a discontinuous way and pilot scale, constituted by i) an vacuum evaporator ii) a crystallization tank provided of agitation and of a cooling serpentine, connected to a thermostatic bathing. The lactose solutions were prepared in distilled water, with initial concentration of 50% (in mass) of lactose and concentrated up to 60% (m/m) in the evaporator (8 in Hg vacuum). After then, the lactose solutions were discharged in the crystallizer; the pH was adjusted with lactic acid, 0,1 N and the solution was maintained cold until reaching the work temperature. The agitation speed was maintained constant at 89 rpm. Initially 8 experiments were accomplished, in a factorial design 23, being varied the solution temperature at the levels of 15°C and 30°C, the solution pH at the levels 4 and 5, and the seed concentrations at the levels of 0,05% and 0,15% (m/m). Analyzing the results of those experiments, it was preceded to the accomplishment of other 10 experiments according to a composed central type design. The seed concentrations ware fixed constant concentration of seeds in 0,15% (m/m) being varied the temperature and the pH, respectively, in the range from 26°C to 54°C and from 1,6 to 4,4. In all the experiments they were determined the solution concentration (refractive index) and the crystal average diameters (optic microscopy) during the experiment run. The final yield was also determined, in terms of the ratio of recovered crystals per initial mass in the magma. The solution concentration curves in function of the time were appropriately represented by Page model, being possible to calculate the page crystallization constant from the model parameters. The crystal average diameter data in function of the time were used for the determination of the average rate of crystals growth and of the rate of mass deposition in the crystalline surface. Response surfaces for yield, crystal growth and were verified that the maximum yield was obtained at pH 4,0 and 40°C. On the other hand, the crystallization rates presented a minimum around 30°C and increased continually on the temperature rise. The seed concentrations influence was insignificant in the process yield. Solubility data of lactose at temperatures of (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)°C as well as data of boiling point rise of lactose solutions at concentrations of (12,7 to 68,4)% (m/m) and pressures among (2,4x103 to 9,3x104) Pa, were determined. / Não foram localizados o cpf e o currículo lattes do autor.

Submitted by Rosana Amâncio (rosana.amancio@ufcg.edu.br) on 2018-07-25T20:49:24Z No. of bitstreams: 1 ELISANGELA BATISTA DA SILVA- DISSERTAÇÃO PPGCNBio 2015.pdf: 1682556 bytes, checksum: 441c1648554dce2563984e2135e7eae7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-25T20:49:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ELISANGELA BATISTA DA SILVA- DISSERTAÇÃO PPGCNBio 2015.pdf: 1682556 bytes, checksum: 441c1648554dce2563984e2135e7eae7 (MD5) Previous issue date: 2015-07-28 / CNPq / Enzimas são proteínas biocatalisadoras, aumentam a velocidade de reação sem alterar o equilíbrio. Apresentam alta eficiência durante as reações bioquímicas no metabolismo dos seres vivos. O soro de queijo pode apresentar-se aplicado na dieta de alguns animais; como também serem descartado nos efluentes. O extrato seco do soro de leite corresponde à lactose, proteínas, sais minerais e gordura, dos quais a lactose é o material energético utilizado em processos biotecnológicos (indústria farmacêutica e alimentícia) e as proteínas destacam-se devido ao valor nutricional. A hidrólise é um método promissor para a indústria de alimentos, pois possibilita o desenvolvimento de novos produtos hidrolisados, aumentando assim a disponibilidade de nutrientes aos produtos lácteos e a nível mundial e atenuação por intolerantes a lactose. A imobilização de enzimas é uma técnica cada vez mais utilizada a fim de melhorar a aplicação industrial de enzimas permitindo um melhor controle da produção e redução de custos. Objetivou-se estudar coimobilização de lactase e neutrase em suporte de quitosana comparando metodologias visando à hidrólise da lactose e proteínas do soro de queijo, além de promover o reaproveitamento de produtos regionais mais baratos como suportes a base de quitosana e alginato de sódio. Inicialmente prepararam-se os suportes a serem aplicados no estudo com quitosana 4% (m/v) e alginato de sódio 2,5% (m/v) ativados com glutaraldeído 5% (v/v). Na primeira etapa, determinaram-se o rendimento e atividade de imobilização e coimobilização, atividade recuperada e atividade aparente dos melhores derivados obtidos. Para a segunda fase, os catalisadores imobilizados e coimobilizados foram estudados quanto à estabilidade térmica e operacional, tempo de meia vida, grau de hidrólise e concentração de glicose. Os resultados para os derivados formados a partir da quitosana foram satisfatórios obtendo um rendimento de coimobilização para a neutrase (76,53%) e para a lactase (91,30%). Suportes de alginato de sódio não apresentaram boa adequação para imobilização e coimobilização obtendo-se rendimentos nulos. Houve um aumento na estabilidade térmica e tempo de meia vida nos derivados de quitosana. Na comparação do grau de hidrólise entre a neutrase livre, imobilizada e coimobilizada obteve-se um melhor desempenho da enzima imobilizada (20%) em 80 minutos de reação. Quando se comparou a conversão de glicose com lactase livre, imobilizada e coimobilizada a melhor resultado foi a lactase livre (15g/L) em 30 minutos de reação. A estabilidade operacional da neutrase em cinco ciclos consecutivos ocorreu uma queda de (46%) no grau máximo de hidrólise, já a lactase em seu quinto ciclo de reutilização em bateladas foi obtido perda de (16,4%) na concentração de glicose. Dessa forma, obtiveram-se bons derivados de lactase e neutrase coimobilizada possibilitando a reutilização da enzima, reduzindo custos de processo. / Enzymes are proteins biocatalisadoras, increase reaction speed without changing the balance. They feature high efficiency during the biochemical reactions in the metabolism of living beings. The cheese whey may be present in the applied diet some animals; but also be disposed in the effluent. The dry extract of whey corresponds lactose, proteins, minerals and fat, of which lactose is the energetic material used in biotechnological processes (pharmaceutical and food industry) and proteins stand out due to their nutritional value. Hydrolysis is a promising method for the food industry, it allows the development of new hydrolysed products, thereby increasing the availability of nutrients for milk products and worldwide and mitigation for the lactose intolerant. The immobilizing enzymes is an increasingly used technique to improve the industrial application of enzymes allowing better control of production and cost reduction. The objective was to study coimobilização lactase and neutrase in chitosan support methodologies aimed at comparing hydrolysis of lactose and whey proteins, and promote the reuse of cheaper local products as supports the basis of chitosan and sodium alginate. Initially prepared brackets to be applied to the study of 4% chitosan (w/v) and sodium alginate (2.5% w/v) activated with glutaraldehyde (5% v/v). In the first stage, they were determined income and immobilization activity and coimobilizada, recovered activity and apparent activity of the best obtained derivatives. For the second phase, the immobilized catalysts and coimobilizada were studied for thermal and operational stability, half-life, degree of hydrolysis and the glucose concentration. The results for the derivatives formed from chitosan were obtained satisfactory yield coimobilizada for neutrase (76.53%) and lactase (91.30%). Sodium alginate holders did not show good fit for immobilization and coimobilizada obtaining zero income. There was an increase in the thermal stability and half-life in the chitosan derivatives. Comparing the degree of hydrolysis between free Neutrase, and immobilized coimobilizada obtained a better performance of the immobilized enzyme (20%) at 80 minutes of reaction. When comparing the conversion of glucose to free lactase, immobilized and coimobilizada the best result was the free lactase (15g/L) in 30 minutes of reaction. The operational stability of Neutrase in five consecutive cycles there was a fall (46%) maximum degree of hydrolysis, longer lactase in its fifth reuse cycle in batches loss was obtained (16.4%) in glucose concentration. Thus, there were obtained good derivatives lactase and coimobilizada neutrase enabling reuse of the enzyme, reducing processing costs.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseVRS.pdf: 5281242 bytes, checksum: 8ae3e0f5731bedd5705926ff0020de41 (MD5) Previous issue date: 2007-08-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / Penicillin G acylase (PGA) is an important enzyme for industry, used to produce aminopenicillanic acid, a key intermediate in the synthesis of ampicillin, among other betalatam antibiotics. The production of this enzyme by Bacillus megaterium has been studied by the research group for several years. This work advances this research, aiming not only at the enhancement of the enzyme production, but also at a better understanding of B. megaterium regulatory expression mechanisms for PGA. A systematic study of the inoculum, including conservation strategies for the microorganism, was performed. Different cultivation media and operational conditions for the production of PGA were investigated, especially temperature and dissolved oxygen concentration. Enzyme recovery was also studied, including methodologies for minimizing protein contents in whey. Cheese whey is an important nutrient for enzyme production, but its use implies the presence of contaminant proteins in the culture broth. Finally, the enzyme was kinetically characterized. During the inoculum study, PGA yields of microorganisms conserved using different techniques were compared: endospores in 20%-glycerol, -50oC (cryotubes), endospores in solid medium, in refrigerator ( slants ) and vegetative cells in 5%-glycerol, -50oC ( eppendorffs ). It was observed that cryotubes (frozen spores) preserve the enzyme production levels for 12 months, 521 IU/L ±20 IU/L with great reproducibility. Conservation in slants shows a marked fall of production after one month, with a low reproducibility along months. Freezing vegetative cells leads to the highest patterns of enzyme production, up to 900 IU/L, but preservation is sustained for only five months. Maximum specific growth rates changed according to the conservation method, with µmax eppendofor > cryotube > slant . A study of the effect of the inoculum growth period on enzyme yield has shown that, for the three conservation methods, harvesting between 8 and 12 h leaded to similar cell mass and enzyme concentrations after 24 h of cultivation. The procedure of harvesting the inoculum after 12 h, with 10%-bioreactor inoculum volume, showed to be a good method for inoculum standardization. The effect of temperature on the cultivation of B. megaterium for production of PGA was assessed in the range 24-40oC. Maximum cell concentration and maximum enzyme yield were achieved at 30oC. The effect of the concentration of dissolved oxygen on the production of PGA was studied, using air to feed the bioreactor (culture medium volume: 1.2-2.0 L). A second B. megaterium strain showed a lower growth rate than the original one, demanding 24 h for germination/propagation, while the original one requires 12 h. Thus, different oxygen (air) feeding strategies were tested for both strains. Along the years, enzyme yields in agitated flasks have been higher than in bioreactor, for almost all assays. For the second strain, sustaining the dissolved oxygen at 10% of saturation leaded to the highest enzyme productivity among all tested conditions, with a bioreactor productivity similar to the agitated flasks. For the original strain a similar production was only achieved with an increasing stirring profile, implying a very low dissolved oxygen concentration, equal to zero during long periods of the cultivation. The two strains presented different dissolved oxygen requirements. Changes in the cultivation medium also implied different dissolved oxygen requirements for a maximum enzyme yield. Cheese whey has a still no-identified substance that is an essential nutrient for enzyme production. The use of enzymatically hydrolyzed cheese whey improves the downstream process. Assays in agitated flasks, with the original strain, using hydrolyzed whey, leaded to PGA levels similar to the ones obtained using integral whey. However, in bioreactor the yield of enzyme was always lower than in agitated flasks, no matter the aeration strategy that was used. Three possible explanations for this fact were investigated: 1) microorganism preservation method; 2) changes in the time necessary for attaining and sustaining the metabolic state where enzyme expression occurs, what could be related to the ratio between vegetative cells and spores along time, in flasks and in the bioreactor; 3) increase in the production of proteases in the bioreactor, compared to the flasks. The lower yield using hydrolyzed whey does not seem to be related to none of these hypotheses, and up to now it was not possible to generalize the study of the effect of this variable on the PGA production by B. megaterium. Enzyme purification and concentration, via ultra-diafiltration, in the presence of integral and hydrolyzed whey was another subject for research. The effect of pH and of the number of washing cycles on enzyme recovery was assessed. Results showed that this technique is efficient, provided it is run at low temperatures. Hydrolyzed whey indeed eases the purification of the enzyme using membranes, and great part of the contaminant whey proteins can be removed. However, an expressive loss of PGA occurs during the diafiltration stages, which must be minimized. pH did not influence enzyme recovery. The kinetic characterization of the produced enzyme, using the hydrolysis of penicillin G as standard reaction, has showed that maximum PGA activity is at pH 8 and 37oC. Estimated Michelis-Menten parameters were Vmax= 0.0344 mMPenG/min and Km=1.83 mM, with activation energy equal to 27.12 KJ/mol. / Penicilina G acilase (PGA) é uma importante enzima industrial usada para produção do ácido 6-aminopenicilânico, intermediário chave na produção de ampicilina e outros antibióticos β- lactâmicos semi-sintéticos. A produção dessa enzima por Bacillus megaterium vem sendo estudada no grupo há muitos anos. Esta tese dá continuidade a esse estudo visando não só aumento da produção da enzima, mas também um melhor entendimento dos mecanismos regulatórios da expressão de PGA por B. megaterium. Neste trabalho foi realizado um estudo sistemático do inóculo, incluindo estratégias para conservação do microrganismo. Foram investigados diferentes meios de cultura e condições operacionais de cultivo na produção de PGA, em especial temperatura e concentração de oxigênio dissolvido. A recuperação da enzima foi também estudada, incluindo metodologias para minimização do conteúdo de proteínas presentes no soro de queijo, um nutriente importante na produção da enzima, mas cujo uso implica também a presença de proteínas contaminantes no meio de cultivo. Finalmente, a enzima foi caracterizada cineticamente. No estudo do inóculo foram comparados, ao longo do tempo, os desempenhos na produção de PGA de microrganismos conservados como endósporos em glicerol 20% v/v, a -70°C (criotubos), como endósporos conservados em meio sólido a 4ºC ( slants ) e como células vegetativas em glicerol 8% v/v, a -70°C ( eppendorfs ). Verificou-se que sob a forma de esporos congelados (criotubos) há preservação dos níveis de produção da enzima até 12 meses, 521 UI/L ± 20 UI/L, com grande reprodutibilidade. Conservação como slants além de mostrar variabilidade ao longo dos meses, apresenta queda acentuada desde o primeiro mês de conservação. Congelamento de células vegetativas conduz a níveis mais altos de produção da enzima, 900 UI/L, mas preserva atividade apenas durante cinco meses. Velocidades específicas máximas de crescimento dos microrganismos variaram com a forma de conservação, com µmáx eppendorf > criotubo > slant . Estudo do efeito do tempo de crescimento do inóculo na produção da enzima mostrou que, para as três formas de conservação estudada, a colheita do microrganismo entre 8 e 12 horas de cultivo conduzia a produções de enzima e concentração do microrganismo similares após 24 horas de produção. O procedimento de colheita após 12 horas de cultivo, com inoculação de 10% do volume de biorreator, mostrou-se, assim, um bom critério para padronização do inóculo. Foi estudada a influência da temperatura no cultivo de B. megaterium para produção de PGA na faixa entre 25-40°C. Os resultados mostraram que a máxima concentração celular e a máxima produção da enzima ocorrem no cultivo a 30°C. O efeito da concentração de oxigênio dissolvido na produção de PGA foi extensamente estudado, sendo o biorreator (volume de meio: 1,2-2,0 L) alimentado com ar. Uma segunda linhagem de B. megaterium mostrou crescimento mais lento que a original, requerendo 24 horas para a fase de germinação/propagação, enquanto que a original requer 12 horas. Foi, assim, efetuado estudo em biorreator com diferentes estratégias de fornecimento de oxigênio (ar) para as duas linhagens. Ao longo dos anos, a produção de enzima em frascos agitados vem se mostrando maior que a obtida em biorreator em quase todos os ensaios realizados. A segunda linhagem mostrou de forma clara que a manutenção da concentração de oxigênio dissolvido em 10% da saturação conduzia à maior produção da enzima dentre todas as condições testadas, com produção em biorreator similar à obtida em frasco agitado, 450 UI/L. Entretanto, produção em biorreator similar à obtida em frasco agitado, 550-600UI/L, só foi obtida com a linhagem original usando-se um perfil crescente de agitação, que implicava concentração de oxigênio dissolvido muito baixa, permanecendo em zero por vários períodos ao longo do cultivo. As duas linhagens apresentaram, portanto, requerimentos diferenciados para o oxigênio dissolvido. Alterações no meio de cultivo também alteram o requerimento de oxigênio dissolvido para obtenção da máxima produção da enzima. Soro de queijo possui um fator que ainda não foi possível identificar que é nutriente essencial para a produção da enzima. O uso de soro hidrolisado permite melhor recuperação da enzima. Ensaios em frascos agitados, com a linhagem original, na presença de soro hidrolisado, conduziram a níveis de PGA similares aos obtidos com soro integral. Contudo, em biorreator, para todas as condições de oxigênio dissolvido testadas a produção da enzima era inferior à obtida em frascos agitados, qualquer que fosse a estratégia de aeração usada. Foram investigadas três possíveis explicações para esse fato: 1) forma de preservação do microrganismo; 2) alteração no tempo para se atingir e/ou manter o estágio metabólico onde ocorre expressão da enzima, o que poderia estar relacionado com a proporção entre células vegetativas/esporos ao longo do tempo em frascos agitados e biorreator; 3) aumento na produção de proteases no ensaio em biorreator em relação ao ensaio em frasco agitado. A menor produção com soro hidrolisado não parece estar relacionada com nenhuma dessas hipóteses, não tendo sido possível, portanto, até o momento, generalizar o estudo do efeito dessa variável na produção de PGA por B. megaterium. Foi efetuado estudo da concentração e purificação da enzima produzida na presença de soro integral e hidrolisado, através de ultra-diafiltração. Foi estudado o efeito do pH e do número de lavagens na recuperação da enzima. Resultados obtidos mostraram eficiência da técnica para concentração da enzima, se realizada a baixa temperatura. Mostraram também que soro hidrolisado realmente facilita a purificação da enzima através da filtração em membrana, permitindo remoção de grande parte das proteínas contaminantes introduzidas no meio com o soro de queijo. Contudo, ocorre expressiva perda de PGA durante as etapas de diafiltração, que devem ser minimizadas. O pH não influenciou na recuperação da enzima. Caracterização cinética da enzima produzida para a hidrólise de penicilina G mostrou que a máxima atividade de PGA ocorre a pH 8 e temperatura de 37°C. Os valores estimados para os parâmetros cinéticos de Michaelis-Menten foram de Vmáx e Km de 0,0344 mMPenG/min e 1,83 mM, respectivamente, com energia de ativação de 27,12 KJ/mol.