Orientadores: Maria Angela de Almeida Meireles Petenate, Diego Tresinari dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-27T11:45:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DelCastilloTorres_RicardoAbel_M.pdf: 4457201 bytes, checksum: 2afa693e20d4497964c4faa4de811759 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo da aplicação do CO2 supercrítico como antissolvente em contato com a solução de ativos (SA) obtida a partir da extração de compostos de sementes de urucum (Bixa orellana L.) semi desengorduradas a fim de se obter partículas ricas em bixina. Para isso, duas etapas foram desenvolvidas. Na primeira etapa foi aperfeiçoada a técnica de obtenção da SA a partir da extração dos compostos das sementes com etanol, combinando dois equipamentos: Ultra turrax (UTurrax), que produz suspensão operado por recirculação do líquido, e o Ultrassom (USom), que produz cavitação acústica no líquido. Esta é a primeira vez que o UTurrax foi usado para obter compostos ativos das sementes semi desengorduradas de urucum. A mistura etanol e ativos formou a suspensão, denominada de SA. O objetivo nesta etapa foi obter uma SA rica em bixina e pobre em gorduras. Com esse intuito foram feitas extrações variando-se as condições de uso ou não de USom e a razão massa de solvente por massa de matéria-prima (S/F). A composição química dos extratos foi analisada em relação ao teor de bixina e fenólicos por método espectrofotométrico, enquanto que o teor de óleo foi determinado nas sementes pelo método de extração Soxhlet. O uso de USom (800 W) e S/F de 1,6 g CO2/g urucum apresentou menor teor de óleo na SA, isto é, o maior teor de óleo permaneceu nas sementes (0,49 ± 0,08 g/100 g sementes, b.u.). Houve também menor rendimento de extração (X0): 2,6 ± 0,4 g/100 g sementes (b.u.), uma vez que a extração foi mais seletiva, resultando em rendimento de extração de bixina e fenólicos de 0,19 ± 0,06 g/100 g sementes (b.u.) e 0,8 ± 0,1 g/100 g sementes (b.u.), respectivamente. Na segunda etapa, a SA foi alimentada na unidade de precipitação Antissolvente Supercrítico (SAS) com o objetivo de formar partículas e caracterizar a distribuição da bixina e fenólicos nos diversos setores no interior da coluna. Com esse intuito, foi utilizado um planejamento experimental fatorial completo com 3 variáveis (pressão, vazão de CO2 e vazão de SA) em 2 níveis (10 ¿ 12 MPa, 500 ¿ 800 g/h e 0,5 ¿ 1 mL/min, respectivamente) sem repetição, totalizando 8 experimentos. O rendimento de precipitação foi influenciado negativamente pela pressão, sendo maior (80,5 %) a 10 MPa, 500 g/h e 0,5 mL/min. Da análise de distribuição das massas das partículas na coluna de precipitação, concluiu-se que para todos os experimentos maior massa foi depositada na base da coluna (aproximadamente 40%). Da mesma forma, maior concentração de bixina foi determinada na parede da coluna (51 ± 15 g/100 g extrato), com massa de extrato igual a 8,73 g/100 g sementes para 12 MPa, 500 g/h e 1 mL/min. A concentração de fenólicos nas partículas coletadas não foi influenciada pelas variáveis de estudo. A eficiência de precipitação de bixina nesta condição foi de 88,4 %. Porém, acredita-se que a eficiência de precipitação de bixina pode ter sido ainda maior, pois, houve setores da coluna nos quais foi difícil a coleta das partículas. Por último, através do processo de precipitação na unidade SAS, foi possível a obtenção de partículas com concentração de bixina 59 vezes maior do que a concentração inicial de bixina na SA alimentada / Abstract: The following thesis consist of the development of the application of the supercritical CO2 as an anti-solvent in contact with the Active solution obtained from the extraction of semi-defatted Annatto seeds (Bixa orellana L.) to obtain particles rich in bixin. To that objective, the present thesis was developed in two stages. In the first stage it was necessary to perfect the technique for obtaining the Active solution by extracting the compounds from the seeds with ethanol. This was accomplished by combining two pieces of equipment. One of the equipment of production of suspension operated by recirculation of a liquid (Ultra-turrax) and another equipment of production of acoustic cavitations (Ultrasound) inside the liquid. To the best of the author¿s knowledge, this was the first time that the Ultra- turrax was used as a method of extraction; furthermore it was the first time that the equipment was used to obtain Active components from the semi-defatted Annatto seeds. The mixture formed by the ethanol used here as a solvent and the actives formed Suspension which is nominated as Active solution. The objective for this stage was to obtain an Active solution high in bixin with minimum oil content. The extractions were done with that purpose, varying the conditions of use or not of ultrasound and the ratio of S/F (mass of solvent/ mass of raw material). The chemical composition of extracts was analyzed in relation to percentage of bixin and phenolics using the Spectrophotometry method, while the percentage of oils from the seeds were determine by the Soxhlet extraction method. The use of ultrasound (800 W) and S/F of 1.6 presented a low percentage of oil in the Active solution; which means, the greater the percentage of oil present in the seeds (0.49 ± 0.08 %, b.u.), the lower the efficiency of extraction (X0): 2.64 ± 0.42 % (b.u.) The extraction was more selective, resulting in efficient bixin extraction and phenolics in a solution of extract of 0.19 ± 0.06 % (b.u.) and 0.75 ± 0.10 % (b.u.), respectively. In the second stage, an Active solution was inserted into the precipitation unit-SAS with the purpose of forming particles and to characterize the distribution of bixin and phenolic in diverse sectors of the column. To that objective a complete experimental factorial design with 3 variables were used (pressure, flow of CO2 and flow of Active solution) and 2 levels (10 ¿ 12 MPa, 500 ¿ 800 g/h and 0.5 ¿ 1 mL/min, respectively) without repetition, totalizing 8 experiments. The efficiency of precipitation was negatively influenced by pressure, being greater (80.5 %) to 10 MPa, 500 g CO2/h and 0.5 mL Active solution /min. From the analysis of distribution of the masses of particles in the interior of the column of precipitation, it concluded that for all the experiments, greater amount of mass was deposit in the column¿s base (approximately 40%). Great concentration of bixin was settled in the column¿s walls (51 ± 15 %), where the mass of the extract was of 8.73 % for 12 MPa, 500 g CO2/h and 1 mL Active solution /min. The concentration of phenolics in the particles collected was not influenced by the variables of study. The precipitation efficiency of bixin in this condition was 88.4 %. However, its believe that the efficiency of bixin precipitation it could had been greater, because there were areas of the column that it was impossible to collect precipitated particles. Lastly, through the precipitation process in the SAS-unit, was possible to obtain particles with concentration of bixin 59 times greater than the initial concentration of bixin in Active solution inserted in the SAS-unit / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Alterações na coluna vertebral de cães são comumente encontradas na rotina clínica e cirúrgica veterinária. Existem poucos estudos sobre a anatomia ultrassonográfica musculoesquelética do segmento toracolombar e lombar da coluna vertebral normal de cães. O objetivo deste trabalho foi comparar a anatomia ultrassonográfica musculoesquelética normal dos segmentos vertebrais avaliados com imagens obtidas pela ressonância magnética, tomografia computadorizada e peças anatômicas visando demonstrar a sua capacidade de identificação de estruturas. A varredura ultrassonográfica permitiu a visibilização da musculatura da região, processos articulares, processos espinhosos, ligamentos interespinhosos e ligamento amarelo na janela lombossacra. A tomografia computadorizada forneceu imagens com melhor detalhamento ósseo quando comparada ao exame ultrassonográfico. A ressonância magnética de baixo campo permitiu a identificação das mesmas estruturas que o exame ultrassonográfico acrescido da identificação do líquido cefalorraquidiano, processos transversos e melhor detalhamento dos discos intervertebrais e medula espinhal. Com o conhecimento da anatomia ultrassonográfica da região, acredita-se que lesões musculares e ligamentares possam ser identificadas. Vale salientar que em regiões onde a tomografia computadorizada e a ressonância magnética não estejam acessíveis a ultrassonografia da região pode ser uma boa alternativa para identificar possíveis alterações não visibilizadas ao exame radiográfico, ou complementar o mesmo. / Changes in the spine of dogs are usually found in clinical and surgical practices. There are few studies on musculoskeletal ultrasound anatomy of thoracolumbar and lumbar segments of the normal spine of dogs. The aim of this study was to compare normal musculoskeletal ultrasound anatomy of the vertebral segments evaluated with images obtained by magnetic resonance imaging, computed tomography and anatomical parts in order to establish its ability to identify structures. The ultrasound scan allowed visualization of the muscles of the region, articular processes, spinous process, interspinous ligament and yellow ligament in the lumbosacral window. Computed tomography provide images with better bone details when compared to ultrasound examination. Low field magnetic resonance imaging allowed the identification of the same structures as the ultrasound examination plus the identification of cerebrospinal fluid, transverse processes and better detail of the intervertebral discs and spinal cord. Knowledge of ultrasound anatomy of the region may lead to detection of muscle and ligament injuries. It is emphasized that in areas where CT and MRI are not accessible, ultrasonography of the region can be a good alternative to identify possible alterations not visualized by radiographic examination or supplement it.

A articulação do cotovelo é complexa e tem grande relevância clínica nos atendimentos aos pequenos animais. Esta região já foi bem explorada em pesquisas anteriores pelos métodos radiográficos e tomográficos, porém, ainda há poucos estudos relacionados à ultrassonografia. O objetivo deste estudo foi descrever a anatomia ultrassonográfica da articulação do cotovelo de cães e comparar com os achados das demais modalidades de diagnóstico por imagem. Dessa forma, demonstrar a capacidade da técnica de identificar as principais estruturas desta articulação e seu potencial uso em regiões onde a tomografia computadorizada e ressonância magnética não estiverem disponíveis. Dez animais com peso entre 5 kg e 15 kg foram radiografados e selecionados para o estudo ultrassonográfico. O protocolo para a descrição ultrassonográfica foi estabelecido dividindo-se as áreas da articulação em porções proximal, média e distal; e faces lateral, cranial, medial e caudal. A avaliação foi realizada nos planos longitudinais, transversais e oblíquos e as estruturas musculoesqueléticas foram descritas conforme sua arquitetura, ecogenicidade e ecotextura. Como parte complementar deste estudo um dos animais foi submetido aos exames de tomografia computadorizada e ressonância magnética. Em relação às estruturas visibilizadas, o exame ultrassonográfico foi eficiente para as análises muscular, tendínea e ligamentar. Os contornos ósseos e regiões sede de alterações de importância clínica, como processo coronóide medial da ulna e processo ancôneo também foram visibilizados, porém de forma limitada. O conhecimento prévio da anatomia ultrassonográfica normal da articulação do cotovelo, assim como das vantagens e limitações da técnica, permitem a realização de estudos subsequentes, relacionados às possíveis identificações de alterações musculoesqueléticas. / The elbow is a complex joint and has a great clinical relevance at the small animal medicine care. Previous research of this region has been explored using radiographic and tomographic methods, however, there are few studies related to ultrasonography. The aim of this study was to describe the ultrasonographic anatomy of the elbow joint of dogs and compare it with the findings of other types of diagnostic imaging. Thus, demonstrate the ability of this technique to identify the main structures of this joint and its potential use in regions where computed tomography and magnetic resonance imaging are not available. Ten animals weighing between 5 kg and 15 kg were radiographed and selected to the ultrasonographic study. The protocol was established for the ultrasonographic description dividing the articular areas in proximal, middle and distal; and lateral cranial, medial, and caudal faces. The approach was made in longitudinal, transverse and oblique planes and the musculoskeletal structures were described according to the architecture, echogenicity and echotexture. Computed tomography and magnetic resonance scans were made in one animal as an additional part of this study. Regarding visualized structures, the ultrasonography was efficient for muscle, tendon and ligament analysis. Bone contours and regions that have clinical significance such as medial coronoid process and anconeus process were identified, but with limited access. Prior knowledge of the normal sonographic anatomy of the elbow joint as well as the technical advantages and limitations allow pursuing further studies related to the possible identification of musculoskeletal disorders.

Orientador: Cláudio Kitano / Co-orientador: Luis Elvira Segura / Banca: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Ricardo Toquio Higuti / Banca: Flávio Buiochi / Banca: Nicolás Leoardo Pérez Alvarez / Resumo: O estudo da interação de ondas elásticas em sólidos imersos em um fluido tem sido reconhe- cido como um meio viável para caracterização de líquidos. As ondas guiadas em estruturas tipo placa possuem a característica de serem multimodais e dispersivas. Estas características introduzem mais informação ao processo de medição, além de tornar a análise teórica e a inter- pretação física dos resultados experimentais mais envolventes. Quando a placa está em contato com o fluido, há uma forte atenuação devido às ondas de fuga e perdas viscosas no fluido. Esta característica pode ser explorada para a caracterização de líquidos, devido à alta sensibilidade associada à interação entre a onda e o fluido. Pensando nesta particularidade estudou-se o modo quase Scholte, que é um tipo de onda de interface cuja energia está confinada perto da região da superfície da placa. A análise deste modo propagante é uma alternativa atraente para se determinar a velocidade volumétrica longitudinal e a atenuação no líquido, o que proporciona valiosas informações sobre as propriedades do fluido. Neste trabalho, as ondas guiadas (mo- dos de Lamb e quase Scholte) são teoricamente descritas por um sistema de equações obtido do modelamento de uma placa sólida homogênea em contato com um fluido viscoso, o qual é descrito usando a equação de Navier-Stokes. As curvas de dispersão e atenuação das ondas de Lamb e do modo quase Scholte são obtidos numericamente como soluções das equações carac- terísticas. Experimentos foram realizados visando mensurar a velocidade de fase e a atenuação para os modos de Lamb e quase Scholte, mostrando a existência de bandas de frequências de baixa atenuação. Estas medições foram obtidas usando transdutores longitudinais de banda larga acoplados a prismas de acrílico, excitados com pulsos senoidais e posteriormente analisa- dos em tempo-frequência / Abstract: The study of the interaction of elastic waves in solids immersed in a fluid has been recognized as a suitable method for fluid characterization. Guided waves in plate-like structures, are mul- timodal and dispersive. These characteristics provides more information in the measurement process. In addition, the theoretical analysis and physical interpretation of the experimental results become more involved. When the plate is in contact with a fluid, there is strong attenu- ation due to Leaky waves and viscous losses in the fluid. This characteristic can be explored for the fluid characterization, due to the high sensitivity associated to the interaction between the wave and fluid. From this feature a study about the quasi-Scholte mode was done, which is a kind of interface wave and its wave energy in the fluid is confined in the region close to the surface of the plate. The analysis of this propagating mode is an attractive alternative to determine the bulk longitudinal velocity and attenuation in the liquid, which provide valuable information about the liquid properties. In this work, guided waves (Lamb and quasi-Scholte modes) are theoretically described by a system of equations obtained by modeling a homo- genous solid plate in contact with a viscous fluid, which is modeled using the Navier-Stokes equation. The dispersion and attenuation curves of Lamb waves and quasi Scholte mode are numerically calculated from the characteristic equations. Experimental measurements were conducted in order to obtain the phase velocity and attenuation for the Lamb waves and quasi Scholte mode showing the existence of low attenuation frequencies bands. These measurements were obtained by using longitudinal wide band transducers coupled to acrylic wedges, excited with senoidal pulses and then time-frequency analysed. In order to evaluate the potential use of this result in NDT applications ultrasonic images were also ... / Doutor

Orientador: Ivanise Guilherme Branco / Resumo: As algas marinhas marrons possuem diversos biocompostos de interesse econômico. Dentre eles, o alginato é um composto que apresenta aplicação em diferentes setores industriais devido a suas propriedades espessantes. Apesar de sua grande aplicabilidade, praticamente todo alginato utilizado no Brasil é importado. Desse modo, é de suma importância incentivar a produção nacional desse polissacarídeo, visto que a alga Sargassum está presente em abundância no litoral brasileiro. No presente estudo, foi utilizado o delineamento Box-Behnken para otimizar a etapa de extração do alginato com aplicação de ultrassom, em substituição parcial à etapa ácida tradicionalmente aplicada no processo, a qual normalmente utiliza ácido clorídrico, pelo ácido cítrico, que é um ácido mais fraco e ecológico. Foram obtidas 17 combinações a fim de avaliar o efeito de três fatores, potência do ultrassom, pH e tempo de aplicação do ultrassom, sobre o rendimento, capacidade antioxidante, viscosidade dinâmica, viscosidade intrínseca e peso molecular. A condição otimizada (176 W, pH 1, 15 minutos) gerou rendimento de 54,20%, capacidade antioxidante de 80,81 µM trolox/g de alginato, viscosidade intrínseca de 4,28 dL/g e peso molecular de 202,56 kDa. Dentre os parâmetros estudados, o pH apresentou maior influência sobre as respostas estudadas. Na condição otimizada, foi avaliado o efeito do emprego do ácido clorídrico no rendimento e parâmetros de qualidade do alginato. Os resultados mostraram maiores rendimen... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brown algae have several bio composites of economic interest. Among them is the alginate, a compound that, due to its thickening properties, has application in different industrial sectors. Despite its great applicability, all alginate used in Brazil is imported. Thus, it is extremely important to encourage the national production of this polysaccharide, since the Sargassum seaweed is present in abundance on the Brazilian coast. In the present study, the Box-Behnken design was used to optimize the alginate extraction with the application of ultrasound, partially replacing the acidic treatment with hydrochloric acid, with citric acid applied in the extraction process by an acidic treatment with citric acid, which is a weaker and more ecological option. 17 combinations were obtained in order to evaluate the effect of 3 factor, ultrasound potency, citric acid pH and ultrasound application time, on the yield, antioxidant capacity, dynamic viscosity, intrinsic viscosity and molecular weight. The optimized condition (176 W, pH 1, 15 minutes) resulted in a yield of 54.20%, antioxidant capacity of 80.81 µM trolox/g of alginate, intrinsic viscosity of 4.28 dL/g and molecular weight of 202.56 kDa. From the studied parameters, it was observed that the pH had a greater influence on the responses. In the optimized condition, the effect of the hydrochloric acid on alginate yield and quality parameters was evaluated. The extraction with citric acid showed higher yield and antioxidant capaci... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Andrigo Barboza De Nardi / Resumo: Os anti-inflamatórios não esteroidais (AINEs) COX-2 seletivos possuem efeito antitumoral mais potente que os AINEs tradicionais e desencadeiam menos efeitos colaterais. Dentre estes efeitos indesejáveis cabe citar alterações gastrintestinais e da perfusão renal, quando administrados por longos períodos para o tratamento auxiliar da dor ou do próprio câncer. Com estes preceitos hipotetizou-se que o carprofeno como AINEs seletivo usado por um período de três meses tem um efeito benéfico em pacientes afetados por carcinoma mamário e que os efeitos sobre o sistema renal vão ser moderados e apenas ligados à alteração da perfusão renal e não à alteração de sua função, assim, objetivou-se avaliar a hemodinâmica renal por meio das técnicas ultrassonográficas Doppler e ultrassonografia contrastada por microbolhas (CEUS), os parâmetros clínicos e laboratoriais rotineiros de função renal e a evolução clínica de cadelas com carcinomas mamário, submetidas à mastectomia, e tratadas ou não com carprofeno. Foi realizado um estudo clínico prospetivo, aleatorizado em 26 cadelas, distribuídas equitativamente em um grupo tratado que recebeu carprofeno 4,4 mg/kg/dia por 90 dias e um grupo controle que não recebia medicação anti-inflamatória. Foram obtidos os parâmetros Dopplerfluxométricos da artéria renal, caraterísticas da perfusão renal pela CEUS, análises celulares e bioquímicas hematológicas e analise clínicas uma vez por mês durante seis meses. Estes dados foram submetidos a comparação entr... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Selective COX-2 nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) have a more potent antitumoral effect than traditional NSAIDs and trigger fewer side effects. Among these undesirable effects, it is important mentioning gastrointestinal and renal perfusion changes, when administered for long periods in the auxiliary treatment of pain or cancer. With these precepts, it was hypothesized that carprofen as selective NSAIDs used for a period of three months has a beneficial effect on patients affected by breast carcinoma and that the effects on the renal system will be moderate, linked only to renal perfusion alteration and not to function alteration, consequently, the objective was to evaluate renal hemodynamics by Doppler ultrasound and microbubbles contrast enhancement ultrasound (CEUS) techniques, routine clinical and laboratorial parameters of renal function and clinical evolution of bitches with breast carcinomas, submitted to mastectomy, and treated or not with carprofen. A prospective, randomized clinical study was carried out on 26 bitches, equally distributed in a treated group that received carprofen 4.4 mg/kg/day for 90 days and a control group that did not receive NSAIDs medication. Dopplerfluxometric parameters of the renal artery, CEUS renal perfusion characteristics, cell and biochemical hematological analysis and clinical analysis were obtained once a month for six months. These data were subjected to comparison between groups and moments by analysis of variance (ANOV... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Célia Maria Landi Franco / Banca: Manuel Salvador Vicente Plata Oviedo / Banca: Vânia Regina Nicoletti Telis / Resumo: Amido resistente tipo 3 (AR3) é o amido ou fração de amido que não sofre a ação das enzimas digestivas do trato gastrointestinal, sendo constituído principalmente por amilose retrogradada devido à sua forte tendência à reassociação. A sonicação é um tratamento físico capaz de quebrar as cadeias de amido em tamanhos moleculares menores por meio de cavitação. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do ultrassom seguido da desramificação do amido com isoamilase na formação de AR3 e suas características estruturais a partir de amidos de ervilha rugosa (AER) e de milho com alto teor de amilose (AMAA). Suspensões de amido (6,5% m/v) foram gelatinizadas por autoclavagem (121oC/30 min), submetidas ao tratamento com ultrassom a uma frequência de 30 KHz, potência de 30 W por diferentes tempos (0, 5, 10 e 15 min), desramificados com isoamilase (3U/g amido), autoclavados (121°C/30min), resfriados (4oC/24h), precipitados com etanol e liofilizados. Os amidos nativos e modificados foram caracterizados quanto ao teor de amilose, tamanho molecular dos componentes do amido (GPC), distribuição do comprimento das cadeias ramificadas da amilopectina (HPAEC-PAD), padrão cristalino e cristalinidade relativa (difração de raios-X), propriedades térmicas (DSC) e teor de AR3. Os AER e AMAA nativos tiveram 43,2 e 50,3 % de amilose, respectivamente, padrão cristalino tipo B e alta proporção de cadeias laterais longas da amilopectina (GP ≥37). A sonicação provocou, em ambos os amidos, a degradação das cadeias de maior comprimento (GP ≥37) e aumento na proporção de cadeias menores (GP 1 -5 e 6 - 12) da amilopectina, enquanto causou o rompimento das cadeias de materiais intermediários e cadeias mais longas de amilose à frações de menor massa molecular com maior capacidade de complexação com iodo. As entalpias de gelatinização e a cristalinidade relativa... / Abstract: Resistant starch type 3 (RS3) is starch or the fraction of starch that does not suffer the action of digestive enzymes from the gastrointestinal tract and is mainly composed of retrograded amylose due to its greater tendency to reassociation. Sonication is a physical treatment capable of breaking down starch chains into smaller molecular size fractions by cavitation. The aim of this study was to evaluate the effect of ultrasound followed by starch debranching with isoamylase on the formation AR3 and their structural characteristics from wrinkled pea starch (WPS) and high amylose maize starch (HAMS). Starch suspensions (6.5% w/v) were gelatinized by autoclaving (121°C/30 min), subjected to ultrasound treatment at a frequency of 30 kHz, power of 30 W for different times (0, 5, 10 and 15 min), debranched by isoamylase (3U/g for 48 h), autoclaved (121 °C/30 min), cooled (4°C/24h), ethanol precipitated and lyophilized. The native and modified starches have been characterized as the apparent amylose content, molecular size distribution of starch components (GPC), amylopectin branched-chain length distribution (HPAEC-PAD), X-ray pattern and relative crystallinity (X-ray diffraction), thermal properties (DSC) and RS content. The native WPS and HAMS had 43,2 and 50,3% of amylose, respectively, B-type crystalline pattern and a high proportion of long branch chains of amylopectin (GP ≥37). Sonication resulted in degradation of the longer chains (DP ≥37) and increase in the proportion of smaller chains (GP 1-5 and 6-12) of amylopectin for both the starches, while caused a break of the intermediate material and longer amylose chains in smaller molecular weight amylose fractions with higher capacity of iodine complexing. The retrogradation enthalpy and relative crystallinity of the modified starches increased with increasing sonication time, independent of the starch source. Gelatinized... / Mestre

Orientador: Javier Telis Romero / Banca: Ângelo Luiz Fazani Cavallieri / Banca: Maria Aparecida Mauro / Resumo: Atualmente, são investidas grandes quantidades de recursos no desenvolvimento de novas tecnologias para o aproveitamento de subprodutos do setor agrícola e de processos visando à produção de etanol de segunda geração. O beneficiamento do amendoim é um dos setores que mais produzem resíduos, com valores próximos aos gerados pela cultura da canade- açúcar. Uma das tecnologias emergentes envolvidas no tratamento dos resíduos é o ultrassom (US) de potência, o qual vem sendo testado em áreas como pré-tratamento de materiais celulósicos e método combinado para incrementar a velocidade de reação em processos fermentativos. Neste trabalho foi obtido pó de casca de amendoim com tamanho de partícula médio de 963,2 μm e densidade variando com o tamanho de partícula. Sua composição química apresentou matéria seca com 37,1% de celulose, 33,4% de hemicelulose e 15% de lignina. Inicialmente, as suspensões ácidas a serem utilizadas nas hidrólises físicas tiveram suas propriedades físicas determinadas para permitir o cálculo dos parâmetros ultrassônicos. Entre essas propriedades estão a densidade, os parâmetros reológicos e o calor específico, onde não foi verificada influência do pH. Tais propriedades puderam ser modeladas simultaneamente em função da concentração de sólidos e temperatura, através de modelos empíricos e/ou modelos propostos com boa representatividade. Os campos acústicos foram determinados e modelados, indicando maior efeito cavitativo em suspensões menos concentradas quando submetidas a maiores potências aplicadas. Através de um planejamento experimental, nas suspensões de menor concentração de biomassa (em maiores tempos e maior potência aplicada) ocorreu a maior liberação de açúcares totais. Além da consequente liberação de açúcares redutores, as regiões amorfas e cristalinas da celulose puderam ser afetadas. Este fato evidencia... / Abstract: Nowadays, many resources are invested on developing new technologies for agroindustrial by-products utilization and process aiming at the second generation ethanol production. The peanut processing is one of the biggest waste producers, approximating to the waste from sugar cane culture. An emerging technology involved on residues treatment is the power ultrasound (US), which is being tested in areas such as cellulosic materials pretreatment and combined method to increase the reaction velocity in fermentative processes. In this work, powder peanut shells was obtained with an average particle size of 963,2 μm and density ranging according to its partice size. Its chemical characterization presented a dry matter composed by 37,1% of cellulose, 33,4% of hemicellulose and 15% of lignin. Initially, the acid suspension, which will be used in the physical hydrolysis, had its physical properties determined to allow the ultrasonic parameters calculation. Among the properties, there are density, rheological parameters and specific heat, where no influence of pH was verified. These properties could be modeled simultaneously as function of solid concentration and absolute temperature, through empirical and/or proposed models with good accuracy. Acoustic fields were determined and modeled, indicating higher cavitation effect in less concentrated suspensions when submitted to higher applied power. Throughout a experimental design, in suspensions at low biomass concentration (at high treatment time and applied power) occured higher total sugar release. Besides the consequent reducing sugar release, the amorphous and crystalline regions of cellulose could be affected. This fact evidenced the using of high-intensity ultrasound in pretreatment and its possibility as combined method applied to... / Mestre

Orientador: Javier Telis Romero / Orientador: Juan Andrés Cárcel Carrión / Coorientador: Antonio Mulet Pons / Banca: José Vicente García Pérez / Banca: José Manuel Lorenzo Rodriguez / Banca: Pedro Esteves Duarte Augusto / Banca: Roger Darros Barbosa / Resumo: O pré-tratamento dos resíduos da agroindústria é uma das etapas mais complexas do processo de conversão da biomassa em bioetanol. Esta etapa consiste basicamente na aplicação de tratamentos físicos ou químicos à biomassa com o objetivo de hidrolizar parcialmente os carboidratos e que estes se tornem mais acessíveis para a ação subsequente de enzimas e microorganismos. Nesse sentido, o uso do ultrassom de alta intensidade tem se mostrado uma tecnologia com um potencial interessante, em combinação com métodos convencionais, para intensificar os processos de transporte de massa e energia. No presente estudo, foram caracterizados alguns resíduos agroindustriais, especificamente bagaço de mandioca, cascas de amendoim e resíduos de alcachofra como exemplos de materiais potenciais para a produção de bioetanol após pré-tratamentos ácidos com e sem a aplicação de ultrassom. Assim, os diferentes sistemas de soluções de biomassa/ácido foram caracterizados de acordo com suas propriedades termofísicas (densidade, calor específico, difusividade térmica e condutividade térmica) e comportamento reológico. Além disso, o campo acústico gerado em cada um dos diferentes sistemas foi caracterizado por um método calorimétrico, sendo estabelecidas relações entre as medidas acústicas e as propriedades termofísicas e reológicas. Posteriormente, determinou-se a cinética de liberação de açúcares redutores e totais e as mudanças estruturais produzidas nas suspensões consideradas durante os pré-tratamento... / Abstract: The pre-treatment of agroindustrial wastes is one of the most complex steps of their conversion process into bioethanol. This step consists basically of applying physical or chemical treatments in biomass in order to obtain carbohydrates partially hydrolyzed and more accessible for future action of enzymes and microorganisms. In this sense, the use of high-intensity ultrasound has been shown as a technology with an interesting potential, in combination with conventional methods, to enhance the mass and energy transfer processes. In the present study, it was characterized agroindustrial residues such as cassava bagasse, peanut shells and artichoke residues as potential materials for the production of bioethanol after acid pretreatment with and without the application of ultrasound. Thus, the different biomass/acid solutions systems were characterized according to their thermophysical properties (density, specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity) and rheological behavior. The acoustic fields generated in these different systems during ultrasound application were also characterized by a calorimetric method. Then, the ultrasonic intensity obtained in each case was related to the termophysical and reological properties. Subsequently, the kinetics of reducing and total sugar release and the structural changes produced in the suspensions considered during the pretreatments in acid solutions with conventional agitation or assisted by ultrasound were determined ... / Resumen: El pre-tratamiento de los residuos de la agroindustria es una de las etapas más complejas del proceso de conversión de biomasa en bioetanol. Esta etapa consiste basicamente en aplicar tratamientos físicos o químicos a la biomasa con el objetivo de conseguir la hidrolización parcial de los carbohidratos y que ésos se vuelvan más acesibles para la posterior actuación de enzimas y microrganismos. En este sentido, el uso de ultrasonidos de alta intensidad se ha mostrado como una tecnología con un potencial interesante para, en combinación con métodos convencionales, intensificar los procesos de transporte de materia y energía. En el presente estudio se caracterizaron algunos residuos agroindustriales, concretamente el bagazo de yuca, cáscaras de cacahuetes y residuos de alcachofa, como ejemplos de materias potenciales para la producción de bioetanol después del pre-tratamiento ácido, con y sin la aplicación de ultrasonidos. Así, se caracterizaron los diferentes sistemas biomasa/soluciones ácidas de acuerdo con sus propiedades termofísicas (densidad, calor específico, difusividad térmica y conductividad térmica) y comportamiento reológico. Además, se caracterizó el campo acústico generado en cada uno de los diferentes sistemas mediante un método calorimétrico y se establecieron relaciones entre las medidas acústicas y las propiedades termofísicas y reológicas. Posteriormente, se determinaron las cinéticas de liberación de azúcares reductores y totales y los cambios estructurales ... / El pretractament dels residus de l'agroindústria és una de les etapes més complexes del procés de conversió de biomassa a bioetanol. Aquesta etapa consisteix bàsicament en aplicar tractaments físics o químics a la biomassa per a conseguir que els carbohidrats siguin parcialment hidrolisats i siguen més accessibles per a la posterior actuació d'enzims i microorganismes. En aquest sentit, l'ús d'ultrasons d'alta intensitat s'ha mostrat com una tecnologia amb un potencial interessant per a, en combinació amb mètodes convencionals, intensificar els processos de transport de matèria i energia. En el present estudi, es van caracteritzar residus agroindustrials com el bagàs de iuca, corfes de cacauets i residus de carxofa com a matèries potencials per a la producció de bioetanol després del pretractament àcid, amb i sense l'aplicació d'ultrasons. Així, es van caracteritzar els diferents sistemes biomassa/solucions àcides d'acord amb les seves propietats termofísiques (densitat, calor específica, difusivitat tèrmica i conductivitat tèrmica) i comportament reològic. A més, es va caracteritzar el camp acústic generat en cada un dels diferents sistemes mitjançant un mètode calorimètric i es van establir relacions entre les mesures acústiques i les propietats termofísiques i reològiques. Posteriorment, es van determinar les cinètiques d'alliberament de sucres reductors i totals i els canvis estructurals produïts en les suspensions considerades durant els pretractaments en ... / Doutor

Orientador: Roberto da Silva / Banca: Diogo Paschoalini Volanti / Banca: Michel Brienzo / Resumo: No Brasil o etanol é obtido principalmente a partir da cana de açúcar, a fibra do bagaço de cana é composta principalmente por lignina, celulose e hemicelulose, sendo possível produzir etanol celulósico a partir da sacarificação da celulose presente nessa fibra. Para se chegar ao etanol celulósico por hidrólise enzimática são necessárias pelo menos quatro etapas, sendo elas: o pré-tratamento; a hidrólise enzimática; a fermentação alcoólica dos açúcares e a destilação para a obtenção do etanol celulósico. Neste contexto o foco deste trabalho foi promover o pré-tratamento do bagaço utilizando ultrassom, micro-ondas e ozônio, a fim de, encontrar o melhor tratamento para modificação desta fibra, visando o aumento do rendimento enzimático. Após o tratamento a fibra resultante foi utilizada na hidrólise enzimática, caracterização química e avaliada térmica e estruturalmente pelas técnicas de TGA (termogravimetria), FTIR-ATR (espectroscopia no infravermelho), HPLC (cromatografia liquida), MEV, MET (microscopia eletrônica de varredura e transmissão) e DRX (difratometria de raios X). Os resultados obtidos por estas análises foram comparados ao rendimento da hidrólise enzimática e ao teor de compostos inibidores da fermentação alcoólica. Com a utilização do FTIR-ATR foi possível visualizar o efeito dos tratamentos nas diversas regiões da fibra e comprovar a redução da lignina. A partir da análise térmica por TGA foi possível observar que a maior estabilidade térmica das amostras está amplamente relacionada ao grau de celulose presente na fibra após o tratamento, com a análise por DRX foi possível determinar que a celulose cristalina não é afetada durante o pré-tratamento. A microscopia eletrônica de varredura permitiu observar as modificações causadas na superfície da fibra após os tratamentos, enquanto a microscopia eletrônica de transmissão... / Abstract: In Brazil ethanol is produced mainly from sugar cane, fiber sugarcane bagasse is mainly composed of lignin, cellulose and hemicellulose, which can produce cellulosic ethanol from saccharification of cellulose present in this fiber. To get to cellulosic ethanol by enzymatic hydrolysis requires at least four stages: pre-treatment; enzymatic hydrolysis; alcoholic fermentation of the sugars and distillation for obtaining cellulosic ethanol. In this context the focus of this work was to pretreatment of bagasse using ultrasound, microwave and ozone in order to find the best treatment for modification of this fiber, to increase the enzyme yield. After treatment, the resulting fiber was used in enzymatic hydrolysis and chemical, thermal and structurally analysis by the techniques: TGA (thermogravimetry), FTIR-ATR (infrared spectroscopy), HPLC (liquid chromatography), SEM, TEM (scanning electron microscopy and transmission) and XRD (X-ray diffraction). The results obtained by these analyzes were compared to the yield of the enzymatic hydrolysis and the content of alcoholic fermentation inhibiting compounds. With the use of FTIR-ATR was able to see the effect of the treatments in the various regions of the fiber and demonstrate the reduction of lignin. From the thermal analysis by TGA was observed that the higher thermal stability of the samples is largely related to the degree of the cellulose present in the fiber after treatment, with the XRD analysis it was determined that the crystalline cellulose is not affected during the pre- treatment. The scanning electron microscopy allowed observing the changes caused on the fiber surface after treatment, while the transmission electron microscopy allowed observing the secondary cell wall is the most affected by ozone treatment. Treatments with ozone in alkaline medium showed low amount of inhibiting compounds and better yields during hydrolysis, especially when... / Mestre