Orientador: Waldemar Gastoni Venturini Filho / Resumo: O objetivo deste trabalho foi utilizar ultra e microfiltração para clarificação de suco de yacon (Polymnia sonchifolia) na obtenção de xarope rico em frutanos. Procedeu-se um ensaio inicial de ultra e microfiltração de suco de yacon produzido sem que as raízes tivessem sido submetidas a processo de branqueamento. Este ensaio demonstrou que, embora tenha ocorrido clarificação do permeado em função da filtração tangencial, houve escurecimento enzimático das raízes, resultando em produtos mais escuros do que os oriundos de raízes submetidas ao branqueamento. Os ensaios seguintes objetivaram avaliar os processos de filtração tangencial, utilizando-se de temperaturas de 20, 40, 60 e 80°C. Observou-se aumento do fluxo de permeado em função do aumento da temperatura. Análises de umidade, sólidos totais, cinzas, açúcares redutores, acidez total, proteínas, °Brix e pH feitas nos sucos de alimentação, permeados e retentatos, demonstraram que o aumento da temperatura não interferiu nas características químicas dos produtos, embora ocorra clarificação dos permeados. Escolheu-se a temperatura de 40°C para dar continuidade aos trabalhos. Procedeuse a seguir ensaios combinando pressões transmembrana de 2 e 4 bar com velocidades tangenciais de 2 e 4 m/s. Verificou-se que a combinação de pressão transmembrana 2 bar com velocidade tangencial de 4 m/s resultou em maior fluxo de permeado. As análises químicas demonstraram não haver interferência da pressão e velocidade na composição química dos permeados e retentatos, em relação aos sucos de alimentação. Para conhecer a variabilidade de fluxos de permeado durante a operação do piloto foram feitos testes de repetibilidade. As baixas variabilidades de resultados de fluxo médio permitiram concluir que as condições utilizadas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: The objective of this work was to utilize ultrafiltration and microfiltration techniques for the clarification of yacon (Polymnia sonchifolia) juice, in obtainment of rich contents of fructans syrup. An initial essay of ultrafiltration and microfiltration was carried out with yacon's juice produced without the submission of the roots to the bleaching process. This essay demonstrated that there was enzymatic browning of the roots, though occurs permeate clarifies due to the tangential filtration, resulting in darker products than the roots submitted to the bleaching process. The next essays seek to evaluate the tangential filtration process, by testing temperatures of 20, 40, 60, and 80oC. It was observed an increase of the permeate flow following the temperature increase. Moisture, total solids, ash, reducer sugars, total acidity, proteins, oBrix, and pH's analysis of the feed juices, permeates and retentates demonstrated that the temperature rise didn't interfere in the products chemical attributes, though occurs the clarify of the permeates. The temperature of 40oC was chosen for the continuity of the works. Following essays were made by combination of transmembrane pressure of 2 and 4 bars with tangential velocities of 2 and 4 m/s. It was verified that the transmembrane pressure of 2 bar with tangential velocity of 4m/s combination resulted in a greatest permeate flux. The chemical analysis demonstrated that there isn't pressure and velocity's interference in permeates and retentates chemical composition regarding to the feed juices. Repeated tests were made to know the permeate flux variability during the equipment operation. The low variabilities of the medium flux results permitted to conclude that the used conditions can be reproduced without problems. The best combinations of temperature, velocity, and pressure were utilized in essays with crescent Volumetric... (Complete abstract, click electronic address below). / Mestre

Orientador: Julio Cesar Rocha / Banca: Antonio Celso Spínola Costa / Banca: Nelson Ramos Stradiotto / Banca: Homero Marques Gomes / Banca: Alexandre Gustavo Soares de Prado / Resumo: Um procedimento de ultrafiltração com fluxo tangencial e membrana polietersulfônica de porosidade 1 kDa foi utilizado na determinação da capacidade de complexação (CC) e constantes de estabilidade condicional (K) do íon cobre(II) para amostras de matéria orgânica natural, substâncias húmicas aquáticas e substâncias húmicas de solo de diferentes regiões do Brasil. As substâncias húmicas de solos apresentaram maiores valores de CC em relação à matéria orgânica natural e substâncias húmicas aquáticas. Os valores das capacidades de complexação das amostras de matéria orgânica aquática (1,25±0,07, 1,18±0,05 e 1,81±0,30) e das amostras de substâncias húmicas aquáticas (1,23±0,11, 1,12±0,05 e 1,44±0,04) foram similares, indicando que o procedimento de extração utilizando resina acrílica XAD-8 não modificou significativamente as características complexantes originais das amostras. Os valores das capacidades de complexação da matéria orgânica natural (MON) determinados por ultrafiltração para Cu(II) variaram de 0,17 a 1,99 mmol Cu(II)g-1 COT e os valores das constantes de estabilidade condicional variaram de 2,30 a 4,35 (log K1) e 1,36 a 2,60 (log K2) A validação da metodologia de ultrafiltração em fluxo tangencial foi feita comparando as médias das capacidades de complexação para cobre(II) determinadas por UF, e àquelas obtidas por eletrodo íon seletivo utilizando o teste de student t. Os resultados mostraram que não existem diferenças entre os valores das capacidades de complexação determinados por ambos os procedimentos. Resultados de experimentos de troca entre íons Cu(II) adicionados e espécies metálicas (Ni, Al e Fe) originalmente complexadas por substâncias húmicas, permitiram estabelecer a seguinte ordem decrescente de estabilidade relativa do complexo SH-metal: Fe<Al<<Ni. / Abstract: An tangential-flow ultrafiltration (TF-UF) procedure a polyethersulfone membrane filter (cut-off 1 kDa) was used to determine the copper(II) complexation capacity (CC) and conditional stability constants (K) of the copper(II) ion from samples of aquatic organic matter, aquatic humic substances and soil humic substances (all from different regions of Brazil). The humic soil substances presented larger values of CC compared to the aquatic organic matter and aquatic humic substances. The complexation capacities from samples of aquatic organic matter (1,25±0,07, 1,18±0,05 and 1,81±0,30) and aquatic humic substances (1,23±0,11, 1,12±0,05 and 1,44±0,04) samples were similar, indicating that the extraction procedure using XAD-8 acrylic resin didn't, significantly, modify the original complexation characteristics of the samples. The values of complexation capacities of aquatic organic matter (AOM) by Cu(II) using ultrafiltration varied from 0,17 to 1,99 mmol Cu(II)g-1 TOC and the values of the conditional stability constants varied from 2,30 to 4,35 (log K1) and 1,36 to 2,60 (log K2). The validation of the tangential-flow ultrafiltration (TF-UF) methodology was done comparing the averages of complexation capacities determined by TF-UF and those obtained by selective ion electrode using the student test t. The results showed that there aren't any differences between the values of complexation capacities for copper(II) determined by both the methods. Results of exchange experiments among Cu(II) ions added and metallic species (Ni, Al and Fe) originally complexed for humic substances allowed the establishment of the following decreasing order of relative stability of the compound HS-metal: Fe <Al << Ni. / Doutor

Orientador: Tsunao Matsumoto / Banca: Milton Dall'Aglio Sobrinho / Banca: Marcelo Zaiat / Resumo: As atividades industriais, principalmente as indústrias químicas e alimentícias que se utilizam dos processos fermentativos, geram efluentes com altas concentrações de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada. Estas necessitam de sistemas complexos para o tratamento de suas águas residuárias, pois a emissão excessiva de nutrientes no corpo d'água pode resultar na ocorrência da eutrofização que interfere nos usos desejáveis do recurso hídrico e altera o equilíbrio ambiental. Neste sentido, o presente avaliou da remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada, bem como a determinação do fluxo crítico, em biorreator de membranas (MBR) tratando águas residuárias industriais do processo de produção de aminoácidos. Pelos resultados obtidos, constatou-se a viabilidade técnica no uso do MBR para ao tratamento dessas águas residuárias contendo 2505 mg DQO/L de material carbonáceo e 277 mg NTK/L de material nitrogenado. O biorreator foi operado com carga orgânica volumétrica de 1,91 ± 0,13 kg DQO/m³ dia e carga nitrogenada volumétrica de 0,18 ± 0,02 kg NTK/m³ dia, com recirculação interna de 4 vezes a vazão afluente. O efluente tratado apresentou concentrações médias de 59 ± 27 mg DQO/L, 0,60 ± 0,24 mg N-NH4 +/L e 20,5 ± 11,9 mg N-total/L, com eficiências médias de remoção de DQO, NTK e NT de 97,5%, 98,6% e 92,1%, respectivamente. O sistema de ultrafiltração foi testado em vários fluxos entre 25 e 37 LMH e determinou-se o fluxo crítico de 28 LMH para o sistema operando com 11,4 g/L de SST / Abstract: Industrial activities, especially the chemical and food industries, that use fermentation processes, generate effluents with high concentrations of carbonaceous organic matter and nitrogen. These require complex systems to treat its wastewater, since the emission of excessive nutrients in the water body can result in the occurrence of eutrophication, which interferes with the desirable uses of water resource and changes the environmental balance. In this sense, this paper evaluated the carbonaceous organic matter and nitrogen removal as well as the determination of critical flux in membrane bioreactor (MBR) treating industrial wastewater from amino acids production. By the obtained results, it found the technical feasibility of MBR for the wastewater treatment containing 2505 mg COD / L of organic material and 277 mg TKN / L of nitrogen material. The bioreactor was operated with organic loading rate of 1.91 ± 0.13 kg COD / m³ day and nitrogen volumetric load of 0.18 ± 0,02 kg TKN / m day, with internal recirculation of 4 times. The treated effluent showed concentrations of 59 ± 27 mg COD / L, 0.60 ± 0.24 mg N-NH4 + / L and 20.5 ± 11.9 mg total N / L, with average removal efficiencies of COD , TKN and TN of 97.5%, 98.6% and 92.1%, respectively. The ultrafiltration system was tested at various flow rates between 25 and 37 LMH, to determine the critical flux of 28 LMH with the system operating at 11.4 g / L of TSS / Mestre