O consumo desenfreado de etanol traz consequências negativas, que envolvem problemas fisiopatológicos e de socialização do indivíduo, além de questões de saúde pública. Seu consumo por mulheres grávidas acarreta em danos ao desenvolvimento e formação cerebral do feto, causando a Síndrome Alcoólica Fetal (SAF). Uma forma mais abrangente deste distúrbio é a FASD (Fetal Alcohol Spectrum Disorder), que inclui formas brandas de SAF, bem como qualquer desordem neurológica ou congênita em decorrência do etanol. O objetivo do estudo é avaliar as alterações comportamentais e neuroquímicas em peixezebra adulto após a exposição a diferentes concentrações de etanol na fase inicial do seu desenvolvimento. Para a indução desta desordem, utilizamos ovos de peixe-zebra com 24h pós-fertilização, expostos a diferentes concentrações de etanol: 0%, 0,1%, 0,25%, 0,5% e 1%, durante duas horas. Acompanhamos o desenvolvimento destes animais até a fase adulta (4 meses), onde foram realizadas diferentes tarefas comportamentais: exploração do aparato novel tank e interação social, além de captação de glutamato, como medida neuroquímica. Como resultados mais relevantes, destacam-se a exploração de todo o aparato pelo grupo controle e uma diminuição concentração-dependente da exploração pelos grupos expostos previamente ao etanol; maior permanência no fundo do novel tank nas concentrações elevadas de etanol; uma diminuição concentração-dependente do tempo de permanência próximo ao cardume de acordo com o aumento da concentração de etanol. Quanto às análises bioquímicas, a captação de glutamato mostrou uma diminuição significativa na função de transporte deste neurotransmissor nos animais tratados com concentrações mais elevadas de etanol. A posterior intervenção farmacológica com buspirona reverteu o perfil comportamental previamente observado pelo efeito do etanol. Considerando as análises bioquímicas, a captação de glutamato mostrou uma diminuição significativa na função de transporte deste neurotransmissor nos animais tratados com concentrações intermediárias (0.25 e 0,5%)de etanol. Concluímos que a exposição prévia a diferentes concentrações de etanol na fase embrionária leva a alterações comportamentais na fase adulta, tais como diminuição de exploração frente a novidades, ansiedade e diminuição de interação social. / The excessive consumption of ethanol has negative consequences, which involve pathophysiological and individual socialization issues, and public health issues. Its consumption by pregnant women causes damage to brain development and formation of the fetus, causing fetal alcohol syndrome (FAS). A broader form of this disorder is the FASD (Fetal Alcohol Spectrum Disorder), which includes milder forms of FAS, as well as any neurological disorder or congenital due to ethanol. This project proposes to assess the behavioral and neurochemical alterations in adult zebrafish after exposure to different concentrations of ethanol in the initial phase of its development. To induce this disorder, we use zebrafish eggs and 24h post-fertilization exposed to different concentrations of ethanol, 0%, 0.1%, 0.25%, 0.5% and 1%, for two hours. We observed the development of these animals to juvenile and adulthood, which will be performed different behavioral tasks: exploration of novel apparatus tank and social interaction, as well as glutamate uptake, as measured neurochemistry. Among the most relevant results, we highlight the exploration of the whole apparatus for the control group and a concentration-dependent decrease of exploration by groups previously exposed to ethanol. It was observed high time spent in the bottom of the novel tank in high concentrations of ethanol. Furthermore, elevated spend time close to social interaction chamber was observed, with a dose-dependent decrease of this time in accordance with the increase of ethanol concentration. Further pharmacological intervention with buspirone reversed the behavioral profile previously observed the effect of ethanol. Considering biochemical analysis, glutamate uptake showed a significant decrease in the transport function of this neurotransmitter in animals treated with intermediated doses of ethanol. We conclude that prior exposure to different concentrations of ethanol in infancy leads to behavioral changes in adulthood, such as decreased operating front the news, anxiety and decreased social interaction.

O consumo desenfreado de etanol traz consequências negativas, que envolvem problemas fisiopatológicos e de socialização do indivíduo, além de questões de saúde pública. Seu consumo por mulheres grávidas acarreta em danos ao desenvolvimento e formação cerebral do feto, causando a Síndrome Alcoólica Fetal (SAF). Uma forma mais abrangente deste distúrbio é a FASD (Fetal Alcohol Spectrum Disorder), que inclui formas brandas de SAF, bem como qualquer desordem neurológica ou congênita em decorrência do etanol. O objetivo do estudo é avaliar as alterações comportamentais e neuroquímicas em peixezebra adulto após a exposição a diferentes concentrações de etanol na fase inicial do seu desenvolvimento. Para a indução desta desordem, utilizamos ovos de peixe-zebra com 24h pós-fertilização, expostos a diferentes concentrações de etanol: 0%, 0,1%, 0,25%, 0,5% e 1%, durante duas horas. Acompanhamos o desenvolvimento destes animais até a fase adulta (4 meses), onde foram realizadas diferentes tarefas comportamentais: exploração do aparato novel tank e interação social, além de captação de glutamato, como medida neuroquímica. Como resultados mais relevantes, destacam-se a exploração de todo o aparato pelo grupo controle e uma diminuição concentração-dependente da exploração pelos grupos expostos previamente ao etanol; maior permanência no fundo do novel tank nas concentrações elevadas de etanol; uma diminuição concentração-dependente do tempo de permanência próximo ao cardume de acordo com o aumento da concentração de etanol. Quanto às análises bioquímicas, a captação de glutamato mostrou uma diminuição significativa na função de transporte deste neurotransmissor nos animais tratados com concentrações mais elevadas de etanol. A posterior intervenção farmacológica com buspirona reverteu o perfil comportamental previamente observado pelo efeito do etanol. Considerando as análises bioquímicas, a captação de glutamato mostrou uma diminuição significativa na função de transporte deste neurotransmissor nos animais tratados com concentrações intermediárias (0.25 e 0,5%)de etanol. Concluímos que a exposição prévia a diferentes concentrações de etanol na fase embrionária leva a alterações comportamentais na fase adulta, tais como diminuição de exploração frente a novidades, ansiedade e diminuição de interação social. / The excessive consumption of ethanol has negative consequences, which involve pathophysiological and individual socialization issues, and public health issues. Its consumption by pregnant women causes damage to brain development and formation of the fetus, causing fetal alcohol syndrome (FAS). A broader form of this disorder is the FASD (Fetal Alcohol Spectrum Disorder), which includes milder forms of FAS, as well as any neurological disorder or congenital due to ethanol. This project proposes to assess the behavioral and neurochemical alterations in adult zebrafish after exposure to different concentrations of ethanol in the initial phase of its development. To induce this disorder, we use zebrafish eggs and 24h post-fertilization exposed to different concentrations of ethanol, 0%, 0.1%, 0.25%, 0.5% and 1%, for two hours. We observed the development of these animals to juvenile and adulthood, which will be performed different behavioral tasks: exploration of novel apparatus tank and social interaction, as well as glutamate uptake, as measured neurochemistry. Among the most relevant results, we highlight the exploration of the whole apparatus for the control group and a concentration-dependent decrease of exploration by groups previously exposed to ethanol. It was observed high time spent in the bottom of the novel tank in high concentrations of ethanol. Furthermore, elevated spend time close to social interaction chamber was observed, with a dose-dependent decrease of this time in accordance with the increase of ethanol concentration. Further pharmacological intervention with buspirone reversed the behavioral profile previously observed the effect of ethanol. Considering biochemical analysis, glutamate uptake showed a significant decrease in the transport function of this neurotransmitter in animals treated with intermediated doses of ethanol. We conclude that prior exposure to different concentrations of ethanol in infancy leads to behavioral changes in adulthood, such as decreased operating front the news, anxiety and decreased social interaction.

O consumo desenfreado de etanol traz consequências negativas, que envolvem problemas fisiopatológicos e de socialização do indivíduo, além de questões de saúde pública. Seu consumo por mulheres grávidas acarreta em danos ao desenvolvimento e formação cerebral do feto, causando a Síndrome Alcoólica Fetal (SAF). Uma forma mais abrangente deste distúrbio é a FASD (Fetal Alcohol Spectrum Disorder), que inclui formas brandas de SAF, bem como qualquer desordem neurológica ou congênita em decorrência do etanol. O objetivo do estudo é avaliar as alterações comportamentais e neuroquímicas em peixezebra adulto após a exposição a diferentes concentrações de etanol na fase inicial do seu desenvolvimento. Para a indução desta desordem, utilizamos ovos de peixe-zebra com 24h pós-fertilização, expostos a diferentes concentrações de etanol: 0%, 0,1%, 0,25%, 0,5% e 1%, durante duas horas. Acompanhamos o desenvolvimento destes animais até a fase adulta (4 meses), onde foram realizadas diferentes tarefas comportamentais: exploração do aparato novel tank e interação social, além de captação de glutamato, como medida neuroquímica. Como resultados mais relevantes, destacam-se a exploração de todo o aparato pelo grupo controle e uma diminuição concentração-dependente da exploração pelos grupos expostos previamente ao etanol; maior permanência no fundo do novel tank nas concentrações elevadas de etanol; uma diminuição concentração-dependente do tempo de permanência próximo ao cardume de acordo com o aumento da concentração de etanol. Quanto às análises bioquímicas, a captação de glutamato mostrou uma diminuição significativa na função de transporte deste neurotransmissor nos animais tratados com concentrações mais elevadas de etanol. A posterior intervenção farmacológica com buspirona reverteu o perfil comportamental previamente observado pelo efeito do etanol. Considerando as análises bioquímicas, a captação de glutamato mostrou uma diminuição significativa na função de transporte deste neurotransmissor nos animais tratados com concentrações intermediárias (0.25 e 0,5%)de etanol. Concluímos que a exposição prévia a diferentes concentrações de etanol na fase embrionária leva a alterações comportamentais na fase adulta, tais como diminuição de exploração frente a novidades, ansiedade e diminuição de interação social. / The excessive consumption of ethanol has negative consequences, which involve pathophysiological and individual socialization issues, and public health issues. Its consumption by pregnant women causes damage to brain development and formation of the fetus, causing fetal alcohol syndrome (FAS). A broader form of this disorder is the FASD (Fetal Alcohol Spectrum Disorder), which includes milder forms of FAS, as well as any neurological disorder or congenital due to ethanol. This project proposes to assess the behavioral and neurochemical alterations in adult zebrafish after exposure to different concentrations of ethanol in the initial phase of its development. To induce this disorder, we use zebrafish eggs and 24h post-fertilization exposed to different concentrations of ethanol, 0%, 0.1%, 0.25%, 0.5% and 1%, for two hours. We observed the development of these animals to juvenile and adulthood, which will be performed different behavioral tasks: exploration of novel apparatus tank and social interaction, as well as glutamate uptake, as measured neurochemistry. Among the most relevant results, we highlight the exploration of the whole apparatus for the control group and a concentration-dependent decrease of exploration by groups previously exposed to ethanol. It was observed high time spent in the bottom of the novel tank in high concentrations of ethanol. Furthermore, elevated spend time close to social interaction chamber was observed, with a dose-dependent decrease of this time in accordance with the increase of ethanol concentration. Further pharmacological intervention with buspirone reversed the behavioral profile previously observed the effect of ethanol. Considering biochemical analysis, glutamate uptake showed a significant decrease in the transport function of this neurotransmitter in animals treated with intermediated doses of ethanol. We conclude that prior exposure to different concentrations of ethanol in infancy leads to behavioral changes in adulthood, such as decreased operating front the news, anxiety and decreased social interaction.

Orientador: Gustavo Henrique de Almeida Teixeira / Resumo: ------ / Doutor

O Brasil é o segundo maior produtor e um dos maiores exportadores de etanol no mundo e tal biocombustível tem grande impacto na economia do país. A expectativa é de grande demanda por tal produto, quer pelo crescente consumo interno, como também em decorrência do fim do protecionismo nos Estados Unidos. Portanto, o Brasil deverá produzir mais etanol e a um custo mais reduzido para manter a competitividade frente aos combustíveis fósseis. Dentre as inovações tecnológicas estaria a fermentação com alto teor alcoólico. Contudo, um dos fatores limitantes para a implantação desta tecnologia é a ausência de leveduras apropriadas para tolerar as condições severas impostas por este tipo de fermentação, onde múltiplos estresses são impostos simultaneamente às leveduras. Assim, este trabalho se propôs a selecionar, da biodiversidade de leveduras encontradas nas destilarias brasileiras, linhagens de Saccharomyces cerevisiae com capacidade de conduzir fermentações com alto teor alcoólico e em condições de reciclo celular. A estratégia de seleção consistiu na busca de linhagens com tolerâncias múltiplas, frentes aos estresses etanólico, osmótico, ácido e térmico. Para tal, um total de 525 linhagens, obtidas de diferentes destilarias, foram submetidas a uma seleção para destacar linhagens com múltipla tolerância. Cerca de metade destas linhagens foram submetidas a uma seleção prévia avaliando-se o crescimento (D.O.570nm, durante 24 horas a 30ºC) em meio constituído de mosto misto (melaço e caldo de cana) com 25% de ART, selecionando 200 linhagens. Estas, acrescidas de mais 249 não avaliadas no meio anterior, foram igualmente submetidas a processo seletivo em meio contendo múltiplos estresses (etanólico, osmótico, ácido e térmico). Tal meio foi desenvolvido após avaliações de 26 combinações com os diferentes estresses acima mencionados e com diferentes intensidades. O objetivo foi buscar um meio que melhor discriminasse as tolerâncias das leveduras referencias: as linhagens de Saccharomyces cerevisiae PE-2 e de panificação, com e sem capacidade de implantação no processo industrial, respectivamente. A tolerância foi avaliada pela formação de biomassa (D.O.570nm, durante 24 horas a 30ºC). Assim, tal meio seletivo permitiu a seleção de 34 linhagens com perfis de tolerância igual ou superior ao da linhagem PE-2. Estas linhagens foram, a seguir, avaliadas quanto à viabilidade celular e ao crescimento em fermentações de mosto misto com teores crescentes de açúcares, ao longo de 10 reciclos a 30oC, atingindo teores de etanol de 15 a 16% (v/v). As 10 linhagens com os melhores desempenhos foram submetidas à avaliação final em fermentações simulando condições industriais, em reciclos fermentativos a 32ºC empregando-se mosto misto com teores crescentes de açúcares, permitindo aumentos nos teores de etanol de 11 a 15% (v/v) ao longo dos reciclos. Para esta avaliação final os seguintes parâmetros foram estimados: rendimento em etanol, formação de biomassa e glicerol, teores de açúcares residuais, viabilidade celular, e teores celulares dos carboidratos de reserva (glicogênio e trealose). Pelo menos 4 linhagens mostraram atributos fermentativos superiores ao da linhagem referência (PE-2), permitindo concluir que linhagens capazes de conduzirem a fermentação com alto teor de etanol podem ser obtidas da biodiversidade encontrada no ambiente das destilarias. / Brazil is the second largest ethanol producer and one of the leading ethanol exporter in the world, and this biofuel has great impact on the country economy. Huge demand is expected for this product, not only to supply the growing domestic consumption but due to the end of the United States market protectionism. In view of this, Brazil should produce more ethanol and at a lower cost to maintain competitiveness in relation to fossil fuels. One of the technological approaches which emerges is the high ethanol content fermentation. However, one of the limiting factors for this technology is the absence of proper strains to face the very harsh fermentation condition, where several stresses are simultaneously imposed to the fermenting yeast. This work aimed at selecting Saccharomyces cerevisiae strains from the biodiversity of yeasts found in Brazilian distilleries to conduct high ethanol fermentation with cell reuse. The selection strategy was to search for multiple tolerant strains to ethanol, acid, osmotic and thermal stresses. For that, a total of 525 strains, which were obtained from several distilleries, were subjected to a selection in order to highlight multi-tolerant strains. About half of these strains were subjected to a pre-screening procedure to evaluate growth (O.D.570nm, for 24 hours at 30ºC) in medium containing molasses and sugarcane juice (25% TRS), and 200 strains were selected. These 200 strains, together with 249 strains not previously evaluated, were screened in a medium imposing multiple stresses (ethanol, acid, osmotic and thermal). This medium was chosen after assessments of 26 different medium formulations with the above mentioned stresses and with different intensities. The purpose of that was to find a medium which best discriminate the tolerance of the reference yeasts: PE-2 and bakery Saccharomyces cerevisiae strains, with and without ability to persist in the industrial process, respectively. The strain tolerance was evaluated by biomass formation (O.D.570nm, for 24 hours at 30ºC). By this mean 34 strains were selected displaying similar or superior performance in comparison with PE-2 strain. These strains were then assessed for cell viability and growth in cell reuse fermentations (10 cycles), using cane juice/molasses substrates with increasing sugar content, at 30ºC, reaching 15-16% ethanol (v/v). The 10 strains with the best performances were subjected to final evaluation in fermentations simulating the industrial process with cell reuse, at 32ºC, using the same substrate with increasing sugar content, which allowed rises in ethanol content from 11 to 15% (v/v) over the cycles. For this final evaluation, the following parameters were determined: ethanol yield, biomass and glycerol formation, residual sugar levels, cell viability and storage carbohydrate levels (trehalose and glycogen). At least four strains showed superior fermentative attributes to reference strain (PE-2), leading to the conclusion that strains able to conduct high ethanol content fermentations can be obtained from the natural biodiversity found in Brazilian distilleries.

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O Brasil é o segundo maior produtor e um dos maiores exportadores de etanol no mundo e tal biocombustível tem grande impacto na economia do país. A expectativa é de grande demanda por tal produto, quer pelo crescente consumo interno, como também em decorrência do fim do protecionismo nos Estados Unidos. Portanto, o Brasil deverá produzir mais etanol e a um custo mais reduzido para manter a competitividade frente aos combustíveis fósseis. Dentre as inovações tecnológicas estaria a fermentação com alto teor alcoólico. Contudo, um dos fatores limitantes para a implantação desta tecnologia é a ausência de leveduras apropriadas para tolerar as condições severas impostas por este tipo de fermentação, onde múltiplos estresses são impostos simultaneamente às leveduras. Assim, este trabalho se propôs a selecionar, da biodiversidade de leveduras encontradas nas destilarias brasileiras, linhagens de Saccharomyces cerevisiae com capacidade de conduzir fermentações com alto teor alcoólico e em condições de reciclo celular. A estratégia de seleção consistiu na busca de linhagens com tolerâncias múltiplas, frentes aos estresses etanólico, osmótico, ácido e térmico. Para tal, um total de 525 linhagens, obtidas de diferentes destilarias, foram submetidas a uma seleção para destacar linhagens com múltipla tolerância. Cerca de metade destas linhagens foram submetidas a uma seleção prévia avaliando-se o crescimento (D.O.570nm, durante 24 horas a 30ºC) em meio constituído de mosto misto (melaço e caldo de cana) com 25% de ART, selecionando 200 linhagens. Estas, acrescidas de mais 249 não avaliadas no meio anterior, foram igualmente submetidas a processo seletivo em meio contendo múltiplos estresses (etanólico, osmótico, ácido e térmico). Tal meio foi desenvolvido após avaliações de 26 combinações com os diferentes estresses acima mencionados e com diferentes intensidades. O objetivo foi buscar um meio que melhor discriminasse as tolerâncias das leveduras referencias: as linhagens de Saccharomyces cerevisiae PE-2 e de panificação, com e sem capacidade de implantação no processo industrial, respectivamente. A tolerância foi avaliada pela formação de biomassa (D.O.570nm, durante 24 horas a 30ºC). Assim, tal meio seletivo permitiu a seleção de 34 linhagens com perfis de tolerância igual ou superior ao da linhagem PE-2. Estas linhagens foram, a seguir, avaliadas quanto à viabilidade celular e ao crescimento em fermentações de mosto misto com teores crescentes de açúcares, ao longo de 10 reciclos a 30oC, atingindo teores de etanol de 15 a 16% (v/v). As 10 linhagens com os melhores desempenhos foram submetidas à avaliação final em fermentações simulando condições industriais, em reciclos fermentativos a 32ºC empregando-se mosto misto com teores crescentes de açúcares, permitindo aumentos nos teores de etanol de 11 a 15% (v/v) ao longo dos reciclos. Para esta avaliação final os seguintes parâmetros foram estimados: rendimento em etanol, formação de biomassa e glicerol, teores de açúcares residuais, viabilidade celular, e teores celulares dos carboidratos de reserva (glicogênio e trealose). Pelo menos 4 linhagens mostraram atributos fermentativos superiores ao da linhagem referência (PE-2), permitindo concluir que linhagens capazes de conduzirem a fermentação com alto teor de etanol podem ser obtidas da biodiversidade encontrada no ambiente das destilarias. / Brazil is the second largest ethanol producer and one of the leading ethanol exporter in the world, and this biofuel has great impact on the country economy. Huge demand is expected for this product, not only to supply the growing domestic consumption but due to the end of the United States market protectionism. In view of this, Brazil should produce more ethanol and at a lower cost to maintain competitiveness in relation to fossil fuels. One of the technological approaches which emerges is the high ethanol content fermentation. However, one of the limiting factors for this technology is the absence of proper strains to face the very harsh fermentation condition, where several stresses are simultaneously imposed to the fermenting yeast. This work aimed at selecting Saccharomyces cerevisiae strains from the biodiversity of yeasts found in Brazilian distilleries to conduct high ethanol fermentation with cell reuse. The selection strategy was to search for multiple tolerant strains to ethanol, acid, osmotic and thermal stresses. For that, a total of 525 strains, which were obtained from several distilleries, were subjected to a selection in order to highlight multi-tolerant strains. About half of these strains were subjected to a pre-screening procedure to evaluate growth (O.D.570nm, for 24 hours at 30ºC) in medium containing molasses and sugarcane juice (25% TRS), and 200 strains were selected. These 200 strains, together with 249 strains not previously evaluated, were screened in a medium imposing multiple stresses (ethanol, acid, osmotic and thermal). This medium was chosen after assessments of 26 different medium formulations with the above mentioned stresses and with different intensities. The purpose of that was to find a medium which best discriminate the tolerance of the reference yeasts: PE-2 and bakery Saccharomyces cerevisiae strains, with and without ability to persist in the industrial process, respectively. The strain tolerance was evaluated by biomass formation (O.D.570nm, for 24 hours at 30ºC). By this mean 34 strains were selected displaying similar or superior performance in comparison with PE-2 strain. These strains were then assessed for cell viability and growth in cell reuse fermentations (10 cycles), using cane juice/molasses substrates with increasing sugar content, at 30ºC, reaching 15-16% ethanol (v/v). The 10 strains with the best performances were subjected to final evaluation in fermentations simulating the industrial process with cell reuse, at 32ºC, using the same substrate with increasing sugar content, which allowed rises in ethanol content from 11 to 15% (v/v) over the cycles. For this final evaluation, the following parameters were determined: ethanol yield, biomass and glycerol formation, residual sugar levels, cell viability and storage carbohydrate levels (trehalose and glycogen). At least four strains showed superior fermentative attributes to reference strain (PE-2), leading to the conclusion that strains able to conduct high ethanol content fermentations can be obtained from the natural biodiversity found in Brazilian distilleries.

In Brazil, especially in Rio Grande do Sul, there is a significant increase in ethanol production in small scale, i.e. in micro distilleries. These small-scale distilleries benefit small farmers, decentralize ethanol production and are based on the economic, social and environmental issue, but they do not hold enough technology that enables high performance in their processes, especially in the distillation stage. View of all this, it has developed this work, which aims to study the performance of a distillation column in permanent regime, developed and built at the Laboratory for Post-Graduate Processes Engineering using as feed a commercial ethanol solution and water, varying the concentration and the input flow into the column. It was opted for a standardized solution in order to achieve free results from interference by possible impurities. The concentration and flow of feed were set as independent variables and their limits established respectively in 5 and 9 °GL (% by volume) and 1848-4385 g/h. The concentrations of the distillate and of the bottom product were defined as dependent variables. Eleven tests were carried out according to the methodology of planning of experiments by using a central composite rotatable delineation, with triplicate at the central point. Three samples of distillate and bottom product were collected in flasks with lids, at intervals of fifteen minutes. Data were tabulated in spreadsheets from excel. Statistical analysis, using the software Statistica 7th version, was performed to evaluate whether the parameters: ethanol concentration and input flow of feed product interfere in the obtaining ethanol in patterns determined by ANP Resolution n°. 7, February 9th, 2011, i.e., Hydrous Ethanol Fuel (HEF) with ethanol concentration between 92.5 - 93.8°INPM. It was observed that, for the distillate, feed concentration and input flow, both in the quadratic form, are significant, i.e., there is the influence of these two variables in the obtaining of ethanol with higher alcoholic strength, but it was not able to reach the standard established by resolution of ANP. For the bottom product, it was found that neither concentration nor the input flow influence in their alcoholic concentration, possibly by design of the studied column. / No Brasil, principalmente no Rio Grande do Sul, há um aumento significativo na produção de etanol em pequena escala, ou seja, em microdestilarias. Essas microdestilarias beneficiam os pequenos agricultores, descentralizam a produção de etanol e tem como base a questão econômica, social e ambiental; porém não detêm tecnologia suficiente que permita um alto rendimento nos seus processos, em especial na etapa de destilação. Diante de tudo isso, desenvolveu-se este trabalho, que tem o propósito de estudar o desempenho de uma coluna de destilação em regime permanente, desenvolvida e construída no Laboratório de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, utilizando como alimentação uma solução de etanol comercial e água, variando a concentração e a vazão de entrada na coluna. Optou-se por uma solução padronizada a fim de se alcançar resultados livres da interferência de possíveis impurezas. A concentração e a vazão de alimentação foram definidas como variáveis independentes e seus limites estabelecidos respectivamente em 5 e 9 °GL (% em volume) e 1848-4385 kg/h. As concentrações do destilado e do produto de fundo foram definidas como variáveis dependentes. Foram realizados onze ensaios de acordo com a metodologia de planejamento de experimentos, através da utilização de um delineamento composto central rotacional, com triplicata no ponto central. Foram coletadas, em frascos com tampa, três amostras de destilado e produto de fundo, em intervalos de quinze minutos. Os dados foram tabulados em planilhas do excel. A análise estatística, através do programa Statistica versão 7, foi realizada para avaliar se os parâmetros teor alcoólico e vazão de entrada do produto de alimentação interferem na obtenção de etanol nos padrões determinados pela Resolução ANP nº 7, de 9 de fevereiro de 2011, ou seja, Etanol Hidratado Combustível (EHC) com teor alcoólico entre 92,5-93,8 °INPM. Observou-se que, para o destilado, a concentração de alimentação e a vazão de alimentação, ambas na forma quadrática, são significativas, isto é, há a influência dessas duas variáveis na obtenção de etanol com maior teor alcoólico, porém não se conseguiu alcançar o padrão estabelecido pela Resolução da ANP. Para o produto de fundo, constatou-se que nem a concentração, nem a vazão de alimentação influenciam no seu teor alcoólico, possivelmente pelo desenho da coluna estudada.

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Regarding the fermenting agent, yeast to Saccharomyces cerevisiae, with high potential for ethanol production, and Saccharomyces kudriavzevii, a notable producer of glycerol, present interesting and required characteristics in the fermented beverage industry. Thus, the present work followed a central rotational experimental planning and a common factorial planning to stipulate the concentration of the strains of Saccharomyces cerevisiae T-73 and Saccharomyces kudriavzevii CR-85, in order to understand how the interaction between the yeasts occurs ethanol, biomass and glycerol responses. From the DCCR, it was not possible to obtain significant models, since experiment 5 where there was pure CR-85 strain did not produce ethanol and glycerol. From these results, it was followed by common factorial planning, in which mathematical models could be obtained for the prediction of ethanol, biomass and glycerol production. It was also possible to identify that the assay with the highest concentration of CR-85 had an increase of glycerol, and the assay with the highest ethanol production was one that contained a slightly higher content of T-73 compared to CR-85. As for the volatile compounds, isoamyl alcohol was identified, responsible for the aromas in the food industry, as well as ethyl acetate, considered an ester acetate that gives the drinks fruit aromas. This research also presents details of the kinetics of growth, substrate consumption and production of Saccharomyces cerevisiae T-73 and Saccharomyces kudriavzevii CR-85 yeast products, in which the characteristics inherent to each yeast can influence the behavior of the kinetic parameters, characterizing the need to deepen studies on the metabolism of these yeasts. / A produção de fermentados alcoólicos a partir de frutas é uma alternativa atrativa para indústria de alimentos, pois esse tipo de bebida tem recebido forte aceitação por parte dos consumidores. As mudanças climáticas e a busca por vinhos com menor teor alcoólico, concentrações de glicerol mais baixas e melhores aromas, levaram a estudos em co-culturas de leveduras. O Brasil, apresenta-se como um dos maiores produtores mundiais de frutas, incluindo a fruticultura tropical. O bioma Cerrado concentra uma grande variedade de espécies frutíferas com características organolépticas interessantes, entre as espécies típicas do Cerrado, Eugenia dysenterica DC, conhecida popularmente como Cagaita, já é utilizada na fabricação de doces, geleias, sorvetes, refrescos, sucos e licores. Com relação ao agente fermentador, a levedura a Saccharomyces cerevisiae, com alto potencial para produção de etanol, e Saccharomyces kudriavzevii, notável produtora de glicerol, apresentam caraterísticas interessante e requerida na indústria de bebidas fermentadas. Dessa forma, o presente trabalho, seguiu um planejamento experimental central rotacional e um planejamento fatorial comum para estipular a concentração das cepas de Saccharomyces cerevisiae T- 73 e Saccharomyces kudriavzevii CR-85, com intuito de entender como ocorre a interação entre as leveduras diante das respostas etanol, biomassa e glicerol. A partir do DCCR, não foi possível obter modelos significativos, visto que o experimento 5 onde havia cepa pura de CR-85 não produziu etanol e glicerol. A partir desses resultados, seguiu com planejamento fatorial comum, na qual, pôde-se obter modelos matemáticos para a predição da produção de etanol, biomassa e glicerol. Conseguiu-se também identificar que o ensaio com maior concentração de CR-85, houve um acréscimo de glicerol, e o ensaio com maior produção de etanol foi aquele que continha um teor ligeiramente superior de T-73 comparada a CR-85. Quantos aos compostos voláteis, foram identificados álcool isoamílico, responsável pelos aromas na indústria de alimentos, bem como acetato de étila, considerado um éster de acetato que confere a bebidas aromas frutais. Esta pesquisa ainda apresenta o detalhamento da cinética de crescimento, consumo de substrato e produção de produtos da levedura Saccharomyces cerevisiae T-73 e Saccharomyces kudriavzevii CR-85, nas quais, as características inerentes a cada levedura podem influenciar no comportamento dos parâmetros cinéticos, caracterizando a necessidade de aprofundamento de estudos no metabolismo dessas leveduras.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Hymenaea martiana Hayne is an arboreal species known as "Jatobá" or "Jatobá-da-mata". It is a typical plant of Cerrado and Caatinga biomes, the latter being the only exclusively Brazilian biome and much of its biological heritage can not be found anywhere else on the planet. The plants Hymenaea genus are commonly used in Brazilian traditional medicine for the treatment of inflammation, bacterial infections, rheumatism and anemia. The plant extracts have substances produced by the secondary metabolism, with ability to inhibit bacteria and other microorganisms. The molecules present in plant extracts, such as phenolic compounds, alkaloids, flavonoids and terpenes are active against viruses, bacteria and fungi. One of the main challenges of traditional food production is to ensure the safety. The unpasteurized milk has been a vehicle of foodborne diseases. This product and its derivatives have often been implicated in food poisoning Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Salmonella spp. The aim of this study was to use Jatobá extract, identify compounds and evaluate their antimicrobial activity. The organic material was collected, and then the ethanolic extract prepared, which was analyzed by HPLC-DAD. From the HPLC-DAD analysis, it was possible to identify rutin (106 μg/mg) as one of the major compounds of the locust tree leaf extract. For the ethanol extract of H. martiana sheets were antimicrobial activity against strains of Staphylococcus aureus ATCC® 25923, E. coli ATCC® 35218 and S. enterica subsp. enterica serovar Choleraesuis ATCC® 10708 being the minimal bacterial concentration of 125.3 μg/mL, 781.2 μg/mL and 1562.5 μg/mL respectively. For antimicrobial tests in vivo it was observed that the extract possesses bactericidal power in the concentration of 102 CFU/mL. Thus the leaf extract of Jatobá has potential for use in reducing microbial load of milk for the production of cheese curds, in order to reduce diseases transmitted by food. / Hymenaea martiana Hayne é uma espécie arbórea conhecida como ―Jatobá‖ ou ―Jatobá-da-mata‖. É uma planta típica dos biomas cerrado e caatinga, sendo este último o único bioma exclusivamente brasileiro e grande parte do seu patrimônio biológico não pode ser encontrado em nenhum outro lugar do planeta. As plantas do gênero Hymenaea são comumente utilizadas na medicina tradicional brasileira para o tratamento de processo inflamatório, infecções bacterianas, reumatismo e anemia. Os extratos vegetais possuem substâncias produzidas pelo metabolismo secundário, com capacidade de inibir bactérias e outros micro-organismos. As moléculas presentes nos extratos vegetais, como os compostos fenólicos, alcaloides, flavonóides e terpenos são ativos contra vírus, bactérias e fungos. Um dos principais desafios da produção tradicional de alimentos é garantir a segurança dos mesmos. O leite não pasteurizado tem sido um veículo de doenças de origem alimentar. Este produto e seus derivados têm sido frequentemente implicados na intoxicação alimentar por Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Salmonella spp. O objetivo desse estudo foi usar extrato de jatobá, identificar os compostos presentes e avaliar sua atividade antimicrobiana. O material biológico foi coletado e a seguir preparado o extrato etanólico, o qual foi analisado por meio CLAE-DAD. A partir da análise de CLAE-DAD, foi possível identificar a rutina (106 μg/mg) como um dos compostos majoritários do extrato de folhas do jatobá. Para o extrato etanólico das folhas de H. martiana houve atividade antimicrobiana frente às cepas de Staphylococcus aureus ATCC® 25923, E. coli ATCC® 35218 e S. enterica subsp. enterica serovar Choleraesuis ATCC® 10708 sendo a concentração bacteriana mínima de 125,3 μg/mL, 781,2 μg/mL e 1.562,5 μg/mL respectivamente. Para os testes antimicrobianos in vivo observou-se que o extrato possui poder bactericida na concentração de 102 UFC/mL. Dessa forma o extrato de folhas do Jatobá possui potencial para o uso na redução da carga microbiana do leite para à produção de queijo coalho, visando à redução de doenças veiculadas por alimentos.