Researches are done with the aim of select yeast strains that plays a differentiated role in the process of alcoholic fermentation, with the purpose of improve the performance in the ethanol production and decrease the productions costs. In this work it was studied the application of Saccharomyces cerevisiae yeasts with flocculent features in fed batch reactor. It was evaluated the fermentative capacity of six strains of flocculent yeasts. The yeast C2/00 was involved in higher productivity and yield in ethanol compared to other yeasts tested. After it was studied the alcoholic fermentation in fed batch reactor using the yeast C2/00. The fermentations were performed at 32°C and initial pH adjusted in 4.5. The process was optimized in sucrose concentration of 170 g/L, cell concentration in the inoculum of 40% (v/v) and filling time of 6 hours, it is obtaining a yield of 92.20% in relation to the theoretical one, productivity of 6.01 g/L.h and residual sucrose of 42.84 g/L in 10.5 hours of fermentative process. It was studied the influence of cells recirculation during the fermentative process and the influence of initial concentration of ethanol and substrate in inoculum on the fed batch process with the aim of improve the productivity and reduce the residual sugar. From of this study it was obtained 92.75% of yield, 9.26 g/L.h of productivity, 2.9 g/L of residual sucrose concentration and the ethanol concentration produced was 83.37 g/L in 9 hours of fermentative process. The inhibition by the substrate and product model to the kinetics of alcoholic fermentation was proposed. The parameters of model were calculated by means of nonlinear adjust to the experimental results of growth of yeast, substrate consumption and formation of product to the batch reactor. The maximum specific speed of growth was 0.103 h-1 with KI and Ks equal to 109.86 and 30.24 g/L, respectively. With the experimental results of fed batch reactor and fed batch with recycle, it can be noted a good fit to the model proposed, resulting in a maximum specific velocity of growth of 0.080 h-1 to the process in fed batch without recycle and 0.182 h-1 to the fed batch process with recycle of fermentative media. The ethanol concentration in which the production of it is completely inhibited (P max) was 110 gethanol /L , approximately 13.92% (v/v). For the result of maximum concentration of product that inhibits fully the microorganisms growth (Pmax) was 12% (v/v), corresponding to 94.8 g/L of ethanol. The specific velocity of sedimentation (SVS) to the yeast C2/00 in pH 5 was 0.240 min-1 and the sedimentation rate of the test beaker was 0.444 cm/min. The alcoholic fermentation, using the flocculent yeast Saccharomyces cerevisiae in fed batch reactor with recycle of fermentative media provided higher productivity and yields when compared to the reported data by literature, in which used batch reactor or fed batch without recycle of fermentative media. / Com o objetivo de melhorar o desempenho na produção de etanol e diminuir os custos de produção, pesquisas são realizadas no intuito de selecionar linhagens de leveduras que vêm sendo diferenciadas no processo de fermentação alcoólica. Neste trabalho estudou-se a aplicação de leveduras Saccharomyces cerevisiae com características floculantes em reator batelada alimentada. Avaliou-se a capacidade fermentativa de seis cepas de leveduras floculantes. A levedura C2/00 foi a gerou maiores produtividade e rendimento em etanol em comparação às outras leveduras testadas. Posteriormente, estudou-se a fermentação alcoólica em processo batelada alimentada utilizando a levedura C2/00. As fermentações foram realizadas a 32°C e pH inicial ajustado em 4,5. O processo foi otimizado com concentração de sacarose de 170 g/L, concentração celular no inóculo de 40% (v/v) e tempo de enchimento de 6 horas, obtendo-se um rendimento de 92,20% em relação ao teórico, produtividade de 6,01 g/L.h e sacarose residual de 42,84 g/L em 10,5 horas de processo fermentativo. Com o intuito de melhorar a produtividade e reduzir o açúcar residual foi estudada a influência da recirculação de células durante o processo fermentativo e a influência da concentração inicial de etanol e substrato no inóculo no processo em batelada alimentada. A partir deste estudo obteve-se 92,75% de rendimento, 9,26 g/L.h de produtividade, 2,9 g/L de concentração de sacarose residual e a concentração de etanol produzido foi de 83,37 g/L em 9 horas de processo fermentativo. Foi proposto o modelo de inibição pelo substrato e produto para a cinética da fermentação alcoólica. Os parâmetros do modelo foram calculados por meio de ajuste não linear aos resultados experimentais de crescimento de leveduras, consumo de substrato e formação de produto para o reator batelada. A velocidade específica máxima de crescimento foi de 0,103 h-1 com KI e Ks iguais a 109,86 e 30,24 g/L, respectivamente. Com os resultados experimentais do reator batelada alimentada e batelada alimentada com reciclo, constatou um bom ajuste do modelo proposto, resultando em uma velocidade específica máxima de crescimento de 0,080 h-1 para o processo em batelada alimentada sem reciclo e 0,182 h-1 para o processo batelada alimentada com reciclo de meio fermentativo. A concentração máxima de etanol na qual a produção do mesmo foi completadamente inibida (P máx) foi de 110 getanol /L , aproximadamente 13,92% (v/v). No entanto a concentração máxima de produto que cessa totalmente o crescimento do micro-organismo (Pmáx) foi de 12% (v/v), correspondendo a 94,8 g/L de etanol. A velocidade específica de sedimentação (VES) para a levedura C2/00 em pH 5 foi de 0,240 min-1 e a velocidade de sedimentação pelo teste da proveta foi de 0,444 cm/min. A fermentação alcoólica, utilizando a levedura floculante Saccharomyces cerevisiae em reator batelada alimentada com reciclo de meio fermentativo forneceu maior produtividade e rendimentos quando comparados a dados reportados pela literatura, nos quais utilizaram reator batelada ou batelada alimentada sem reciclo de meio fermentativo. / Doutor em Engenharia Química

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This work presents the electrochemical study of the chemically modified electrode with carbon nanotubes (CNT) and nanostructured zinc oxide aiming the selective and sensitive detection and quantification of phenolic compounds, such as dopamine (DA), hydroquinone (HQ) and tert-butylhydroquinone (TBHQ). Two types of CNTs of different diameters (110-170 nm x 5-9 μm e 6-9 nm x 5 μm), as well as ZnO nanoparticles of three different morphologies (nanoflower, spherical, and irregular morphologies), were evaluated in the formation of a composite material applied to the electrochemical oxidation of DA, HQ and TBHQ by cyclic voltammetry. First, the CNTs were characterized by Raman spectroscopy in order to verify the relation of structural defects with CNT diameter, and X-ray diffraction to verify the possible presence of metals into the CNTs, which can present electrocatalysis effect. The active area was estimated applying the Randles-Sevcik equation for the reversible electrochemical system, [Fe(CN)₆]3−/[Fe(CN)₆]4−, using an unmodified glassy carbon, and modified with CNT and with CNT/ZnO composite, which presented the higher active area. The composite formed by ZnO and CNT of higher diameter resulted in higher oxidation currents for the studied compounds. Scanning electron microscopy measurements were performed in order to characterize the morphologies of ZnO and the respective CNT/ZnO composites and correlated with the electrochemical activity of the different modified surfaces. Nanoflower-shape ZnO (ZnO A) resulted in a faster alternative way for charge transfer, which resulted in higher currents in comparison with spherical (ZnO B) and irregular (ZnO C) ZnO structures. A linear relation of the anodic and cathodic currents in function of the square root of scan rate values was verified, which indicates the limiting step in all the electrochemical processes is diffusional. It was observed in cyclic voltammetry measurements that the pH of solutions influenced the ΔE values for each analyte, and the lowest values were observed in 0.1 mol L-1 perchloric acid, which indicates higher electrochemical reversibility. Finally, the modified electrode was evaluated using batch-injection analysis (BIA) using 0.1 mol L-1 perchloric acid as electrolyte for the determination of HQ, TBHQ and DA. Applying the constant potential of 0.6 V, this system presented wide linear range (2-1000 μmol L-1) for the three analytes, with detection and quantification limits in the range of 0,01 0,14 μmol L-1 and 0,04 0,47 μmol L-1, respectively. The BIA method presented satisfactory repeatability with RSD value lower than 1.6%, elevated analytical frequency (85 h-1) and increase in sensitivity up to 130 times in comparison with the bare glassy carbon electrode. The prepared chemically modified electrodes presented special characteristics such as elevated sensitivity and stability for the determination of phenolic compounds and, therefore, open new perspectives to the analysis of clinical, pharmaceutical and environmental interests. / Este trabalho apresenta o estudo eletroquímico de eletrodo quimicamente modificado (EQM) com nanotubos de carbono (NTC) e óxido de zinco nanoestruturado visando à detecção e quantificação seletiva e sensível de compostos fenólicos, como dopamina (DA), hidroquinona (HQ) e terc-butilhidroquinona (TBHQ). Dois tipos de NTCs de diferentes diâmetros (110-170 nm x 5-9 μm e 6-9 nm x 5 μm), assim como nanopartículas de ZnO com três morfologias diferentes (nanoflor, esférica e morfologia irregular), foram avaliados na formação de um material compósito aplicado à oxidação eletroquímica de DA, HQ e TBHQ por voltametria cíclica. Primeiramente os NTC foram caracterizados por espectroscopia Raman, para verificar a relação do diâmetro dos NTC com os defeitos estruturais do material, e por difração de raios X, para verificar a possível presença de metais nos NTCs, os quais poderiam estar auxiliando em uma possível eletrocatálise nas amostras analisadas. A área ativa do eletrodo foi estimada aplicando a equação de Randles-Sevcik para o sistema redox reversível, [Fe(CN)₆]3−/[Fe(CN)₆]4−, utilizando o eletrodo de carbono vítreo (GCE) não modificado, GCE modificado com NTC e modificado com o compósito NTC/ZnO, e observou-se maior área ativa para os eletrodos modificados com NTC/ZnO. O compósito formado entre ZnO e NTC de maior diâmetro resultou em maiores correntes de oxidação para os compostos estudados. Foram feitas análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com o intuito de caracterizar as morfologias do ZnO e do compósito de NTC/ZnO a fim de correlacionar as morfologias com a atividade eletroquímica nas diferentes superfícies modificadas. O ZnO em forma de nanoflor (ZnO A) resultou num caminho alternativo mais rápido para o transporte de carga, o que resultou em maior corrente em relação a morfologia esférica (ZnO B) e irregular (ZnO C). Verificou-se também uma relação linear entre as correntes de pico anódica e catódica e a raiz quadrada da velocidade de varredura indicando que a etapa determinante de todos os processos eletroquímicos estudados é difusional. Observou-se nos voltamogramas cíclicos que o pH da solução tem influência na variação dos valores de ΔE de cada analito, sendo que estes valores foram sempre menores em ácido perclórico 0,1 mol L-1, o que indica maior reversibilidade eletroquímica. Ao final, o eletrodo modificado foi avaliado em sistema de análise por injeção em batelada (BIA) com detecção amperométrica empregando ácido perclórico 0,1 mol L-1 como eletrólito para a determinação de HQ, TBHQ e DA. Aplicando o potencial constante de 0,6 V, este sistema apresentou uma elevada faixa linear (2-1000 μmol L-1) para os analitos, com limite de detecção e quantificação nas faixas de 0,01 0,14 μmol L-1 e 0,04 0,47 μmol L-1, respectivamente. O método BIA apresentou repetibilidade satisfatória com desvio padrão relativo inferior a 1,6 %, elevada frequência analítica (85 h-1) e ganho de sensibilidade em até 130 vezes em comparação ao GCE não modificado. Os EQMs preparados apresentam características diferenciadas tais como elevada sensibilidade e estabilidade para a determinação de compostos fenólicos e, portanto, abre novas perspectivas para a análise de amostras de interesse clínico, farmacêutico e ambiental. / Mestre em Química

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3039736 bytes, checksum: b5085a1b7abd18466b736a0a3c3e8de7 (MD5) Previous issue date: 2012-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study proposes a digital image-based flow-batch analyzer (DIB-FBA) for the determination of Al(III) and Cr(VI) in waters. The proposed DIB-FBA uses a webcam with CCD sensor for acquisition of the images generated according to the RGB (Red-Green-Blue) colour system. The method for determination of Al(III) is based on reaction of this ion with quercetin and cetyltrimethylammonium bromide, yielding a yellow complex with maximum absorption at 428 nm. Chromium(VI) determination is accomplished by reaction of this ion with 1,5-diphenylcarbazide, whose product is a violet complex with maximum absorption at 548 nm. All calibration solutions were prepared in-line, and all analytical processes completed by simply changing the operational parameters in the DIB-FBA control software. The linear response ranges from 10 to 600 μg L−1 for Al (III) and from 10 to 300 μg L−1 for Cr (VI). Linear models for analytical curves were validated using ANOVA, F-test for lack of fit and residual plots. The limits of detection and sampling rates were estimated as 3,97 μg L−1 and 137 h−1, for Al(III) and 3,40 μg L−1 and 134 h−1, for Cr(VI), respectively. DIB-FBA performance was compared with the reference methods for determination of both analytes, and no statistically significant difference was observed between results by applying the paired t-test at a 95% confidence level. / Esse estudo propõe um analisador fluxo-batelada baseado em imagem digital (DIB-FBA) para determinação de Al(III) e Cr(VI) em águas. O DIB-FBA utiliza uma webcam com sensor CCD para a aquisição das imagens geradas de acordo com o sistema de cor RGB (Red-Green-Blue). O método para a determinação de Al(III) baseia-se na reação com quercetina e o brometo de cetiltrimetilamônio, produzindo um complexo amarelo com máximo de absorção em 428 nm. A determinação de cromo é baseada na reação do íon Cr(VI) com 1,5-difenilcarbazida, cujo o produto é um complexo de coloração violeta com máximo de absorção em 548 nm. Todas as soluções de calibração foram preparadas in-line e todos os processos analíticos foram realizados simplesmente mudando os parâmetros operacionais do aplicativo de controle do DIB-FBA. A resposta linear para o Al(III) se estende de 10 a 600 μg L−1 e para o Cr(VI) de 10 a 300 μg L−1. Os modelos lineares das curvas analíticas foram validados por intermédio de ANOVA, teste F para falta de ajuste e da análise gráfica dos resíduos deixados pelos modelos. Os limites de detecção e as frequências analíticas foram estimadas como sendo, respectivamente, 3,97 μg L−1 e 137 h−1, para o Al(III) e 3,40 μg L−1 e 134 h−1, para o Cr(VI). Os resultados da aplicação do DIB-FBA foram comparados com os obtidos empregando os respectivos métodos de referência. Constatou-se que não existe nenhuma diferença estatisticamente significativa entre os resultados, aplicando o teste t-pareado ao nível de confiança de 95%.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 5236156 bytes, checksum: bb419d4ddca1889deb0fe27fbd777c26 (MD5) Previous issue date: 2012-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work introduces the monosegmented flow-batch (MSFB) analysis concept. This system combines favourable characteristics of both flowbatch and the monosegmented analysers, allowing use of the flow-batch system for slow reaction kinetics without impairing sensitivity or sampling throughput. The MSFB was evaluated during spectrophotometric determination of boron in plant extracts, which is a method that involves a slow reaction between boron and azomethine-H. All standard solutions were prepared in-line, and all analytical processes completed by simply changing the operational parameters in the MSFB control software. The limit of detection was estimated at 0.008 mg L−1. The measurements could be performed at a rate of 120 samples per hour with satisfactory precision. The proposed MSFB was successfully applied to analyse 10 plant samples and the results are in agreement with the reference method at a 95% level of confidence. / Esse trabalho introduz o conceito fluxo-batelada monossegmentado (monosegmented flow-batch - MSFB). Esse sistema combina as características favoráveis do sistema fluxo-batelada (flow-batch analysis FBA) e do fluxo monossegmentado (monosegmented flow analysis MSFA), permitindo o uso do FBA em reações de cinética lenta sem prejuízo na sensibilidade ou na frequência de amostragem. O MSFB foi avaliado durante a determinação espectrofotométrica de boro em extrato de plantas, baseado no método que envolve a reação lenta entre o boro e a azometina-H. Todas as soluções padrão foram preparadas in-line e todos os processos analíticos foram realizados por simples mudanças nos parâmetros operacionais do software de controle do MSFB. O limite de detecção foi estimado em 0,008 mg L-1. As medidas foram executadas com frequência analítica de 120 amostras por hora, com precisão satisfatória. O MSFB foi aplicado com sucesso na análise de 10 amostras de extratos plantas e os resultados foram equivalentes aos obtidos pelo método de referência, ao nível de 95% de confiança estatística.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1275793 bytes, checksum: 6f184080723f11f294f29a4ddad08f39 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this study a flow-batch analyzer (FBA) was utilized and its performance was evaluated for the determination of Fe(III) in edible without external pretreatment. The FBA method uses the reaction between Fe(III) and thiocyanate in organic medium. The formed red complex was monitored by employing a light emitting diode (LED, λmax = 520 nm) and a phototransistor linked to the mixing chamber by optical fibers. All standard solutions were prepared in-line and all analytical processes were carried out by simply changing the operational parameters in FBA control software. Comparing with the reference method, no statistically significant differences were observed when applying the paired t-test at a 95% confidence level. For the three types of samples studied the estimated standard deviation was less than 0.03 mg kg-1 (n = 3). The analytical frequency was 95 h-1, the limit of detection was 0.004 mg kg-1 and the limit of quantification was 0.013 mg kg-1. The recovery study shows results between 98.4% and 104.2%. The FBA method showed better analytical features when compared with previous automatic flow methods. Thus, the automated method proposed is potentially useful as an alternative for the determination of other ions in similar samples or in other viscous matrices without external pretreatment. / Neste estudo, um analisador em fluxo-batelada (FBA) foi desenvolvido e seu desempenho foi avaliado na determinação de Fe (III) em óleos comestíveis sem pré-tratamento da amostra. O método utiliza a reação entre os íons Fe(III) e o tiocianato solubilizado em meio orgânico. O complexo vermelho formado foi monitorado utilizando um diodo emissor de luz (LED, λmax = 520 nm) e um fototransistor acoplados ao interior da câmara de mistura por meio de fibras ópticas. As soluções-padrão foram preparadas em linha e todas as etapas de análise foram efetuadas através de simples alterações nos parâmetros operacionais no programa de gerenciamento do sistema. Ao comparar os resultados obtidos com o método proposto e com o de referência, não foram observadas diferenças estatisticamente significativas ao se aplicar o teste t pareado com nível de confiança de 95%. Para os três tipos de amostras em estudo o desvio-padrão relativo estimado foi menor que 0,03 mg kg-1 (n = 3). A frequência analítica foi de 95 h-1, o limite de detecção foi 0,004 mg kg-1 e o limite de quantificação foi de 0,013 mg kg-1. Estudos com amostras fortificadas mostraram resultados de recuperação entre 98,4% e 104,2% para ambas as matrizes. De modo geral, o método proposto apresentou melhor desempenho analítico quando comparado com analisadores em fluxo automático anteriores. Assim, o método automático proposto é potencialmente útil como uma alternativa para a determinação de outros íons em amostras semelhantes aos óleos investigados ou em outras matrizes viscosas sem necessidade de um pré-tratamento.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4173293 bytes, checksum: b97bdde9738a247557cc099fc80a29af (MD5) Previous issue date: 2014-04-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, a novel chemiluminescence method using flow-batch analysis for the determination of iron in viscous samples (edible oil, lubricating oil and biodiesel) employing cadmium telluride quantum dots (CdTe QDs) with detection by digital images from webcam was developed. The analytical method proposed a novel strategy includes a pretreatment of the sample that constitutes on-line availability of total iron by acid extraction in one step. In the automatic pre-treatment, a new strategy was developed for chemiluminescent emission, whereby the available analyte was oxidized to Fe(III) in the presence of dichromate ions and reduced to Fe(II) by direct oxidation of CdTe QDs, allowing promote chemiluminescent emission of these nanocrystals. The influence of the size and concentration QDs in this system was estimated revealing a higher sensitivity and selectivity for the small crystals obtained (1.65 nm). Concerning the flow-batch analysis a new mixing chamber was developed in polytetrafluoroethylene (PTFE) provided with quartz windows in order to allow luminescent probes online. A novel management program the automatic system was developed enabling rapid acquisition and efficient handling of digital images without the need to use another program to tratamendo the information obtained. For the construction of the analytical curve-based mathematical model in the RGB color values was used, therefore, considered the norm of vectors in response. The limit of detection and relative standard deviation were calculated to be 0.66 μg mL 1 and < 1.5 % (n = 3), respectively. The analysis of interfering was successful for the major ions present in solution, revealing significant percentage interference (≤ 5 %). The precision of the method was evaluated by recovery test (97.5 to 103.3 %). The robustness of the method was evaluated by intra- and inter- day comparison of the results obtained and using the reference method with detection by atomic absorption graphite furnace at a 95% level of statistical confidence. Finally, the system showed quite satisfactory analytical frequency (43 h 1) and considerably reducing the consumption of chemicals. Thus, it is demonstrated appreciably the viability of new chemiluminescent method, thus allowing the development of new analytical strategies employing potentially useful quantum dots, automation and digital images. / Neste trabalho de pesquisa foi desenvolvido um novo método quimiluminescente em fluxo-batelada para determinação de ferro total em matrizes viscosas (óleo comestível, óleo lubrificante e biodiesel) empregando pontos quânticos de telureto de cádmio (PQs de CdTe) com detecção por imagens digitais via webcam. O método analítico proposto inclui uma nova estratégia de pré-tratamento da amostra que consiste na disponibilização on-line do ferro total por meio de extração ácida em fase única. Além do pré-tratamento automático, uma nova estratégia para emissão quimiluminescente foi desenvolvida, através da qual todo o analito disponível foi oxidado para Fe(III) na presença de íons dicromato e reduzido para Fe(II) mediante o processo de oxidação direta dos PQs de CdTe, o que permitiu promover a emissão quimiluminescente desses nanocristais. A influência do tamanho e concentração dos PQs nesse sistema foi avaliada revelando uma maior sensibilidade e seletividade para os cristais obtidos de menor dimensão (1,65 nm). Concernente ao sistema automático fluxo-batelada uma nova câmara de mistura foi desenvolvida em politetrafluoretileno (PTFE) provida de janelas de quartzo com o objetivo de permitir detecções luminescentes on-line. Um novo programa de gerenciamento do sistema automático foi desenvolvido permitindo uma rápida aquisição e eficiente tratamento das imagens digitais, sem a necessidade de empregar qualquer outro programa para o tratamento da informação obtida. Para a construção da curva analítica foi utilizado um modelo matemático baseado nos valores de cor RGB, sendo assim, considerada a norma dos vetores como resposta. O limite de detecção e o desvio padrão relativo foram calculados em 0,66 μg L 1 e < 1,5 % (n = 3), respectivamente. A análise de interferentes foi realizada com êxito para os principais íons presentes em solução, não revelando interferência percentual significativa (≤ 5%). A exatidão do método foi avaliada através do teste de recuperação (97,5 103,3 %). A robustez do método foi avaliada por comparação intra- e inter-dia dos resultados obtidos e empregando o método de referência com detecção por absorção atômica em forno de grafite em um nível de 95% de confiança estatística. Por fim, o sistema apresentou frequência analítica bastante satisfatória (43 h 1) e redução considerável do consumo de produtos químicos. Desta forma, é demonstrado de modo apreciável a viabilidade do novo método quimiluminescente, permitindo assim, o desenvolvimento de novas estratégias analíticas potencialmente úteis empregando pontos quânticos, automação e imagens digitais.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2308276 bytes, checksum: 30fe5bd9f0346db5777a9c5983218c0f (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Sulfites are chemical additives major role in the beverage industry, however, the excessive use of these additives can cause disease and its limit is a maximum of 0,7 mg/kg of body weight per day SO2. This study proposes a micro-batch-flow analyser (μFBA) for photometric determination of sulphites in beverages. The μFBA was built from the commercial urethane-acrylate resin and polymerized exhibiting photo of ultra-violet radiation. The photometric method for the determination of sulfites in beverages based on the reaction of salts of sulfites in an acid medium with formaldehyde solution subsequently reacted with pararosaniline hydrochloride solution giving finally, a complex of violet color with maximum absorption at 565 nm. The linear model of the calibration curve was validated by ANOVA, residual plot and left by the F test model. The detection limit was 0,08 mg L-1 and the relative standard deviation less than 1,5% (n = 3). A test precision assessed by recovery test (96,8% to 102,6%) was performed. The μFBA is potentially useful as an alternative to sulfites photometric determinations as parameters of quality of beverage and yield of 240 samples per hour, producing low consumption of sample and reagents. The results obtained by the proposed μFBA compared to the conventional method, no statistically significant differences in applying paired with a confidence level of 95% t-test / Os sulfitos são aditivos químicos com grande atuação na indústria de bebidas, entretanto o uso desses aditivos em excesso podem causar patologias e seu limite encontra-se no máximo de 0,7 mg/kg de SO2 peso corpóreo por dia. Esse estudo propõe um microanalisador em fluxo batelada (μFBA) para determinação fotométrica de sulfitos em bebidas. A microcâmara do μFBA foi construído a partir da resina comercial uretana-acrilato e polimerizado em fotoexpositora de radiação ultra-violeta. O método fotométrico para determinação de sulfitos em bebidas baseou-se na reação dos sais de sulfitos, em meio ácido, com solução de formaldeído que posteriormente reagiu com a solução de cloridrato de pararosanilina originando, por fim, um complexo de cor violeta com absorção máxima em 565 nm. O modelo linear da curva analítica foi validada através da ANOVA, gráfico dos resíduos e teste F deixados pelo modelo. O limite de detecção foi de 0.08 mg L-1 e o desvio padrão relativo inferior a 1,5% (n = 3). Foi realizado um teste de precisão avaliada através do teste de recuperação (96,8% a 102,6%). O μFBA é potencialmente útil como uma alternativa para determinações fotométricas de sulfitos como parâmetros de qualidade de bebidas e rendimento de 240 amostras por hora, gerando baixo consumo de amostra e reagentes. Os resultados obtidos pelo μFBA proposto comparado ao método convencional, não apresentou diferenças estatisticamente significativas na aplicação do teste t pareado com nível de confiança de 95%

Avaliou-se o desempenho do reator anaeróbio em batelada seqüencial com biomassa imobilizada (ASBBR) no tratamento de soro de queijo quanto submetido a diferentes estratégias de alimentação e cargas orgânicas volumétricas (COV). O reator operou com agitação mecânica através de impelidor do tipo hélice na rotação de 500 rpm. Um volume de 2 litros foi alimentado por ciclo com 1 litro de volume residual, totalizando 3 litros. O substrato utilizado foi soro de queijo desidratado reconstituído. Suplementou-se o sistema com NaHCO3 na razão de 50% NaHCO3/DQO. Foram testadas as seguintes COVs: 2, 4, 8 e 12 gDQO/l.d. Para ciclos de 8 horas e em cada COV, três estratégias de alimentação foram testadas: (a) operação em batelada com ciclo de 8 horas, (b) batelada alimentada de 2 horas (c) batelada alimentada de 4 horas. Na COV de 2 gDQO/l.d, a conversão de matéria orgânica como DQO em amostras filtradas foi de 92, 96 e 91% para as estratégias de alimentação (a), (b) e (c), respectivamente. Para a COV de 4 gDQO/l.d, o desempenho foi de 94, 97 e 93%, respectivamente. Para a COV de 8 gDQO/l.d houve redução nas eficiências de conversão a 83, 85 e 86%, respectivamente. O aumento da COV para 12 gDQO/l.d, resultou na redução em eficiências de 72, 73 e 81%, respectivamente. Os perfis durante os ciclos da concentração de ácidos voláteis totais mostraram que, apesar do aumento gradual com o tempo de enchimento aumentando, nenhuma diferença significativa foi detectada em termos dos seus valores máximos. Foi observada a redução de ácido propiônico como conseqüência do aumento do tempo de enchimento. Assim, para COV de 2 e 4 gDQO/l.d, a estratégia de alimentação (b) proporcionou maiores eficiências de conversão e estabilidade operacional, enquanto que este comportamento foi observado na estratégia de alimentação (c) para os valores de COV de 8 e 12 gDQO/l.d. / The performance of an anaerobic sequencing batch biofilm reactor (ASBBR) treating cheese whey was evaluated when subjected to different feeding strategies and volumetric organic loads (VOL). The reactor operated under mechanical stirring provided by helix impellers at rotor speed of 500 rpm. A volume of 2 l was fed per cycle with 1 l of residual volume, totalizing 3 l. Reconstituted dehydrated cheese whey was used as substrate. NaHCO3 was supplemented at a ratio of 50% NaHCO3/COD. The following VOLs were tested: 2, 4, 8 and 12 gCOD/l.d. For 8-h cycles and each value of VOL three feed strategies were tested: (a) batch operation with 8-h cycle; (b) 2-h fed-batch operation; and (c) 4-h fed-batch. In the VOL of 2 gCOD/l.d, organic matter conversions as COD were 92, 96 and 91%, for feeding strategies (a), (b) and (c), respectively. For the VOL of 4 gCOD/l.d, performance values were 94, 97 and 93%, respectively. For the VOL of 8 gCOD/l.d there was a reduction in conversion efficiency to 84, 85 and 86%, respectively. The increase of VOL to 12 gCOD/l.d resulted in the reduction in efficiency of 78, 73 and 81%, respectively. The profiles of total volatile acids concentration obtained during the cycles showed that despite its gradual increase with the increasingly filling time, no significant differences were detected in terms of maximum values. Reduction in proprionic acid concentration along the cycle were observed as consequence of the increase of the filling time. Thus, for VOL of 2 and 4 gCOD/l.d feeding strategy (b) provided higher conversion efficiency and operation stability. This behavior was similar to that observed for the feeding strategy (c) at the VOL of 8 and 12 gCOD/l.d.

Nesse estudo, procurou-se investigar a influência do aumento de carga orgânica em um ASBR operado a 30ºC, agitado mecanicamente e contendo microrganismos imobilizados em suporte inerte. Para tal, foi aplicado um carregamento orgânico volumétrico variando de 1,5 a 6,0 g DQO/L.dia, alimentando-se um reator construído em acrílico (5,4 L) com 2 L de água residuária sintética com concentrações de 500 a 2000 mg DQO/L com fontes de carboidrato/proteína/lipídio, em bateladas de 8 a 12 h. O sistema apresentou eficiências de remoção de material orgânico entre 73% e 88% para as condições estudadas. Entretanto, quando o reator foi alimentado com uma concentração de 2000 mg DQO/L em bateladas de 8 h, verificou-se o acúmulo de ácidos voláteis totais, refletindo na redução da eficiência de remoção de material orgânico para 55%, para amostras filtradas. Os perfis dinâmicos ao longo da batelada permitiram concluir que, para a condição com o mesmo carregamento orgânico, porém com concentrações afluentes e tempos de ciclo diferentes, a produção inicial de ácidos voláteis totais foi mais acentuada para o caso de alimentação com maior concentração. Para condições com concentrações afluentes iguais, o tempo a mais para o ciclo foi fundamental para obter-se efluente de melhor qualidade em termos de remoção de matéria orgânica. / The current study investigated the effect of increasing organic load in an ASBR operated at 30ºC with mechanical stirring and containing immobilized on inert support. Accordingly, volumetric organic loading rates ranging from 1.5 to 6.0 g COD/L.day were used by feeding an acrylic reactor (5.4 L) with 2 L of influent at concentrations of 500 to 2000 mg COD/L from wastewater containing carbohydrates, proteins and lipids in 8 and 12 h batches. Organic matter removal efficiencies between 73% and 88% were observed under the conditions investigated. However, when the reactor was fed at a concentration of 2000 mg COD/L in 8 h batches, accumulation of total volatile acids was detected, leading to a reduction in organic matter removal efficiency as low as 55% for filtered samples. The dynamic batches profiles allowed to conclude that for the same organic loading rates and different concentration influent and cycle times, the initial production of total volatile acids showed to be more pronounced for better quality effluent in terms of organic matter removal.

Um reator anaeróbio tratando esgoto sintético de baixa concentração de matéria orgânica (500 mgDQO/L-1) e enriquecido com diferentes concentrações de sulfato (razões DQO/[SO4-2] de 1,34, 0,67 e 0,34) foi submetido à diferentes estratégias de alimentação (batelada e batelada alimentada de 3 h e de 6 h). O reator operou com capacidade de 4,0 L e tratou por ciclo de 8 h um volume de 2,0 L de esgoto sintético. Desta forma, executaram-se 9 condições diferentes que foram submetidas à análise com o objetivo de investigar a influência do tempo de alimentação e da razão DQO/[SO4-2] no desempenho do sistema. A temperatura do reator foi constante em 30 ± 1°C e a agitação mecânica foi fixada em 400 rpm. Como suporte para a imobilização da biomassa foram utilizados cubos de espuma de poliuretano. Os resultados obtidos demonstraram que a operação em batelada alimentada de 3 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34 apresentou as melhores condições para a remoção de matéria orgânica (89%). Quanto à remoção de sulfato observou-se uma estagnação neste mesmo modo de operação ao aumentar a concentração de sulfato no afluente, enquanto que na operação com alimentação em batelada alimentada de 6 h, a carga de sulfato removida (CSR) cresceu linearmente. Assim, a maior carga de sulfato removida foi registrada durante o ensaio em batelada alimentada de 6 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34, no qual foram removidos 0,55 g SO4-2(L.d). Com uma razão DQO/[SO4-2] de 1,34 e um tempo de enchimento de 6 h, o reator apresentou o melhor desempenho em termos de eficiência de remoção de sulfato (71%). Em todos os ensaios o reator apresentou estabilidade, com uma produção alta de alcalinidade a bicarbonato e a concentração de ácidos voláteis se manteve em níveis adequados. / An anaerobic sequencing batch reactor treating synthetic low strength wastewater (500 mgCOD/L-1) enriched with different sulfate concentrations (COD/[SO42] ratios of 1,34, 0,67 and 0,34) was operated at different fill times (batch mode and sequencing batch mode of 3 h and 6 h fill time). The reactor operated with a capacity of 4,0 L and treated per 8-h cycle 2,0 L of synthetic wastewater. Thus, 9 different configurations resulted from this configuration and were submitted under analyses with the objective to investigate the influence of each of those parameters on the performance of the system. The reactor was operated at a constant temperature of 30 ± 1°C and an mechanical agitation rate of 400 rpm. Cubic particles of polyurethane were used as support material for anaerobic biomass immobilization. The results showed that operating the reactor with a fill time of 3 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34 was the most eficient strategy for COD removal (89%). During the same operation mode (3 h fill time) sulfate removal seemed to suffer stagnation due to the increasing sulfite concentation in the reactor, whereas with a fill time of 6 h the sulfate load removal increased linerally with increasing sulfate load. So the biggest removal, in terms of volumetric sulfate load, was obtained operating the reactor in sequencing batch mode with a fill time of 6 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34. During this test the reactor removed 0,55 gSO4-2/(L.d) of 2,29 gSO4-2/(L.d) applied on the system. Operating at a COD/[SO4-2] ratio of 1,34 and a fill time of 6 h the reactor obtained the best results in terms of sulfate removal efficiency, with 71% of the sulfate removed from the system. In the entire period of analisis the reactor showed stability with a suficient production of alkalinity to maintain the concentration of volatil acids in adequate levels.