Este trabalho apresenta a estruturação de um controle difuso, para a automação de reatores seqüenciais em batelada (RSB), no processo de remoção biológica de matéria orgânica e nitrogênio em águas residuárias domésticas, utilizando parâmetros inferenciais, pH, ORP e OD, em que as variáveis controladas foram as durações da reação aeróbia e anóxica. O experimento, em escala de bancada, foi composto por dois reatores seqüenciais em batelada, com volume útil de 10 L, no qual 6 L foram alimentados com esgoto sintético, com características de águas residuárias domésticas. O sistema de automação foi composto pela aquisição dos parâmetros eletroquímicos (pH, ORP e OD), pelos dispositivos atuadores (motor-bomba, aerador e misturador) e pelo controle predeterminado ou difuso. O programa computacional CONRSB foi implementado de forma a integrar o sistema de automação. O controle difuso, implementado, foi constituído pelos procedimentos de: normalização, nebulização, inferência, desnebulização e desnormalização. As variáveis de entrada para o controlador difuso, durante o período: aeróbio foram dpH/dt, dpH/d(t-1) e o pH ; anóxico foram dORP/dt, dORP/d(t-1) e o OD. As normalizações das variáveis crisps estiveram no universo de [0,1], utilizando os valores extremos do ciclo 1 ao 70. Nas nebulizações foram aplicadas as funções triangulares, as quais representaram, satisfatoriamente, as indeterminações dos parâmetros. A inferência nebulosa foi por meio da base heurística (regras), com amparo do especialista, em que a implicação de Mamdani foi aplicada Nessas implicações foram utilizadas dezoito expressões simbólicas para cada período, aeróbio e anóxico. O método de desnebulização foi pelo centro de áreas, que se mostrou eficaz em termos de tempo de processamento. Para a sintonia do controlador difuso empregou-se o programa computacional MATLAB, juntamente com as rotinas Fuzzy logic toolbox e o Simulink. O intervalo entre as atuações do controlador difuso, ficou estabelecido em 5,0 minutos, sendo obtido por meio de tentativas. A operação do RSB 1, durante os 85 ciclos, apresentou a relação média DBO/NTK de 4,67 mg DBO/mg N, sendo classificado como processo combinado de oxidação de carbono e nitrificação. A relação média alimento/microrganismo foi de 0,11 kg DBO/kg sólido suspenso volátil no licor misto.dia, enquadrando nos sistemas com aeração prolongada, em que a idade do lodo correspondeu aos 29 dias. O índice volumétrico do lodo médio foi de 117,5 mL/g, indicando uma sedimentação com características médias. As eficiências médias no processo de remoção de carbono e nitrogênio foram de 90,8% (como DQO) e 49,8%, respectivamente. As taxas específicas médias diárias, no processo de nitrificação e desnitrificação, foram de 24,2g N/kg SSVLM.dia e 15,5 g N/kg SSVLM.dia, respectivamente. O monitoramento, em tempo real, do pH, ORP e OD, mostrou ter um grande potencial no controle dos processos biológicos, em que o pH foi mais representativo no período aeróbio, sendo o ORP e o OD mais representativos no período anóxico. A operação do RSB com o controlador difuso, apresentou do ciclo 71 ao 85, as eficiências médias no processo de remoção de carbono e nitrogênio de 96,4% (como DQO) e 76,4%, respectivamente. A duração média do período aeróbio foi de 162,1 minutos, que tomando como referência o período máximo de 200,0 minutos, reduziu em 19,0% esses períodos. A duração média do período anóxico foi de 164,4 minutos, que tomando como referência o período máximo de 290,0 minutos, apresentou uma redução de 43,3%, mostrando a atuação robusta do controlador difuso. O estudo do perfil temporal, no ciclo 85, mostrou a atuação efetiva do controlador difuso, associada aos pontos de controle nos processos biológicos do RSB. Nesse ciclo, as taxas máximas específicas de nitrificação e desnitrificação observadas, foram de 32,7 g NO3 --N/kg sólido suspenso volátil no licor misto.dia e 43,2g NO3 --N/kg sólido suspenso volátil no licor misto.dia, respectivamente.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-10-10T15:31:37Z No. of bitstreams: 1 Luci Aderito dos Anjos Veimrober Junior.pdf: 1092568 bytes, checksum: ad49f9ae45bed026a99c5b0fa0d46db3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T15:31:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luci Aderito dos Anjos Veimrober Junior.pdf: 1092568 bytes, checksum: ad49f9ae45bed026a99c5b0fa0d46db3 (MD5) Previous issue date: 2010-09-24 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The deposition of heavy metals in aquatic environments is a growing phenomenon related to industrial processes and dump domestic use, whose production has increased significantly to meet the great demand today. The purpose of this study was to evaluate the adsorption capacity of copper in aqueous solutions by macroalgae "Sargasso" collected on the beaches of the north coast of Pernambuco. These were washed, dried in the greenhouse at ambient temperature (37 ± 1.0 ° C), crushed in a grinder of knives and classified. To optimize the process we used a 23 factorial design, in duplicate, with the central point in triplicate, to assess the influence of the amount of algae (0.05 to 0.25 g) of contact time (2 to 6 h) and pH buffer (3.0 to 5.0) with a particle size of 35 mesh seaweed and agitation at 200 rpm at biorretenção Copper. The tests were performed biosorption by placing the alga in contact with 25 mL of a solution containing 50 mg.L-1 for Cu2 + in acetate buffer 0.1 mol L-1 under the conditions of the experimental design. The concentration of Cu2 +, before and after the tests were determined by Atomic Absorption Spectrometry in Flame. The amount of copper adsorbed in mg per gram of adsorbent varied from 3.11 to 19.38. All the main variables were significant in a 95% level of confidence. From the linearization of the Langmuir equation, we obtained a maximum adsorption capacity of 1.248 mg.g-1 and an adsorption constant of 0.335 L.mg-1. The correlation coefficient (R2) between the data and the model was satisfactory (0.9645). The breakthrough curves were obtained until the entire bed was saturated by ions of the solution. The time was set according to the flow, using a time of 8 hours with a flow rate of 2.0 mL min-1 when there was a stabilization process. Algae Sargasso shown to have a high potential to remove copper from aqueous solutions. This way they can be used to control pollution of copper in aqueous media. / A deposição de metais pesados em ambientes aquáticos é um fenômeno crescente relacionado aos processos industriais e despejos de uso doméstico, cuja produção tem aumentado de forma significativa para atender à grande demanda atual. A proposta deste trabalho foi avaliar a capacidade de adsorção de Cobre em soluções aquosas por macroalgas “Sargaço” coletadas nas praias do litoral norte de Pernambuco. Estas foram lavadas, secas em casa de vegetação a temperatura ambiente (37±1,0°C),trituradas em moinho de facas e classificadas. Para otimização do processo foi utilizado um planejamento fatorial 23, em duplicata com ponto central em triplicata, para avaliar a influência da quantidade de alga (0,05 a 0,25g), do tempo de contato (2 às 6h) e do pH do tampão (3,0 a 5,0) com granulometria da alga de 35 mesh e agitação a 200 rpm na biorretenção do Cobre. Os ensaios de biossorção foram realizados colocando-se a alga em contato com 25 mL de uma solução contendo 50 mg.L-1 de Cu2+ em tampão acetato 0,1mol.L-1, nas condições do planejamento experimental. Os teores de Cu2+, antes e depois dos ensaios, foram determinados por Espectrometria de Absorção Atômica em Chama. A quantidade de Cobre adsorvido em mg por grama de adsorvente variou de 3,11 a 19,38. Todas as variáveis principais foram significativas em um nível de 95% de confiança. A partir da linearização da equação de Langmuir, foi possível obter uma capacidade máxima de adsorção de 1,248 mg.g-1 e uma constante de adsorção de 0,335 L.mg-1. O coeficiente de correlação (R2) entre os dados e o modelo foi satisfatório (0,9645). As curvas de ruptura foram obtidas até que todo o leito fosse saturado pelos íons da solução. O tempo foi definido de acordo com a vazão, utilizando-se um tempo de 8 horas com uma vazão de 2,0 mL.min-1 quando houve uma estabilização do processo. As algas Sargaço mostraram ter um alto potencial para remover Cobre de soluções aquosas. Desta forma elas podem ser utilizadas no controle de poluição de cobre em meio aquoso.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-07-31T14:52:51Z No. of bitstreams: 1 Edna Barboza de Lima.pdf: 1887608 bytes, checksum: 310d47dc918d66209fc26060683ce16f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-31T14:52:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edna Barboza de Lima.pdf: 1887608 bytes, checksum: 310d47dc918d66209fc26060683ce16f (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work utilized a flow-batch based system aiming to study the growth kinetic profile and resistance of microorganisms tested with inorganic drug cisplatin (CDDP), commonly used in cancer treatment. Aiming to reduce costs and waste production during the tests, Solenoid mini-pumps were used as fluid propulsion system. Such a device was connected to an integrated circuit ULN 2803 which was coupled to an electronic serial interface (USB 4000) to connect to computer's USB output that had the function to control the pulses of solenoid mini-pumps sent to reaction chamber. A multichannel UV-Vis spectrophotometer with a linear array of photodetectors was used as detection system. The data acquisition and control devices were obtained from program written in LABVIEW 8.5 language. Initially, the tests with Saccharomyces cerevisiae yeast were carried out to obtain their growth kinetic profile; however, the micro-organism produced a high amount of biomass and this caused interference in turbidimetric analysis, causing what we call backscattering or backscatter effect. In order to reduce interference, subsequent tests were performed with the bacterium Zymomonas mobilis, which not only produces a smaller amount of biomass but is also a non-pathogen used in cell biology. For such bacteria, it was was possible to obtain the kinetic growth profile and verify its behavior with the use of inorganic drugs cisplatin for a period of 24 hours. After this time the system presented interference and reading errors caused by the increase in cell concentration. To evaluate the CDDP-resistance profile of the Z. mobilis turbidimetric readings were performed at 600 nm in UV-Vis without the flow-batch system. The cell count of the microbial were carried out in a Neubauer chamber and Gram stain was checked on glass slides. The result from such analyzes, reaffirm the anti-mitotic action of cisplatin as well allowed the chronological elucidation of the biochemical mechanisms of the resistance against anticancer tested (CDDP). / Neste trabalho foi empregado um sistema baseado em fluxo-batelada para estudo do perfil cinético de crescimento e resistência de microrganismos na presença do fármaco cisplatina, usada comumente no tratamento de câncer. Com o intuito de minimizar a geração de resíduos, foram utilizadas mini-bombas solenoide como sistema de propulsão de fluidos. Inicialmente foram realizados testes com a levedura Saccharomyces cerevisiae para verificar o seu perfil cinético de crescimento, porém tal microrganismo produziu uma elevada quantidade de biomassa aglomerada gerando assim interferência na análise turbidimétrica, chamada de efeito backscaterring ou retroespalhamento. A fim de reduzir esse tipo de interferência, os testes posteriores, foram realizados com a bactéria Zymomonas mobilis, pois esta, mesmo produzindo uma quantidade considerável de biomassa, possui mobilidade (1 a 4 flagelos polares) o que garante melhor sua distribuição, dificultando a formação de aglomerados. Desde modo, foi possível obter o perfil cinético de crescimento e verificar seu comportamento frente ao uso da droga inorgânica cisplatina, no período de 24 h. Após esse tempo, o sistema apresentou interferências causadas pelo aumento da concentração celular. Para verificar a resistência da Z. mobilis ao agente antineoplásico (cisplatina) foram realizadas leituras turbidimétricas a 600 nm, empregando espectrofotômetro UV-Vis sem utilização do sistema fluxo-batelada. Também foram realizadas contagens microbianas em câmara de Neubauer e coloração de gram em lâminas de vidro. Os resultados obtidos com tais análises, além de reafirmar a ação anti-mitótica da cisplatina, também possibilitaram a elucidação temporal para os mecanismos bioquímicos de resistência do microrganismo testado frente ao antineoplásico em questão (CDDP).

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T15:05:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_GeraldoNazarenodeOliveira_M.pdf: 4283132 bytes, checksum: e53eb2f80fe4d082c698366125715321 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O mercado global de alimentos funcionais é estimado em 33 bilhões de dólares anuais. Um grande número de alimentos funcionais tem sido introduzido no mercado. Maior atenção tem sido dada aos carboidratos dietéticos, em especial aos frutooligossacarídeos (FOS), por possuírem características vantajosas tais como baixas calorias e estimular o aumento da população de bifidobactérias do cólon. As frutosiltransferases são as enzimas responsáveis pela produção microbiana de FOS, e a imobilização de enzimas apresenta-se como um método eficaz e econômico para a produção destas substâncias. Como a produção e aplicação de FOS ganharam grande importância comercial devido às suas propriedades funcionais favoráveis, a busca de novas fontes potenciais de frutosiltransferases passa a ser de grande importância do ponto de vista de mercado. Por este motivo, investigou-se a possibilidade de produção de frutosiltransferase, realizando-se fermentações em batelada simples por Rhodotorula sp., isolada e selecionada no Laboratório de Engenharia de Bioprocessos da FEA, UNICAMP, utilizado meios industrias pré-tratados com carvão ativado. Para isso, foram realizados dois planejamentos experimentais. Primeiramente um planejamento do tipo Plackett Burman (Screening Design) para a seleção das variáveis mais importantes do processo, seguido de um delinemaneto composto central rotacional através do qual foi possível a otimização da produtividade enzimática, obtendo-se valores de 2000 U/L.h em um meio contendo melaço com 60 g/L de ART, 70 g/L de água de maceração de milho a uma temperatura de 30 °C, 650 rpm de agitação, 1,5 vvm de aeração e um pH inicial de 4,5. Em fermentações realizadas com controle de pH (valores de pH fixos em 4,5, 5, 6 e 7) constatou-se que esta variável desempenhou um papel importante na manutenção de altos valores de atividade enzimática, uma vez que, após ocorrer uma máxima produção da enzima, não houve redução nos valores de atividade enzimática mantendo-se o valor de pH constante / Abstract: The global functional food market is estimated at 33 billion dollars per year and a great number of new functional foods have been introduced continuously to the market. A lot of attention has been given to dietary carbohydrates, in special to the fructooligosaccharides (FOS). FOS present advantageous characteristics such as low calories and stimulating effects to bifid bacterium growth, present in human gut. Fructosyltransferases (FTase) are the enzymes responsible for FOS production. An efficient and economical method for industrial production is immobilization of this enzyme. The production and application of FOS has gained great commercial importance due to its favorable functional properties. The search of new potential sources of fructosyltransferase starts to be of great importance in a market point of view. For this reason, the possibility of fructosyltransferase production, by conducting several batch fermentations with Rhodotorula sp., isolated and selected in the Laboratory of Bioprocess Engineering at FEAUNICAMP was investigated. Fermentations were realized using industrial by-products pretreated with activated carbon. In order to analyze the obtained results, two experimental designs were carried out. Firstly, a Plackett Burman screening design led to election of the most important process variables, followed by a second analysis with a central composite rotatable design which permitted the optimization of the enzyme production. The highest productivity was about 2000 U/L_h. utilizing the following medium composition and conditions: molasses at 60 g/L of total reducing sugars, 70 g/L of corn steep liquor, temperature of 30°C, agitation at 650 rpm, 1.5 vvm of aeration and initial pH 4.5. pHcontrolled fermentations (at pH 4.5, 5, 6 and 7) showed that the pH plays an important role in maintaining high values of enzymatic activity. After reaching a maximum enzyme production, no decrease of enzymatic activity was seen while the pH was kept constant / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

A ampliação de escala na produção de fármacos é um dos principais gargalos na indústria químico-farmacêutica. A Tecnologia de Microrreatores (TMR) soluciona este problema através da perspectiva de desenvolver uma metodologia dentro do laboratório que facilmente pode ser implementada em escala de produção industrial através do aumento do número de microrreatores arranjados em paralelo ou numbering-up. Além disso o uso do microrreator apresenta diversas vantagens, tais como excelente controle de troca térmica, homogeneização mais eficiente, aumento da velocidade da reação, alta conversão e seletividade, segurança ao se trabalhar com reagentes e produtos tóxicos, além da redução da geração de resíduos. O objetivo deste trabalho foi transpor a reação de síntese de um derivado da tiazolidina-2,4-diona, um intermediário para produção de fármacos no combate à diabetes, do processo batelada para microrreator em fluxo contínuo. Através dos resultados foi determinado que não existe a necessidade de mais de 5,5h para se obter o rendimento máximo (96%) da reação em batelada com o n-propanol como melhor solvente a uma velocidade inicial de 1,25 mmol/L.min e utilizando piperidina como melhor base na concentração ideal de 0,053 M. A transposição para o microrreator mostrou que os processos apresentam resultados semelhantes quando utilizada a temperatura de ebulição normal do solvente. Porém, como o microrreator possibilita o aumento da temperatura, foi obtido um rendimento de 76% a 160°C em 20 min de tempo médio de residência utilizando n-propanol como solvente, mostrando um aumento nominal de rendimento de 47%, se comparado com o processo batelada. Esses resultados contribuíram para uma produção cerca de 3 vezes maior atingindo o valor de 3,47 mg/min. Pôde-se concluir que o uso de microrreator deve ser melhor difundido nas indústrias químico-farmacêuticas podendo suprir as produções dos reatores batelada, com maior segurança e eficiência, gerando menos resíduos e ocupando uma área física muito menor. / Scaling-up in drug production is one of the main bottlenecks in the chemical-pharmaceutical industry. Microreactor Technology (MRT) solves this problem from the perspective of developing a methodology within the laboratory that can easily be implemented on an industrial scale by increasing the number of microreactors arranged in parallel or numbering-up. In addition, the use of microreactor has several advantages, such as excellent thermal exchange control, more efficient homogenization, increased reaction rate, high conversion and selectivity, safety when working with reagents and toxic products, as well as reduction of waste generation. The main objective of this work was to transpose the reaction of a thiazolidine-2,4-dione derivative, an intermediate for the production of drugs against diabetes, from the batch process to the microreactor in a continuous flow. From the results it was determined that there is no need for more than 5.5h to obtain the maximum yield (96%) in the batch reaction with n-propanol as the best solvent and with an initial reaction rate of 1.25 mmol/L.min using piperidine as the best basis at the optimum concentration of 0.053 M. Transposition to the microreactor showed that the processes show similar results when used at the normal boiling temperature of the solvent. However, as the microreactor enables operation with increased temperature, yield of 76% at 16 °C in 20 min of mean residence time was obtained using n-propanol as the solvent, showing a nominal yield increase of 47% when compared to the batch process. These results contributed to about 3 times higher production reaching a value of 3.47 mg/min. It could be concluded that the use of microreactor should be better disseminated in the chemical-pharmaceutical industries, being able to supply batch reactor productions with greater safety and efficiency, generating less waste and occupying a much smaller physical area.

Neste trabalho estuda-se a aplicação de um controlador preditivo não linear em reatores de policondensação visando à segurança, qualidade do produto, capacidade de “scale-up" e a produtividade. Nos processos de policondensação em batelada há formação de um produto volátil conhecido como condensado e a remoção deste torna-se necessária favorecer o avanço da reação a fim de obter alto grau de conversão. Na maioria dos trabalhos envolvendo a policondensação a separação não é levada em conta. Diante disso, desenvolveu-se um modelo de policondensação acoplado com a coluna de destilação a fim de verificar através das simulações em malha aberta o comportamento das variavéis de operação no sistema. O modelo de policondensação foi obtido na literatura (Shin et al.,1999) e em sua implementação foi levada em conta a inercia térmica entre as paredes do reator e as interações com a coluna destilação. A reação de policondensação estudada aqui corresponde à produção de polietileno-tereftalato (PET). Nesta reação, Tereftalato de dimetila (DMT) e Etilenoglicol (EG) geram como produtos grupos ésteres e metanol (M). O reator modelado corresponde ao reator piloto instalado no Laboratório de Simulação e Controle de Processos. A técnica de controle preditivo não linear (NMPC) foi implementada e testada em dois modelos de polimerização por radicais livres (sistema SISO e MIMO) e comparado com o desempenho de um controlador PID. O controlador preditivo não linear (NMPC) foi aplicado no modelo do reator de policondensação e foi utilizado um controlador PID como comparativo, nesta etapa realizou-se várias simulações em malha fechada e análises de sensibilidades. Para as análises de sensibilidades o controlador NMPC foi denominado de controlador NMPC com “feedback” e foi comparado com um controlador NMPC com retroalimentação de estado. Através dos estudos mostrou que o controlador NMPC tem um desempenho melhor do que o PID. Nos estudos de sensibilidade o controlador NMPC com “feedback” apresenta um desempenho superior ao do controlador NMPC com retroalimentação de estado. O controlador NMPC com “feedback” manteve o processo sob controle nas simulações que foram realizadas . / In this work the application of a non-linear predictive controller to policondensation reactors aiming the safety, quality of the product, capacity of scale-up and productivity is studied. In batch policondensation processes, a volatile product called condensate is generated, and its removal becomes necessary in order to favor the reaction progress as a mean to obtain high conversion rates. In most of the works involving policondensation the separation is not taken into account. Therefore, a policondensation model was developed which was coupled to a distillation column in order to verify the behavior of the variables in the system through open-loop simulations. The polycondensation model was obtained from the literature (Shin et al. ,1999) and was implemented taking into account the thermal inertia between the walls of the reactor and the interactions with the distillation column. The polycondensation reaction studied here corresponds to the production of polyethylene-terephtalate (PET). In this reaction, Dimethyl Terephtalate (DMT) and Etylene Glycol (EG) generate as products ester groups and methanol (M). The reactor that was modeled corresponds to a pilot reactor installed in the Laboratory of Simulation and Processes Control. A non linear predictive control (NMPC) was implemented and tested in two free radical polymerization models (SISO and MIMO systems) and compared with PID controllers performance. The NMPC was applied to the polycondensation model and a PID controller was also applied for comparison. In this stage several closed-loop simulations and sensitivity analyses were performed. For the sensitivity analyses the NMPC controller was denominated NMPC controller with "feedback" for comparison with an NMPC with full state feedback. The studies showed that NMPC controller has a better performance than PID. NMPC with "feedback" presents a superior performance to the NMPC with full state feedback in the presence of modeling gaps. In the simulations that were performed, the NMPC with "feedback" has kept the process under control.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T20:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hendler_Bernardo_M.pdf: 3413673 bytes, checksum: adc25e09545e580c1ebf374d501f64b9 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver um programa computacional capaz de auxiliar o estudo da cinética de fermentação em reator de batelada alimentada ou simples. O resultado foi o programa nomeado FERMENTA, o qual simula fermentação considerando tanto um único substrato, os açúcares redutores totais (ART), como dois substratos, a glicose e a frutose. A descrição cinética resulta de um procedimento computacional de simulação que utiliza equações modelo para a estimativa da velocidade específica de crescimento da levedura ( ? ), resolvendo numericamente, por Runge-Kutta de quarta ordem, as equações diferenciais dos balanços de massa para os componentes no reator. Os dados inseridos são os parâmetros de operação do reator e os valores dos parâmetros cinéticos da equação escolhida. A resposta é apresentada como gráfico das curvas cinéticas da concentração dos componentes, informando qualquer valor em qualquer instante. Se há dados experimentais, também são calculados os desvios entre estes e os valores simulados. Uma estratégia de regressão a partir da simulação utiliza uma matriz do tipo empregado em desenho fatorial completo e permite o ajuste dos parâmetros da equação para ? ao conjunto de dados experimentais, sem o conhecimento prévio dos valores dos parâmetros cinéticos nesta equação. A resposta, ou "melhor ajuste", é o conjunto dos valores destes parâmetros que minimiza os desvios. O programa disponibiliza 28 diferentes equações para ? , todas coletadas na literatura. Quando simula ou ajusta considerando dois substratos, resolve para ? = ?G + ?F ,ou seja, estratifica a modelagem do metabolismo para cada substrato e, deste modo, tem-se 282 =784 modelos diferentes que podem ser testados. A linguagem de programação empregada foi o Object Pascal e a construção do programa utilizou o software compilador Borland® Delphi 7, o que permitiu obter-se um aplicativo de fácil utilização, orientado por eventos simples e em ambiente Windows / Abstract: This work aimed at developing a computer program able to the study of alcoholic fermentation kinetics in single or fed-batch reactor. The result was a program named FERMENTA, which simulates the fermentation, considering both a single substrate, the Total Reducing Sugars (TRS), and for two substrates, glucose and fructose. The kinetic description results from a computational procedure for simulation that uses equations to estimate the yeast specific growth rate ( ? ), and to solve numerically, by fourth order Runge-Kutta, mass balances differential equations for the components in the reactor. Data are inserted as the parameters of reactor operation and the equation kinetics coefficients values. The result is shown as a graph of the kinetic curves for components concentration, also informing any value at any time. With the experimental data, the deviations between it and simulated values are also calculated. A strategy of recurrence from the simulation using a matrix of the type used in full factorial design allows adjusting the equation to the experimental data set without prior knowledge of the kinetic coefficients values. The response, or "best fit", is the set of values of these coefficients that minimizes the deviations. The program has 28 different equations for calculate ?, all gathered in the literature. When simulating or adjusting considering two substrates, the program solves for ? = ?G + ?F equation, i.e., it stratifies the metabolism by substrate and, thus, there are 282 = 784 different models that can be tested. The computer language used was the Object Pascal and the program construction used Borland® Delphi 7 Studio Architec Edition software, which allowed to obtain an application for Windows environment, simple event-driven and easy to use / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:15:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9238_1.pdf: 2366208 bytes, checksum: ed56433ca9af86bbf10ef26163fc1d28 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / O desenvolvimento de analisadores em fluxo e o monitoramento contínuo de alguns processos químicos levaram ao surgimento de sistemas cada vez mais baratos e simplificados com potencial para miniaturização. Para estes propósitos, o uso de sistemas em fluxo pode ser uma atraente alternativa. Dentre estes sistemas, os analisadores fluxo-batelada (FBA) foram aplicados com sucesso na implementação de vários procedimentos analíticos, como: titulações, prétratamento de amostras, adição de analito e análises screening . Apesar de suas características favoráveis, os analisadores FBA previamente propostos usam bombas peristálticas na propulsão dos fluidos. O uso destas bombas pode elevar os custos do analisador e tornar inviável sua miniaturização devido às grandes dimensões dos modelos mais vendidos no mercado. Para superar estes inconvenientes, é proposto neste trabalho um analisador de baixo custo, compacto e com propulsão pneumática de fluidos. Este sistema faz uso de uma bomba-pistão labmade provida de um motor de passo conectado mecanicamente a um pistão metálico e controlada por microcomputador, acoplada a uma câmara de mistura adaptada. O analisador proposto foi aplicado na preparação automática de soluções de calibração para determinação de manganês em águas minerais por espectrometria de absorção atômica em forno de grafite (GF AAS). Para fins de comparação, foram preparados dois conjuntos de soluções de calibração, de forma manual e automática (cinco para cada método de preparação), para a construção das curvas de calibração. Não foram observadas diferenças estatísticas significativas entre os resultados obtidos com a aplicação de um teste estatístico (tstudent) para um nível de confiança de 95%. Os desvios-padrão dos procedimentos manual e automático foram sempre menores ou iguais a 0,1 μg·L-1, com capacidade de processar até 80 soluções de calibração por hora. Depois de verificada sua viabilidade de uso, o analisador foi aplicado também na análise de amostras de gasolina usando microemulsões no pré-tratamento desta amostra para determinação de cobre também por GF AAS. Após a realização de estudos e ensaios acerca das microemulsões desenvolvidas para este trabalho, e da otimização dos parâmetros operacionais do analisador, foram realizadas as análises das amostras de gasolina pré-tratadas automaticamente. Mesmo com os problemas apresentados na análise das microemulsões preparadas de forma automática, foi verificada a aplicabilidade do analisador desenvolvido para preparação de soluções de calibração e preparação de microemulsões em linha, com versatilidade, simplicidade, robustez, flexibilidade, sem a pulsação característica do bombeamento peristáltico e custos operacionais baixos foi demonstrada. Além disso, este sistema pode ser também utilizado em análises in situ, pois, devido a suas pequenas dimensões, pode se tornar portátil depois de simples adaptações

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Nesta tese foi demonstrado que a associação da técnica eletroanalítica Voltametria de Redissolução Anódica de Onda Quadrada (SWASV, do inglês, Square-Wave Anodic Stripping Voltammetry) com a Análise por Injeção em Batelada (BIA, do inglês, Batch- Injection Analysis) permite o desenvolvimento de métodos analíticos para a determinação de metais (Cu, Cd, Pb, Hg e Zn) em amostras de etanol combustível e biodiesel. Metais podem ser incorporados aos biocombustíveis em processos de armazenagem e transporte, podendo causar danos irreversíveis ao biocombustível, o qual pode danificar motores e causar problemas ambientais. Logo, justifica-se o presente trabalho pela necessidade do desenvolvimento de métodos analíticos visando o controle de qualidade em relação ao teor de metais nestas amostras, preferencialmente métodos de fácil manuseio, rápidos, de baixo custo e robustos. BIA-SWASV permitiu a determinação direta (sem qualquer diluição da amostra) de Cd, Pb, Cu e Zn em etanol combustível empregando eletrodos de Au e filme de Hg. Limites de detecção na faixa de 0,6 a 5 pg L-1, faixa linear de 12,5 a 200 pg L-1 e valores de recuperação entre 87 e 109% foram obtidos para análises de 1 mL de amostra e tempo de deposição de 90 s (tempo total de cada medida de ~200 s). O tempo de injeção da amostra pela micropipeta eletrônica usada no sistema BIA foi de 40 s, ou seja, a deposição dos metais ocorreu mesmo após o término da injeção (transporte difusional das espécies ao eletrodo). Além disso, esta tese apresenta a associação de eletrodos impressos (SPE, do inglês, Screen-Printed Electrode) ao sistema BIA visando o desenvolvimento de métodos analíticos com características portáteis. Este sistema foi combinado a outros componentes que funcionam com uso de baterias como, pipetas eletrônicas, mini-potenciostatos e computador laptop, e aplicado à determinação de metais (Pb, Cu e Hg) em amostras de biodiesel após digestão ácida. Empregaram-se nos experimentos SPE’s com tinta condutora de Au (SPGE, do inglês, Screen-Printed Gold Electrode) como eletrodo de trabalho, reduzindo o volume de amostra a 200 pL (em eletrodos convencionais utilizou-se 1000 pL) com tempo de injeção de 40 s (velocidade de injeção de 5 gL s-1) e, nestas condições, obtiveram-se limites de detecção abaixo de 1,0 gg L-1 (equivalente a 6 gg g-1), faixa linear entre 20 e 280 gg L-1 e valores de recuperação entre 90 e 110% para amostras de biodiesel fortificadas. O baixo consumo de amostra no sistema BIA prolongou o tempo de vida útil do SPGE para um dia inteiro de análises (210 injeções). O sistema BIA associado a técnicas eletroanalíticas permitiu o desenvolvimento de métodos analíticos de baixo custo, simples, precisos, que empregam pequeno volume de amostra, portáteis (sobretudo com o emprego de SPE’s), que podem ser aplicados para a determinação de rotina e em campo de metais em amostras de etanol combustível e biodiesel. / In this thesis it is shown that the association of electroanalytical technique Square- Wave Anodic Stripping Voltammetry (SWASV) with Batch-Injection Analysis (BIA) allows the development of analytical methods for determination of metals (Cu, Cd, Pb, Hg and Zn) in ethanol fuel and biodiesel samples. Metals can be incorporated into biofuels during storage and transportation processes, which can damage engines and cause environmental problems. Therefore, it becomes necessary to develop analytical methods aiming the quality control of metals in these samples, preferably methods that are easy to operate, fast, inexpensive and robust. BIA-SWASV allowed direct determination (no dilution of the sample) of Cd, Pb, Cu and Zn in fuel ethanol employing Au and Hg film electrodes. Detection limits in the range of 0.6 to 5 pg L"1, linear range from 12.5 to 200 pg L-1 and recovery values of between 87 and 109% were obtained for analysis of 1 mL of sample and deposition time of 90 s (total time of each measurement of ~200 s). The time of sample injection by the electronic micropipette used by the BIA system was 40 s, that is, the deposition of metal occurred even after the end of injection (diffusional transport of species to the electrode). In addition, in this thesis it is presented the combination of Screen-Printed Electrodes (SPE) to the BIA system aimed to the development of analytical methods with portable characteristics. This system was combined with other components that operate using batteries as electronic pipettes, mini- potentiostat and laptop computer, and applied to the determination of metals (Pb, Cu and Hg) in biodiesel samples after acid digestion. It was used in the experiments SPE's with Au conductive ink as a working electrode (SPGE), reduced the volume of sample to 200 pL (in conventional electrodes was used 1000 pL) with injection time of 40 s (injection rate of 5 pL s-1), and in these conditions, detection limits lower than 1,0 pg L-1 (equivalent to 6 pg g-1), linear range between 20 and 280 pg L-1 and recovery values between 90 and 110% for biodiesel fortified samples were obtained. The low sample consumption extended the lifetime SPGE’s for a whole day of analysis (210 injections). BIA system associated with electroanalytical techniques allowed the development of inexpensive,simple, accurate, portable (especially with the use of SPE's) analytical methods, employing reduced sample volume, which can be applied for the routine and on-site determinations of metals in ethanol fuel and biodiesel samples. / Tese (Doutorado)

O câncer é um problema de saúde pública, especialmente entre os países em desenvolvimento. Está entre as doenças de maior taxa de mortalidade e é responsável por mais de 12% de todas as causas de óbito no mundo. Uma proteína denominda Amblyomin-X foi obtida a partir de uma biblioteca de cDNA das glândulas salivares do carrapato Amblyomma Cajennense e expressa na bactéria Escherichia coli BL21DE3. Essa proteína é capaz de induzir a morte de células tumorais, além de ter pouca ou nenhuma atividade contra células normais, diminuindo assim os efeitos colaterais nos pacientes em tratamentos contra o câncer. Através deste trabalho foi possível elaborar um protocolo para obtenção de elevadas concentrações celulares e produção da proteína recombinante AmblyominX em biorreatores com capacidade total de 15 L. Uma vez que a proteína é intracelular, foram estudados alguns parâmetros e estratégias de cultivo do microrganismo para obtenção de alta concentração celular, tais como: composição do meio de cultura, identificação dos substratos limitantes e inibitórios e vazão de alimentação da fonte de carbono. Foi definido um meio de cultura adequado para atingir elevadas concentrações celulares na etapa de crescimento da E. coli, visando garantir elevadas concentrações de produto recombinante. Ensaios conduzidos em biorreatores com esse meio resultaram em concentrações celulares e densidade ótica (DO600nm) iguais a 40,0 g/L e 76,6, respectivamente, para a etapa de crescimento celular e 59,8 g/L e 161, respectivamente, no final da etapa de produção da proteína de interesse. Os ensaios conduzidos em reatores mostraram que concentrações de ácido acético acima de 0,4 g/L causam inibição do crescimento celular, portanto, foi elaborada uma estratégia eficaz de alimentação exponencial dos substratos limitantes (fontes de carbono e magnésio) na etapa de crescimento dessa bactéria para atingir elevadas concentrações celulares, mantendo-se a velocidade específica de crescimento (µx) menor que 0,2 h-1, abaixo do valor máximo, com a finalidade de evitar a formação de ácido acético. Este trabalho permitiu também conhecer os parâmetros cinéticos para a produção da proteína Amblyomin-X, tais como, a velocidade específica máxima de crescimento (max), a produtividade celular global (Pxglobal), a produtividade celular máxima (Pxmáx) e o fator de conversão de substrato em célula (Yx/s) na etapa de batelada alimentada, cujos valores foram, respectivamente, de 0,30 h-1, 13,8 g de célula/h, 14,1 g de célula/h e 0,37 g de célula/g de substrato. Para a avaliação da biossíntese da proteína recombinante foram realizadas análises de gel de poliacrilamida por eletroforese e a quantificação foi feita pela análise de Bradford. A concentração de proteína Amblyomin-X no final da etapa de síntese alcançou 8,57 g/L. / Cancer is a public health problem, especially among developing countries. It is among the diseases with the highest mortality rate and accounts for more than 12% of all causes of death in the world. A protein called Amblyomin-X was obtained from a cDNA library of Amblyomma Cajennense tick salivary glands and it was expressed in the bacterium Escherichia coli BL21DE3. This protein is able to induce death of tumor cells, as well as having little or no activity against normal cells, thus reducing the side effects in patients on cancer treatments. In this work it was possible to elaborate a protocol for obtaining high cellular concentrations and production of the recombinant Amblyomin-X protein in bioreactors with a total capacity of 15 L. Since the protein is intracellular, some parameters and strategies of culture of the microorganism for obtaining a high cell concentration, were: composition of the culture medium, identification of limiting and inhibitory substrates and feed rate of the carbon source. A culture medium suitable for achieving high cell concentrations in the growth stage of E. coli was defined in order to guarantee high concentrations of recombinant product. Experiments conducted in bioreactors with this medium resulted in cellular concentrations and optical density (DO600nm) of 40.0 g / L and 76.6, respectively, for the cell growth step and 59.8 g / L and 161, respectively, at the end of the production stage of the protein of interest. Experiments conducted in reactors showed that acetic acid concentrations higher than 0.4 g/L cause inhibition of cell growth, therefore, an effective strategy of exponential feeding of the limiting substrates (carbon and magnesium sources) was elaborated in the growth stage of this bacteria to reach high cellular concentrations, maintaining the specific growth rate (µx) less than 0.2 h-1, below the maximum value, in order to avoid the formation of acetic acid. This work also allowed to know the kinetic parameters for Amblyomin-X protein production, such as the maximum specific growth rate (max), the overall cellular productivity (Pxglobal), the maximum cellular productivity (Pxmax) and the conversion factor of substrate in cell (Yx/s) in the fed batch stage, whose values were respectively 0.30 h-1, 13.8 g cell/h, 14.1 g cell/h and 0.37 g of cell/g of substrate. For the evaluation of recombinant protein biosynthesis, polyacrylamide gel analyzes were performed by electrophoresis and quantification was done by the Bradford analysis. The Amblyomin-X protein concentration at the end of the synthesis step reached 8.57 g/L.