Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-12-06Bitstream added on 2014-06-13T20:32:09Z : No. of bitstreams: 1 laurentino_cl_me_sjrp.pdf: 518454 bytes, checksum: d37a3ee64c694059f0ef80729b4d545a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho abrange o estudo das propriedades térmicas e estruturais de rejeitos agroindustriais utilizados como substrato em fermentação em estado sólido. Os materiais empregados foram bagaços de cana-de-açúcar e de laranja e farelo de trigo. Foram analisadas as distribuições de temperatura e de umidade no interior de um leito cilíndrico encamisado, empacotado com esses materiais e percolado por ar, de modo tentar explicar as transformações do sistema decorrentes da fermentação, a fim de propor e avaliar soluções tecnológicas para prováveis problemas de não uniformidade térmica e de umidade do meio. Inicialmente, analisaram-se algumas características estruturais de um meio poroso constituído por bagaço de cana, como densidade e porosidade, considerando diferentes técnicas de empacotamento e umidades das fibras, para avaliar a influência dessas propriedades sobre a temperatura na saída do leito. As técnicas adotadas consistiam em simplesmente despejar o bagaço no leito, submetê-lo à pressão com um peso e à vibração intensa. Foram empregadas cinco umidades distintas do material e se verificou que a forma de empacotamento apresenta maior influência na porosidade do leito com o aumento da umidade do meio. Nos testes com o leito percolado por ar utilizando-se bagaço seco, observouse que os perfis de temperatura não foram alterados pelas diferentes técnicas de empacotamento adotadas. Estudou-se também o comportamento higroscópico dos materiais, uma vez que o meio ao ser percolado por ar à temperatura e umidade relativa controladas, tende a entrar em equilíbrio higroscópico com o gás, sendo essa variável de grande importância para processos fermentativos. Tal estudo foi realizado através do método estático gravimétrico. Além disso, determinou-se a condutividade térmica efetiva... / Thermal, structural and physical properties of agro industrial by-products for Solid State Fermentation (SSF) were studied in this work. Sugar cane bagasse, orange bagasse and wheat bran were the solid materials. Hygroscopic characteristics, stagnant effective thermal conductivity, bed voidage and temperature profile in a bed percolated by air were some properties obtained for non-reational sytems. Tests with reaction were carried out to assess enzymatic production. For the sugar cane bagasse it was measured particle density, bed bulk density and bed voidage (e). Three different packing techniques were applied: pouring the bagasse into the tube and gently accommodating the particles before adding up another portion of fibers (E1); pouring 5g of bagasse and pressuring it with a weight (3kN/m2) for 5min and adding up another 5g portion; pouring 5g of bagasse and shaking the bed for 5min in a sieve shaker and adding up another 5g portion (E3). Five initial bagasse moisture contents (M) were used and it was observed that e is influenced by M. Heat transfer experiments with sugar cane bagasse were conducted in a packed bed made up of a stainless steel tube 30cm long and 4,67cm diameter, divided in a entrance section 10cm long and a heating jacket section 20cm long. Temperatures were measured at the top of the heating section by five thermocouples axially placed above the bed and angular and radial temperature profiles were obtained. The outlet temperature profile was not influenced by the packing techniques and by the inlet air relative humidity, but it was noticed that the temperature measurements were affected by the surrounding conditions. At the end of the experiments an axial moisture profile in the porous media was observed. The hygroscopic characteristics of all materials were assessed in a wide range of temperature and air relative humidity, and it was...(Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1490865 bytes, checksum: c014553d8c6a9395d9d2f138ae2b16f8 (MD5) Previous issue date: 2014-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Spin ice is a substance that does not have a single minimal­energy state. Even at very lower temperatures, these compounds shows a residual entropy as well as the water ice. The magnetic ordering of a spin ice resembles the position of hydrogen atoms in water ice, arranged in a tetrahedron and obeying the the ice rule. The most prominent ice spin compounds are holmium titanate and dysprosium titanate. This system is subject to geometrical frustration, when all interactions between pairs are not satisfied simultaneously. The artificial spin ice are structures that have magnetic monodomains subject to geometrical frustration generating mono pole ­ antimonopole pairs (or magnetic charges ) connected by an observable string. As the flow of electrical charges produces electric current, magnetic monopoles that can walk freely generate something like a magnetic current in these frustrated systems. In this work we manufacture and characterize structures of artificial spin ice, produced by nanolithography techniques, arranged in a rectangular unidirectional lattice and characterized by Atomic Force Microscopy (AFM) and Magnetic Force Microscopy (MFM). We note that for this particular lattice, the experimental results of ground state are consistent with the theoretical results also presented in this dissertation. Thus, these systems of artificial spin ice are a proposal for a practical use of magnetic currents caused by application of an external magnetic field. This system can be used at room temperature and its parameters, as nanoislands size and lattice spacing can be turned at will. / Gelo de spin é uma substância que não possui um único estado de mínima energia. Mesmo a temperaturas muito baixas, esses compostos apresentam uma entropia residual, assim como no gelo da água. O ordenamento magnético de um gelo de spin se assemelha a posição dos átomos de hidrogênio no gelo da água, dispostas em um tetraedro e obedecendo a chamada regra do gelo. Os gelos de spin naturais mais comuns são compostos de titanato de hólmio e titanato de disprósio. Este sistema é sujeito à frustração geométrica, quando todas as interações entre pares não são satisfeitas simultaneamente. Os gelos de spin artificiais são estruturas que possuem monodomínios magnéticos sujeitos a frustração geométrica gerando pares monopolo­antimonopolo (ou cargas magnéticas) ligados por uma string observável. Assim como o fluxo de cargas elétricas produz corrente elétrica, monopolos magnéticos podendo andar livremente, geram algo parecido com uma corrente magnética nesses sistemas frustrados. Neste trabalho fabricamos e caracterizamos estruturas de gelos de spin artificiais, produzidas por técnicas de nanolitografia, dispostas em uma rede retangular unidirecional e caracterizadas por Microscopia de Força Atômica (AFM) e Microscopia de Força Magnética (MFM). Observamos que para esta rede em particular, resultados experimentais do estado fundamental condizem com os resultados teóricos também apresentados neste trabalho. Assim, estes sistemas de gelos de spin artificiais são uma proposta para uma utilização prática de correntes magnéticas, causadas pela aplicação de um campo magnético externo. Este sistema pode ser utilizado a temperatura ambiente e seus parâmetros, como tamanho das nanoilhas e espaçamento de rede, podem ser ajustados a vontade.

Made available in DSpace on 2016-06-07T17:12:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-11. Added 1 bitstream(s) on 2016-06-07T17:16:50Z : No. of bitstreams: 1 000844601.pdf: 2169061 bytes, checksum: d739ba5e1f59eb8a20df1e198982df71 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho avaliou cenários econômicos de produção de enzimas celulolíticas por fermentação em estado sólido em uma planta anexa à unidade sucroenergética convencional, a qual estaria inserida em um processo integrado de produção de etanol de segunda geração. O substrato para fermentação em estado sólido usado seria composto do bagaço de cana e o farelo de trigo, na proporção 7:3, com umidade de 75%. As enzimas seriam sintetizadas pelo fungo termófilo Myceliophtora thermophila I1D3, à temperatura de 45ºC em 96 horas. A avaliação técnico-econômica para produção das enzimas em escala industrial considera a disponibilidade de bagaço em diferentes cenários. A estimação dos principais indicadores econômicos do projeto (payback, Valor Presente Líquido - VPL, retorno sobre investimento - ROI e a taxa interna de retorno - TIR), indica que, para um valor médio de venda da enzima no mercado atual, o projeto apresenta viabilidade técnico-econômica em função da facilidade de integração e do tempo de retorno. Entretanto, indicadores como TIR e ROI apresentaram valores abaixo daqueles normalmente aceitos pelos investidores do setor sucroenergético. A análise de sensibilidade indicou forte influência da atividade enzimática sobre os indicadores econômicos, sendo este fator preponderante para a rentabilidade do projeto. Considerando o cenário aqui apresentado e a alternativa de aumentar a cogeração de energia elétrica com o excedente de bagaço, a produção de celulases por fermentação em estado sólido ainda se apresenta como a alternativa mais competitiva / This study evaluated different scenarios of cellulases production throw the conception of an industrial plant integrated with sugarmill unit which is able to produce second generation ethanol. For that, it is considerate sugarcane bagasse and wheat bran as substrates on the 7:3 proportion, 75% moisture content, fungi thermophilic Myceliophtora I1D3, 45ºC and 96h of fermentation process. Technical and economic evaluation were performed according to different sugarcane bagasse availability. The main economic indicators of this project (payback, net present value-NPV, return on investment-ROI and rate return intern-IRR) were evaluated and the results indicated the feasibility of this biotechnological process. However, indicators such as IRR and ROI had values below those normally accepted by investors of the sugarcane industry. The sensibility analysis also indicated the enzymatic activity an important factor of rentability of this project. Considering the scenario presented here and the alternative of increasing electricity cogeneration bagasse surplus, the production of cellulases by solid state fermentation still presented as more competitive alternative

Made available in DSpace on 2016-06-07T17:12:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-12-12. Added 1 bitstream(s) on 2016-06-07T17:17:18Z : No. of bitstreams: 1 000864718.pdf: 1816225 bytes, checksum: 9e4f9a17fbf8157743324634958c467a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente estudo foi dividido em duas etapas, a primeira propôs a produção de enzimas lignocelulósicas por linhagens do gênero Trichoderma por fermentação em estado sólido sob diferentes condições físico-químicas. Após seleção inicial, quatro dentre dez linhagens analisadas, apresentaram resultados satisfatórios quanto à atividade enzimática. Dentre as quatro, foram identificadas as espécies T. virens, T. harzianum e T. aspereloides. A maior atividade de CMCase (23 U/g), foi obtida do cultivo de T. asperelloides e a maior atividade de β-glicosidase (4 U/g) e xilanase (1640 U/g) do cultivo de T. virens. Na segunda etapa deste estudo, foi avaliada a eficiência do pré-tratamento com e sem o uso de micro-ondas associado a soluções de ácido fosfórico (0,05 M), hidróxido de sódio (0,01 M), glicerol (10%) e água no tratamento do bagaço de cana. Dos tratamentos ao qual o bagaço foi submetido, o que resultou em maior liberação de compostos fenólicos totais (4,24 mg/g) e açúcares redutores (0,06 ± 0 mg/g), foram os tratamentos por micro-ondas associados ao NaOH e glicerol, respectivamente. Os resultados de perda de massa após o tratamento foram significativos no tratamento com micro-ondas e NaOH (14%). O bagaço de cana pré-tratado foi incubado com o preparo enzimático de Trichoderma virens, T. asperelloides, T. harzianum ou a enzima comercial Celluclast. Após 24 horas de incubação foram liberados 535 mg/g de açúcar redutor na hidrólise da espécie T. virens. As análises termogravimétricas e morfológicas do bagaço de cana tratado com micro-ondas e NaOH, apontaram mudanças na estrutura do material evidenciando a eficiência do tratamento na desestruturação da biomassa / This study was divided in two steps, the first investigated the production of lignocelullosic enzymes for specimens of Trichoderma cultivated by state solid fermentation under different conditions physical-chemical. For ten specimens available, four showed satisfactory results of enzymatic production, being identified three species. T. virens, T. harzianum e T. aspereloides). The greatest production of CMCase (23 U/g), was obtained by T. asperelloides and the greatest production of β-glicosidase (4U/g) and xilanase (1640U/g) were obtained by T. virens. In the second investigation, was tested the efficiency of pre-treatment of bagasse sugar cane with microwave radiation in presence of acid phosphoric (0.05M), sodium hydroxide (0.01M), glycerol (10%) all diluted in water in fiber structure. About the treatments of the bagasse, the most efficient in the liberation of phenolic compounds (4.24 mg/g) and reducing sugars (0.06±0 mg/g) was the solution in microwave with NaOH and glycerol, respectively. The dry weight results after the treatment were significant, with a maximum of 14% loss of the initial in treatment with NaOH. The thermogravimetry and morphological analysis of treated bagasse with a microwave and NaOH, showed changes in the structure of the material showing the effectiveness of treatment in biomass breakdown

Neste trabalho, estudou-se a produção das enzimas endo e exo-poligalacturonases (endo e exo-PG) pela linhagem t0005/007-2 de Aspergillus niger em meio sólido, em um biorreator de bandeja de dupla superfície, analisando-se as seguintes condições de operação: variação da espessura do meio sólido, uso de aeração superficial do meio, aplicação de pulsos de pressão e alteração da configuração do biorreator incluindo um duto central. Adicionalmente, foram avaliados parâmetros de recuperação das enzimas produzidas, como razão entre solvente e massa de meio e tempo de extração, sendo também analisada a influência da temperatura sobre a atividade e a estabilidade de endo e exo-PG. Inicialmente, foram avaliadas diferentes razões solvente/massa na recuperação de exo-PG, verificando-se que com menor volume de solvente utilizado (razão solvente/massa de 7,5:1), foi possível recuperar a mesma atividade enzimática obtida nas demais condições. Com um tempo de extração de 15 min foi alcançado o mesmo nível de recuperação de enzima que em tempos maiores. Com relação à espessura do meio sólido, maiores concentrações de biomassa (100 a 120 mg de massa celular por g de meio sólido seco; mg/gms) foram obtidas com espessuras entre 5 e 14 cm. Quando a espessura de meio foi aumentada para 17 cm, a biomassa decresceu (92 mg/gms), sugerindo-se que a transferência de massa até as regiões mais profundas do leito foi dificultada. Maiores atividades de exo-PG (80 a 115 U/gms) foram alcançadas com espessuras de leito entre 5 e 17 cm. Elevados gradientes de temperatura foram observados em todos os ensaios, com pico de temperatura de 50ºC. Quando aeração superficial forçada foi aplicada sobre o cultivo, no intuito de melhorar a transferência de calor e massa, observou-se que o crescimento microbiano foi afetado negativamente com fluxo de aeração de 8,5 L.min-1.kg-1mu (litros de ar/kg de meio úmido/minuto), observando-se biomassa de 75 mg/gms. Maior crescimento microbiano foi observado nas condições 1,4 e 2,8 L.min-1.kg-1mu, com biomassa de 103 mg/gms. A maior produção de endo-PG se deu na condição de 1,4 L.min-1.kg-1mu em 96 h (63 U/gms). Gradientes de temperatura semelhantes aos obtidos nas condições de diferentes espessuras de leito (50ºC), foram observados neste experimento. No processo em que foi utilizado sistema de pulso de pressão, acoplado à aeração superficial, verificou-se que a produção das enzimas endo e exo-PG foi negativamente afetada. Maior atividade de endo-PG foi observada em 72 h (24 U/gms), ao passo que para exo-PG maior título enzimático foi obtido em 96 h (55 U/gms). O crescimento microbiano também foi prejudicado, verificando-se que a máxima concentração celular foi de 73 mg/gms. Constatou-se, também, que o sistema utilizado não foi eficiente na remoção de calor do leito de meio de cultivo. No ensaio em que foi adaptado um duto central no biorreator, verificou-se maior colonização nas regiões mais profundas do leito. A concentração fúngica máxima foi de aproximadamente 100 mg/gms e maior produção de endo e exo-PG foi observada em 78 e 140 U/gms, respectivamente, embora o sistema não tenha se mostrado eficiente no que diz respeito à remoção de calor. Com relação à atividade das enzimas endo e exo-PG frente à temperatura, verificou-se valores máximos a 50 e 60ºC, respectivamente. Para endo-PG, constatou-se que, sob a condição de temperatura ótima, a atividade dobrou em comparação a condição padrão, enquanto que para exo-PG o incremento foi de 75%. Quanto à termoestabilidade das enzimas, verificou-se que exo-PG é estável a 60 e 70ºC, temperaturas nas quais se observou completa inativação de endo-PG após 15 min. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-15T16:04:28Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Diogo Henrique Hendges.pdf: 832878 bytes, checksum: 0ee5b7e289b74928c53b1f2438bbf5ac (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-15T16:04:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Diogo Henrique Hendges.pdf: 832878 bytes, checksum: 0ee5b7e289b74928c53b1f2438bbf5ac (MD5) / In this work, the production of enzymes endo and exo-polygalacturonase (endo and exo-PG) by the strain Aspergillus niger t0005/007-2, in solid medium in a double-surface bioreactor, was studied. The following operational conditions were analyzed: variation of solid medium thickness, use of medium surface aeration, application of pulse of pressure to the medium, and alteration of bioreactor design by introducing a central shaft. Furthermore, enzyme-recovery parameters, such as the solvent/mass of medium rate and the extraction time, and the influence of temperature on both the activity and the stability of endo and exo-PG were evaluated. Initially, different solvent/mass of medium rates for pectinase recovery were evaluated. With the smallest volume of solvent used (rate of 7.5/1), the same enzyme activity was recovered in comparison to the further conditions with higher rates. With a time of extraction of 15 min, the same enzyme recovery achieved in tests with longer periods was achieved. With respect to the thickness of solid medium, higher biomass concentrations (100 to 120 mg of cell biomass/g of dry medium; mg/gdm) were obtained with layers of 5 to 14 cm. When the thickness was increased to 17 cm, biomass concentration decreased and the difficulty to transfer oxygen to the deeper regions of the medium was augmented. Maximum exo-PG activities (between 80 and 115 U/gdm) were achieved with medium layers from 5 to 17 cm. In all experiments, high temperature gradients were observed with peak temperatures around 50ºC. When medium surfaces were aerated, as an attempt to increase heat and mass transfer, microbial growth was hindered at an air flux of 8.5 L.min-1.kg-1mm (air liter/min/kg mm) and a biomass concentration of 75 mg/gdm was reached. Best cell growth was achieved at 1.4 and 2.8 L.min-1.kg-1mm with a biomass concentration of 103 mg/gdm. The highest endo-PG activity occurred at an air flux of 1.4 L.min-1.kg-1mm in 96 h (63 U/gdm). In this experiment, temperature gradients similar to those observed in previous non-aerated tests were measured. In the process in which pulse of pressure was applied to the medium, a negative effect on both endo and exo-PG was noticed. The highest endo-PG activity was measured after 72 h of process (24 U/gdm), whereas for exo-PG the best titer was attained in 96 h (55 U/gdm). Cell growth was also hindered with a maximum cell concentration of only 73 mg/gdm. The system was not efficient for heat removal from the medium. In the experiment with the central shaft placed in the medium, the colonization of the deeper regions of the medium was favored, although the system was not efficient with respect to heat transfer. A maximum fungal concentration of 100 mg/gdm and endo and exo-PG titers of 78 and 140 U/gdm, respectively, were achieved. With respect to the influence of temperature on the activity of endo and exo-PG, maximum titers were measured at 50 e 60ºC, respectively. For endo-PG, under the optimal temperature, it was noticed that the activity was twice that measured under the standard condition (30ºC), whereas for exo-PG activity was increased in 75%. Exo-PG showed thermal stability at 60 and 70ºC. At the same temperatures, endo-PG was completely inactivated after 15 minutes.

Orientador: Daniela Alonso Bocchini Martins / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Luis Henrique Souza Guimarães / Banca: João Cláudio Thoméo / Resumo: Devido à ampliação das aplicações industriais das celulases e hemicelulases, é crescente o interesse na produção destas enzimas por micro-organismos através de processos que promovam altos rendimentos a baixo custo. Assim, o cultivo de fungos filamentosos por fermentação em estado sólido (FES) utilizando-se resíduos lignocelulósicos como substratos tem sido frequentemente citado na literatura. Os fungos termofílicos tem se destacado neste sentido, por produzirem enzimas geralmente mais ativas e estáveis sob altas temperaturas, uma vantagem do ponto de vista das aplicações industriais. No presente trabalho, foram isolados 32 fungos termofílicos do ambiente a partir de amostras de silagem, compostagem e outros materiais orgânicos. Uma triagem inicial dos melhores produtores foi feita pelo cultivo dos isolados, por FES, em mistura de bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo (1:1 p/p) como substratos, por 96h. A partir destes cultivos foram pré-selecionados 7 isolados, os quais foram então cultivados por FES em diferentes misturas de resíduos agro-industriais, por 96h, a fim de se avaliar a influência dos mesmos na produção das enzimas, buscando-se maiores rendimentos. Foram então selecionados para dar continuidade ao trabalho os isolados que mais se destacaram na produção das enzimas: Myceliophthora thermophila JCP 1-4 (endoglucanase, -glicosidase, xilanase e avicelase) e DABM 11/45 (-glicosidase, xilanase e avicelase). A influência do tempo de cultivo na produção das enzimas pelos dois isolados selecionados foi avaliada e as enzimas foram caracterizadas físico-quimicamente. O extrato enzimático produzido por M. thermophila, por FES, em mistura de bagaço de cana-de-açúcar e farelo de soja (1:1 p/p) foi utilizado para a sacarificação de bagaço de cana in natura e pré-tratado glicerol e explosão à vapor. Os bagaços in natura e pré-tratados foram... / Abstract: Due to the expansion of industrial applications of cellulases and hemicellulases, there is increasing interest in the production of these enzymes by micro-organisms through processes that promote high yields at low cost. Thus, the cultivation of filamentous fungi by solid state fermentation (SSF) using lignocellulose residues as substrates has been frequently cited in the literature. The thermophilic fungi has excelled in this regard, since they produce enzymes usually more active and stable under high temperatures, an advantage from the point of view of industrial applications. In this work, 32 thermophilic fungi were isolated from the environment, from samples of silage, composting and other organic materials. An initial screening of the best producers was made by cultivation of isolates, by SSF, in a mixture of sugar cane bagasse and wheat bran (1:1 w/w) as substrates, for 96h. From these cultivations 7 isolates were pre-selected, which were then cultured by SSF in different mixtures of agro-industrial residues, for 96h, in order to assess the influence of these substrates in enzymes production, seeking higher yields. Then, were selected to give continuity to the work the isolates that stood out in the production of enzymes: Myceliophthora thermophila JCP 1-4 (endoglucanase, -glucosidase, xylanase and avicelase) and DABM 11/45 (-glucosidase, xylanase and avicelase). The influence of the time on the enzymes production by the two selected isolates was assessed and the enzymes were characterized physico-chemically. The enzymatic extract produced by M. thermophila, by FES, in a mixture of sugar cane bagasse and soybean meal (1:1 w/w) was used for the saccharification of in natura and pre-treated glycerol and steam exploded sugarcane bagasse. The in natura and pre-treated bagasse were characterized regarding the content of cellulose, hemicellulose and lignin. The enzymatic extract produced by newly isolated fungus Myceliophtora... / Mestre

Orientador: Eleni Gomes / Banca: João Claudio Thomeo / Banca: Mauricio Boscolo / Banca: Sandra Helena da Cruz / Banca: Sarita Cândida Rabelo / Resumo: O presente estudo foi dividido em duas etapas, a primeira propôs a produção de enzimas lignocelulósicas por linhagens do gênero Trichoderma por fermentação em estado sólido sob diferentes condições físico-químicas. Após seleção inicial, quatro dentre dez linhagens analisadas, apresentaram resultados satisfatórios quanto à atividade enzimática. Dentre as quatro, foram identificadas as espécies T. virens, T. harzianum e T. aspereloides. A maior atividade de CMCase (23 U/g), foi obtida do cultivo de T. asperelloides e a maior atividade de β-glicosidase (4 U/g) e xilanase (1640 U/g) do cultivo de T. virens. Na segunda etapa deste estudo, foi avaliada a eficiência do pré-tratamento com e sem o uso de micro-ondas associado a soluções de ácido fosfórico (0,05 M), hidróxido de sódio (0,01 M), glicerol (10%) e água no tratamento do bagaço de cana. Dos tratamentos ao qual o bagaço foi submetido, o que resultou em maior liberação de compostos fenólicos totais (4,24 mg/g) e açúcares redutores (0,06 ± 0 mg/g), foram os tratamentos por micro-ondas associados ao NaOH e glicerol, respectivamente. Os resultados de perda de massa após o tratamento foram significativos no tratamento com micro-ondas e NaOH (14%). O bagaço de cana pré-tratado foi incubado com o preparo enzimático de Trichoderma virens, T. asperelloides, T. harzianum ou a enzima comercial Celluclast. Após 24 horas de incubação foram liberados 535 mg/g de açúcar redutor na hidrólise da espécie T. virens. As análises termogravimétricas e morfológicas do bagaço de cana tratado com micro-ondas e NaOH, apontaram mudanças na estrutura do material evidenciando a eficiência do tratamento na desestruturação da biomassa / Abstract: This study was divided in two steps, the first investigated the production of lignocelullosic enzymes for specimens of Trichoderma cultivated by state solid fermentation under different conditions physical-chemical. For ten specimens available, four showed satisfactory results of enzymatic production, being identified three species. T. virens, T. harzianum e T. aspereloides). The greatest production of CMCase (23 U/g), was obtained by T. asperelloides and the greatest production of β-glicosidase (4U/g) and xilanase (1640U/g) were obtained by T. virens. In the second investigation, was tested the efficiency of pre-treatment of bagasse sugar cane with microwave radiation in presence of acid phosphoric (0.05M), sodium hydroxide (0.01M), glycerol (10%) all diluted in water in fiber structure. About the treatments of the bagasse, the most efficient in the liberation of phenolic compounds (4.24 mg/g) and reducing sugars (0.06±0 mg/g) was the solution in microwave with NaOH and glycerol, respectively. The dry weight results after the treatment were significant, with a maximum of 14% loss of the initial in treatment with NaOH. The thermogravimetry and morphological analysis of treated bagasse with a microwave and NaOH, showed changes in the structure of the material showing the effectiveness of treatment in biomass breakdown / Doutor

Orientador: João Cláudio Thoméo / Coorientador: Fernanda Perpétua Casciatori / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Fabio Bentes Freire / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de um biorreator de bandeja capaz de produzir esporos do fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae. Para esse fim, foi utilizado um biorreator de bandeja para a produção de esporos, que por sua vez foi avaliada em função da carga de substrato empregada. As variações de temperatura no biorreator foram simuladas e observadas experimentalmente. Para o desenvolvimento do biorreator, inicialmente foram realizados ensaios em embalagens plásticas contendo 10g e 500g de substrato, de modo a avaliar como o aumento da carga de meio fermentativo poderia influenciar na produção de esporos. Nestes ensaios, foram medidas as temperaturas no centro geométrico das embalagens e a elevação de temperatura foi relacionada à produção de esporos. Realizou - se uma análise de área superficial do arroz tipo 1 e da quirera de arroz para avaliar a interferência desta propriedade na produção de esporos. A partir dos resultados em embalagens plásticas foram realizados experimentos em um biorreator de 40 cm de comprimento, 29 cm de largura por 12 cm de altura, escoando ar sobre as partículas no sentido da maior dimensão. Foram empregadas cargas de 1, 2 e 3kg de arroz tipo 1, correspondente à altura de leito de 2, 4 e 6 cm, respectivamente, e 1 kg de quirera, correspondendo a 2 cm de altura. A temperatura nas posições de entrada e saída de ar e no meio geométrico do meio de cultivo foram medidas ao longo dos ensaios. A fermentação nas embalagens plásticas e no biorreator foram realizadas a 28oC. Para estimar a geração de calor metabólico do meio de cultivo, foram coletados dados de consumo de O2 e liberação de CO2 durante o período de incubação. Para tal, foi realizada a fermentação em um biorreator de leito empacotado cilíndrico, sendo os gases provenientes do leito e conduzidos a um analisador de... / Abstract: This study aimed to develop a bioreactor tray capable of producing spores of the fungus Metarhizium anisopliae entomopathogenic. To this end, we used a tray bioreactor for the production of spores, which in turn was evaluated according to the employed substrate load. Temperature variations in the bioreactor were simulated and observed experimentally. For the development of bioreactor assays were carried out in plastic bags containing substrate 10g and 500g in order to evaluate how increasing fermentative medium loading could influence the production of spores. In these tests we measured the temperature at the geometric center of the packages and the temperature rise was related to spore production performed -. A surface area analysis of rice Type 1 and broken rice to evaluate the interference at this property in the production of spores. From the results in plastic containers experiments were performed in a bioreactor of 40 cm long, 29 cm wide by 12 cm, air flowing onto the particles in the direction of the largest dimension. Loads were applied to 1, 2 and 3 kg of rice type 1, corresponding to the bed height of 2, 4 and 6 cm, respectively, and 1 kg of grits, corresponding to 2 cm. The temperature at the inlet position and the air outlet and the geometric mean of the culture medium were measured throughout the tests. Fermentation in plastic packaging and the bioreactor were carried out at 28 C. To estimate the generation of metabolic heat of culture medium were collected consumption data The O2 and CO2 release during the incubation period. To this end, the fermentation was performed in a bioreactor cylindrical packed bed, and the gases from the bed and driven to a gas analyzer. A onedimensional mathematical model capable of predicting the temperature profile and fungal growth during the process at any position of the bioreactor is proposed. The experimental results in plastic ... / Mestre

Estudos teóricos recentes afirmaram que cadeias longas de poliaceno exibem um estado fundamental ferromagnético e uma alternância de ligações simples-duplas considerável. O estudo de nanoestruturas com propriedades magnéticas tem se tornado relevante para campos como a eletrônica molecular ou a spintrônica. A principal desvantagem do poliaceno é sua instabilidade química, porque sua estrutura é altamente reativa. Os resultados experimentais indicam que atualmente só é possível fabricar oligômeros pequenos. Neste trabalho estudamos a estrutura eletrônica de fitas de poliaceno sob o efeito da substituição de átomos de enxofre nas bordas. Buscamos com isso investigar a estabilidade química da fita sem a perda do estado ferromagnético intrínseco da estrutura pura. Os cálculos foram baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) com o funcional híbrido B3LYP. Na primeira etapa observamos o efeito da concentração e posição do enxofre dentro da estrutura em função do gap de energia. Grandes concentrações de enxofre mostraram que a estrutura sofre distorções geométricas severas provocando mudanças significativas no gap. Para as diversas configurações da dopagem foram testados vários tamanhos da célula unitária, proporcionando mais graus de liberdade para a relaxação do sistema. Na maioria dos casos a diferença da energia por célula unitária entre os estados magnéticos e não magnéticos foi pequena (da ordem da energia térmica para temperatura ambiente). Isso indica que qualquer configuração com uma diferença de energia dessa ordem pode ser facilmente induzida através de perturbações externas para que fique no estado magnético. O enxofre então pode ser um dopante viável dentro destas estruturas de carbono conservando as propriedades intrínsecas junto com a estabilidade. / Recent theoretical studies reported that long polyacene chains exhibit a ferromagnetic ground state and a considerable alternation between single and double bonds. The study of nanostructures with magnetic properties has become relevant in fields such as molecular electronics and spintronics. The main disadvantage of polyacene is the chemical instability because it\'s structure is highly reactive. Experimental results indicate that only small oligomers, up to heptacene, are stable. We study the electronic structure of polyacene chains substitutionally doped by sulfur. The aim of the present study is to investigate the do\\-ping by sulfur at the chain edges and it\'s influence on magnetic states. The calculations were based on the Density Functional Theory (DFT) with the hybrid functional B3LYP. Firstly, we adopted a small oligomer to study the effects of the position and concentration of sulfur on the structure and on the energy gap. Large concentrations of sulfur provoke severe geometric distortions causing significant changes on the energy gap. Multiple configurations of doping were tested by adopting large unit cells, which provide more degrees of freedom to the relaxation of the system. In most cases the difference of energy per unit cell between the magnetic and non-magnetic states was small (of the order of the thermal energy). This indicates that these systems can easily be excited by external disturbances to reach a magnetic state. Therefore sulfur could be a viable dopant on these carbon structures since the chemical stability is increased while retaining some of the desired electronic and magnetic properties.

A superfície (001) dos compostos III-V têm grande importância para as modernas tecnologias de crescimento de materiais, assim o estudo da formação dessa superfície, de suas propriedades e dos processos de adsorção de moléculas que ocorrem sobre ela é essencial para o desenvolvimento da ciência de materiais. Sabe-se que o InP, a exemplo de outros compostos III-V, apresenta uma variedade de padrões de reconstrução para superfície (001) que dependem das condições iniciais que prevalecem durante o seu crescimento. Neste trabalho estudamos os padrões da superfície InP(001) originados em ambientes com concentração máxima de átomos de índio e de fósforo e os processos envolvidos com a adsorção da molécula H2S sobre estas superfícies. Usamos cálculos de primeiros princípios dentro do formalismo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) associados à pseudopotenciais de norma conservada com aproximação generalizada do gradiente para o termo da energia de troca e correlação (DFT-GGA) e correlação não linear de caroço (NLCC). Fizemos a adsorção da molécula de H2S sobre os padrões mais estáveis da superfície InP(001), considerando os casos com a molécula dissociada e não dissociada. No padrão reconstrução 2x2 com dois dímeros, superfície originada em ambientes ricos em átomos de fósforo, fizemos o cálculo das barreiras de energia entre as configurações energeticamente mais favoráveis e encontramos um mecanismo de adsorção para a molécula de H2S dissociada Na superfície com padrão de reconstrução 2x4, crescida em ambientes ricos em átomos de índio, com formação de um dímero misto, verificamos que a molécula não dissociada adsorve sobre os sítios formados por átomos de fósforo e que adsorve sobre os sítios formados por átomos de índio. O átomo de enxofre da molécula dissociada adsorve sobre os sítios formados por átomos de fósforo e de índio e as moléculas de hidrogênio permanecem desorvidas, porém as estruturas são desfavoráveis energeticamente. / The (001) surface of the III-V compounds have great importance for modern technologies of materials growth thus the study of these surfaces formation, its properties and the absorption process of the molecules are essential for the development of materials science. It is well known that the InP, as well others III-V compounds, present a variety of reconstruction patterns for (001) surface that depend on the initial growth conditions. In this work we studied the patterns of InP(001) surface considering an environment with high concentration ln and P atoms and the interaction of the H2S molecule with these surfaces. Using first-principles calculations within the Density Functional Theory (DFT) formalism, norm-conserving pseudopotentials with the generalized gradient approximation for the exchange and correlation energies (GGA) and non-linear core-correction (NLCC). We have studied the H2S molecule adsorption on different reconstruction of the InP(001) surface, considering the cases in which the H2S molecule was dissociated and non-dissociated. In the 2x2 pattern with two dimmers, the energy barriers were calculated between the more energetically favorable configurations and a possible mechanism of adsorption of dissociated H2S molecule is proposed. The non-dissociated molecule does not bind over phosphorus sites but over indium sites, for all considered reconstructions. The sulfur atom of dissociated molecule adsorbs over phosphorus and indium sites and the hydrogen molecules stands not joint, however the structure are energetically unfavorable.