Expanded bed chromatography using ion-exchange media is a powerful first step in purification processes. Expanded bed chromatography can be used to extract components from complex and viscous solution. This can be achieved because of the void created between adsorbent particles where as in packed bed chromatography, the adsorbent is too compact and dense for a complex feed stock to flow through. Expanded bed chromatography was used to purify bovine serum albumin (BSA) from chicken egg white (CEW). The high viscosity of CEW presents a unique challenge for efficient large-scale protein purification. This project aimed to optimize and evaluate a separation method that is believed to be particularly suitable for high viscosity solutions: expanded-bed ion exchange chromatography. The BSA was admixed into the CEW and the solution was pumped through the column for purification. The media used in the column was Streamline DEAE which is an anion-exchanger. The yield obtained was 85% and the purity was 57%. A mathematical model to understand and predict the behavior of expanded bed chromatography was developed to provide an estimation of the breakthrough curves obtained for BSA. A small sized porous dense adsorbent was also synthesized to enhance the purification process. This zirconia-based adsorbent allows use of higher flow velocities that is a key factor when working with viscous fluids such as chicken egg white.

"Expanded Bed Chromatography (EBC) is rapidly becoming the preferred choice for initial product recovery from crude process streams as it enables direct protein recovery from culture broths after appropriate dilution. However, the process is time intensive, and there are still some difficulties with very high cell density cultures in the 500 g/L range. Problems include in-column clogging and poor column efficiency. With the development of a new prototype EBC column capable of product recovery from undiluted culture broth, it is proposed in this study to combine the fermentation with EBC recovery. This strategy was tested using a wild type, non-producing strain of Pichia pastoris. Culture broths were spiked with 200 mg/L lysozyme to mimic an actual production fermentation. Key parameters for the process were identified and tested independently to better assess system performance: potential toxic effects of the resin on the culture, nutrient deprivation of the cells as they pass through the column and binding of the target protein from whole broth. The cation exchanger had a negligible effect on cell proliferation in shake flask studies using YNB Medium. Isolation of the culture from the fermenter for up to two hours appeared to have minimal effect on overall cell viability and the ability to metabolize methanol. The dynamic binding capacity for lysozyme was 50 mg/mL in buffer, and 20 mg/mL in undiluted fermentation broth containing 500 g/L cells. When harvested undiluted fermentation broth was allowed to recirculate through the EBC column, the binding capacity was increased to 30 mg/mL. The combination of the fermentation and recovery process allowed for a binding capacity of 30-40 mg/mL, with no dramatic effects on biomass accumulation or metabolic rate."

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T08:35:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CurveloSantana_JoseCarlos_D.pdf: 2790492 bytes, checksum: 998c5d670d1553e55823381772bbddce (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Em atenção ao desenvolvimento de novas tecnologias é que neste trabalho foram feitos estudos de recuperação das enzimas a e b-amilases produzidas a partir das sementes de milho (Zea mays) em sistema de adsorção em leito expandido (ALE), para agregar valor a esta cultura, muito difundida em nosso país. Para tanto, foram feitas otimizações das etapas de produção do malte de milho, desde o processo de germinação (variando tempo) até a secagem (variando tempo e temperatura), para obter este produto com boa atividade enzimática. A caracterização hidrodinâmica da coluna de ALE foi feita para avaliar os efeitos dos: tampões fosfato (a 22°C) e Tris/HCl, com ou sem malte de milho, sobre a fluidização do leito contendo a resina de troca iônica Amberlite IRA 410. Durante a recuperação das enzimas usou-se como fatores a altura do leito fixo (4 cm) e expandido (8, 12, 16 cm), o pH (5, 6 e 7), e o tipo de tampão (fosfato ou Tris/HCl ambos a 0,05M), em condições constantes de eluição (NaCl 0,25M a 14mL/min). Os resultados mostraram que para se obter um malte com maior atividade enzimática deve-se parar a germinação das sementes no quarto dia e secá-las a 54°C por 5-6 h. A equação de Richardson-Zaki se ajustou à fluidização das resinas sobre o efeito dos fatores estudados, e o estudo de hidrodinâmica mostrou que altura do número de pratos teóricos (HETP), a dispersão axial (Daxial) e o número de Peclet (Pe) aumentaram com a elevação da altura e da porosidade do leito. O tampão fosfato aumentou a afinidade entre a resina e as enzimas, enquanto que o tampão Tris/HCl não promoveu adsorção das mesmas. A recuperação das amilases em leito expandido foi melhor que em leito fixo e aumentou usando 8 cm (grau de expansão dois) a pH 7. O fator de purificação foi de 500 vezes a atividade inicial, provavelmente por redução de impureza. Desta forma, este trabalho contribuiu para a obtenção de condições ótimas para se produzir as a e b-amilases a partir das sementes de milho (Zea mays), com alto potencial enzimático e boa aceitação comercial, e assim ele poderá agregar valor à cultura do milho / Abstract: Aiming to development of new technologies, in this work a and b-amylases recovery from maize (Zea mays) malt by expanded bed adsorption (EBA) was studied in order, to aggregate value to the maize culture which is diffused into our Country. Thus, the optimization of the manufacture steps of maize malt, since the germination (changing the time) until the drying process (changing of time and temperature) were make to obtain this product with good activity. The hydrodynamic characterization of EBA column was making to evaluation of effects of: phosphate (at 22°C) and Tris/HCl buffer, with or without maize malt, on the bed fluidization using the Amberlite IRA 410 ion-exchange resin. The effects of bed (4 cm) and expanded bed height (8, 12 and 16 cm), pH (5, 6 e 7) and buffer type (phosphate or Tris/HCl, both 0.05M) on enzyme recovery were observed under fixed conditions for elution (NaCl 0.25M at 14mL/min). The results showed that maize seeds germination must be stopped in the 4 days and drying process conducted at 54°C for 5-6 h, to obtain the maize malt with good enzymatic activity. Richardson-Zaki equation fitted to behavior of the resins fluidization on the effect of factors studied in this work, and the hydrodynamic study showed that height equivalent to the theoretical plates (HETP), axial dispersion (Daxial) and Peclet number (Pe) increased using higher bed height and voidage. The use of phosphate buffer increased to the affinity between resins and enzymes; while the Tris/HCl buffer was not promoted to enzymes adsorption on resins. Amylase recovery by expanded bed was more effective than fixed bed chromatography and increased using 8 cm (two expansion degrees) and pH 7. The purification factor was of 500 times, due to reduction of impurity. Thus, this work had contributed to found of optimal conditions of a e b-amylases production from maize (Zea mays) malt, at high enzymatic potential and good commercial acceptance, and in this way to aggregate value to the maize culture / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Reginaldo Guirardello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T22:33:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_EveraldoSilvinodos_D.pdf: 4348712 bytes, checksum: f3506ac5746394a5083752c78e0b99b3 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O presente trabalho refere-se ao uso da técnica de adsorção em lejto expandido para recuperar e purificar enzimas. Aspectos fundamentais da adsorção em leito expandido são abordados, utilizando lisozima e soro albumina bovina como proteínas modelo, e as enzimas, gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase de Saccharomyces cerevisae, xilanase (extrato comercial) e quitosanase produzida por Bacil/us cereus. A avaliação da influência do uso de dois distribuidores, poroso e do tipo prato perfurado, mostrou que o distribuidor do tipo prato perfurado favoreceu mais à adsorção em leito expandido e que os adsorventes Streamline@ SP e Streamline@ DEAE possuem uma ampla distribuição de tamanho de partículas favorecendo ao fenômeno de segregação (Capítulo 2 - Artigo publicado no IEX 2000 (Cambridge/UK)). O uso de um processo integrado para recuperar e purificar a enzima intracelular Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase mostrou-se bem sucedido. O desempenho hidrodinâmico e cromatográfico foi estudado usando um adsorvente de estrutura pelicular (Pellicular) e dois adsorventes porosos comerciais (Stream1ine e Macrosorb) . Os resultados mostraram que o adsorvente Pellicular apresentou as melhores propriedades hidrodinâmicas e cromatográficas. (Capítulo 3 - Artigo em parceria e que será submetido à periódico internacional). O estudo da influência do uso de uma altura do leito empacotado, de 0,050 m e de 0,075 m na ALE operando-se em 10% da curva de ruptura, mostrou que uma altura de 0,075 m foi mais eficiente. Para o sistema lisozima - Streamline@ DEAE o rendimento aumentou com o aumento da velocidade linear enquanto que para o sistema BSA - Streamline@ SP esse fato não foi observado. Neste caso, para o sistema BSA - Streamline@ SP, a transferência de massa parece ser limitada pela menor densidade de carga acarretando assim em menores valores de eficiência em 10% de ruptura. (Capítulo 4 - Artigo aceito para publicação no periódico Biosepara_ion). O estudo da influência do conteúdo de células na adsorção em leito expandido mostrou que quando foi utilizado o extrato com o conteúdo de 5% de células (peso úmido), em leito expandido, o desempenho da purificação foi comprometido. (Capítulo 5 - Artigo aceito para publicação no periódico Joumal of Chromatography A). A adsorção de quitosanase de um caldo de fermentação de Baci/lus cereus em leito empacotado permitiu à obtenção de um pico com um fator de purificação de 7,6 e uma recuperação de 67,4% que eluiu com 0,51 M de NaCL Valores muito próximos a estes foram obtidos com o uso da adsorção em leito expandido com ambos os caldos, bruto e clarificado. Eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS­P AGE) realizada para o tubo que exibiu a maior atividade, quando o leito foi no modo expandido e com células, mostrou a presença de duas bandas. Este fato sugere três possibilidades, a existência de duas quitosanases, a presença de um proteína contaminante ou a existência de uma quitosanase com duas sub-unidades (dímera). Entretanto, grande parte dos contaminantes foram separados da quitosanase em uma única etapa. (Capítulo 6 - Artigo que será submetido à um periódico internacional) / Abstract: This work deals with the application of Expanded Bed Adsorption (EBA) to recovery and purify enzymes. Model proteins, lisozyme and bovine serum albumin (BSA), as well as some enzymes, glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (G3PDH) from baker's yeast, xylanase (from a commercial extract) and chitosanase from Bacil/us cereus were used to study the EBA background and application. The influence of two distributor (porous and perfurated plate) showed that the perfurated plate distributor was more favorable for the EBA. The Strearnline@ SP and the Strearnline@ DEAE adsorbents have a wide size distribution favourable for the segregation phenomena. (Chapter 2 - artic1e published in IEX 2000 (Carnbridge/UK». An integrated process was successful to recover and to purify an intracellular enzyme, Glyceraldehyde 3-Phosphate Dehydrogenase (G3PDH). Performance of the hydrodynamic and chromatographic properties using a pellicular adsorbent (Pellicular) and two porous commercial adsorbents (Stream1ine and Macrosorb) showed that the former presented the best hydrodynarnic and chromatographic properties. (Chapter 3 - paper that wiil be submmited to an international journal). The influence of two settled bed height, 0.050 m and 0.075m, respectively, in the EBA operating at 10% of the breaktrough curve, showed that the former was more efficient. For the lisozyme - Strearnline@ DEAE system yield increased with the increase of the velocity while for the BSA - Strearnline@ SP system this behaviour was not observed. In this case, mass transfer seems to be limited problably due to its lower charge density. (Chapter 4 - paper accepted for publication in the Bioseparation Journal). The influence of cell contents in the EBA using a 5% (wet weight) cell content showed that the purification perfonnance was hampered. (Chapter 5 ­paper accepted for publication in the Journal ofChromatography A). The chitosanase adsorption of fermentation broth from Bacillus cereus, in packed mode, showed a chitosanase peak that eluted with 0.51 M NaCl, in this case a 7.6-fold purification factor with 67.4% of activity recovery were obtained. Similar values were obtained for both c1arified and unc1arified fermentation broth using the bed in the expanded mode. Experiment in expanded mode showed that two bands were present in the peak showing the highest activity, this suggests three possibilities, the existence of two chitosanases, the existence of a contaminant protein or the existence of a chitosanase with two sub-units. However, it was possible to separate the chitosanase from the-main contaminants in just one step. (Chapter 6 - paper that will be submitted to an international journal) / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx) possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio (RALEx); co-precipitação em um sistema de lodo ativado; e pós-precipitação do efluente do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso. Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Para a coagulação com cloreto férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L / The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from 65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation, and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research, coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems, namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; co-precipitation (in the mixed liquor from activated sludge system); and post-precipitation of effluent from activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios. Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation. Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option, additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step. When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L

Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx) possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio (RALEx); co-precipitação em um sistema de lodo ativado; e pós-precipitação do efluente do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso. Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Para a coagulação com cloreto férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L / The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from 65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation, and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research, coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems, namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; co-precipitation (in the mixed liquor from activated sludge system); and post-precipitation of effluent from activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios. Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation. Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option, additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step. When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L

A presente pesquisa teve como objetivo a avaliação do uso da banda de rodagem de pneus inservíveis triturada (BPIT) como suporte ao desenvolvimento de biofilmes em um reator anaeróbio de leito expansível (RALEx), em escala plena, com volume de 32m3, empregado no tratamento de esgoto sanitário. A utilização desse material como suporte apresentou-se como proposta inovadora, com grande potencial de aplicação. Para partida do sistema foram utilizados 6,0m3 de lodo proveniente do reator UASB da Estação de Tratamento de Esgoto Jardim das Flores de Rio Claro – SP, tendo sido alcançado o equilíbrio dinâmico aparente após 80 dias de operação. A BPIT mostrou-se eficiente como recheio do RALEx, tendo em vista que promoveu remoção média de 70% de matéria orgânica, em termos de DBO (amostras não filtradas), quando operado com tempo de detenção hidráulico médio de 3,2h, velocidade ascensional média de 5,7m/h (sem recirculação do efluente), e carga orgânica volumétrica média de 5,4kgDQO/m3.dia. A remoção média de sólidos em suspensão no sistema foi de 65% (com teor residual no efluente de 95mg/L) e a porcentagem de metano no biogás manteve-se próxima a 65%. Assim como os demais reatores anaeróbios, verificou-se que a remoção de nitrogênio e fósforo no RALEx foi relativamente baixa, com valores inferiores a 10%. Avaliou-se também a perda de carga no leito de BPIT, obtendo-se valores extremamente baixos para todas as granulometrias testadas, em torno de 4cm/m de leito, e determinou-se a velocidade mínima de fluidificação em 39m/h. Nos ensaios preliminares, verificou-se que o diâmetro equivalente das partículas de BPIT foi de 4,3mm, com coeficiente de desuniformidade de 1,61 e massa específica de 1,14g/cm3. A BPIT mostrou-se competitiva também no aspecto econômico, tendo em vista que o custo de aquisição foi 12,8 vezes inferior ao do carvão ativado granular e 1,6 vezes superior ao da areia (materiais comumente utilizados como recheio de RALEx). / The present research had as objective the assessment of granulated tread of scrap tires (GTST) as support for the development of biofilms in an expanded bed anaerobic reactor (EBAR), in full scale, with a total volume of 32m3, employed for wastewater treatment. The use of this material as support was presented as an innovating proposal, with a high application potential. To start up the system 6.0m3 of sludge coming from the UASB reactor from Jardim das Flores Wastewater Treatment Plant, Rio Claro – SP, were used. The apparent dynamic equilibrium was reached 80 days after operating start up. GTST showed itself as efficient in the packing of the EBAR, where it removed an average of 70% of organic matter, in terms of BOD (non-filtered samples), when operated with hydraulic detention time of 3.2h, mean ascension velocity of 5.7m/h (without effluent re-circulation), and mean volumetric organic load of 5.4kgCOD/m3.day. The mean suspended solids removal in the system was of 65% (with 95mg/L of residual content in the effluent) and the percent of methane in biogas was close to 65%. Likewise in other anaerobic reactors, it was seen that nitrogen and phosphorous removal in the EBAR was relatively low, with values below 10%. Headloss was also assessed in the bed of the GTST, where extremely low values were obtained for all tested granulometry, around 4cm/m in the bed. In the preliminary essays, it was verified that the equivalent diameter of GTST particles was of 4.3mm, with disuniformity coefficient of 1.61 and specific mass of 1.14g/cm3. GTST was also competitive in the economical aspect, where the acquisition cost was 12.8 times lower than granular activated carbon and 1.6 times higher than sand (materials commonly used as EBAR packing material).

<p>The aim of this work was to develop a production process for the enzyme xyloglucan <i>endo</i>-transglycosylase from <i>Populus tremula x tremuloides</i> (<i>Ptt</i>XET16-34). The natural transglycosylating activity of this enzyme has previously been employed in a XET-Technology. This chemo enzymatic method is useful for biomimetic modification of cellulose surfaces and holds great potential for industrial applications. Thus, it requires that the XET-enzyme can be produced in larger scale.</p><p>This work also shows how the wildtype <i>Ptt</i>XET16-34 was modified into a glycosynthase. By mutation of the catalytic nucleophile into an alanine, glycine or serine residue, enzymes capable of synthesising defined xyloglucan fragments were obtained. These defined compounds are very valuable for further detailed studies of xyloglucan active-enzymes, but are also useful in molecular studies of the structurally important xyloglucan-cellulose interaction.</p><p>A heterologous production system for <i>Ptt</i>XET16-34 was previously developed in the methylotrophic yeast Pichia pastoris. A methanol-limited fed-batch process was also previously established, but the yield of active XET was low due to proteolysis problems and low productivity. Therefore, two alternative fed-batch techniques were investigated for the production of <i>Ptt</i>XET16-34: a temperature-limited fed-batch (TLFB) and an oxygen-limited high-pressure fed-batch (OLHPFB).</p><p>For the initial recovery of XET after the fermentation process, two different downstream processes were investigated: expanded bed adsorption (EBA) and cross-flow filtration (CFF).</p>

A presente pesquisa teve como objetivo a avaliação do uso da banda de rodagem de pneus inservíveis triturada (BPIT) como suporte ao desenvolvimento de biofilmes em um reator anaeróbio de leito expansível (RALEx), em escala plena, com volume de 32m3, empregado no tratamento de esgoto sanitário. A utilização desse material como suporte apresentou-se como proposta inovadora, com grande potencial de aplicação. Para partida do sistema foram utilizados 6,0m3 de lodo proveniente do reator UASB da Estação de Tratamento de Esgoto Jardim das Flores de Rio Claro – SP, tendo sido alcançado o equilíbrio dinâmico aparente após 80 dias de operação. A BPIT mostrou-se eficiente como recheio do RALEx, tendo em vista que promoveu remoção média de 70% de matéria orgânica, em termos de DBO (amostras não filtradas), quando operado com tempo de detenção hidráulico médio de 3,2h, velocidade ascensional média de 5,7m/h (sem recirculação do efluente), e carga orgânica volumétrica média de 5,4kgDQO/m3.dia. A remoção média de sólidos em suspensão no sistema foi de 65% (com teor residual no efluente de 95mg/L) e a porcentagem de metano no biogás manteve-se próxima a 65%. Assim como os demais reatores anaeróbios, verificou-se que a remoção de nitrogênio e fósforo no RALEx foi relativamente baixa, com valores inferiores a 10%. Avaliou-se também a perda de carga no leito de BPIT, obtendo-se valores extremamente baixos para todas as granulometrias testadas, em torno de 4cm/m de leito, e determinou-se a velocidade mínima de fluidificação em 39m/h. Nos ensaios preliminares, verificou-se que o diâmetro equivalente das partículas de BPIT foi de 4,3mm, com coeficiente de desuniformidade de 1,61 e massa específica de 1,14g/cm3. A BPIT mostrou-se competitiva também no aspecto econômico, tendo em vista que o custo de aquisição foi 12,8 vezes inferior ao do carvão ativado granular e 1,6 vezes superior ao da areia (materiais comumente utilizados como recheio de RALEx). / The present research had as objective the assessment of granulated tread of scrap tires (GTST) as support for the development of biofilms in an expanded bed anaerobic reactor (EBAR), in full scale, with a total volume of 32m3, employed for wastewater treatment. The use of this material as support was presented as an innovating proposal, with a high application potential. To start up the system 6.0m3 of sludge coming from the UASB reactor from Jardim das Flores Wastewater Treatment Plant, Rio Claro – SP, were used. The apparent dynamic equilibrium was reached 80 days after operating start up. GTST showed itself as efficient in the packing of the EBAR, where it removed an average of 70% of organic matter, in terms of BOD (non-filtered samples), when operated with hydraulic detention time of 3.2h, mean ascension velocity of 5.7m/h (without effluent re-circulation), and mean volumetric organic load of 5.4kgCOD/m3.day. The mean suspended solids removal in the system was of 65% (with 95mg/L of residual content in the effluent) and the percent of methane in biogas was close to 65%. Likewise in other anaerobic reactors, it was seen that nitrogen and phosphorous removal in the EBAR was relatively low, with values below 10%. Headloss was also assessed in the bed of the GTST, where extremely low values were obtained for all tested granulometry, around 4cm/m in the bed. In the preliminary essays, it was verified that the equivalent diameter of GTST particles was of 4.3mm, with disuniformity coefficient of 1.61 and specific mass of 1.14g/cm3. GTST was also competitive in the economical aspect, where the acquisition cost was 12.8 times lower than granular activated carbon and 1.6 times higher than sand (materials commonly used as EBAR packing material).

With the increased demands of therapeutic proteins, there is going to be a need for new purification technologies which have high throughput, high yield and high resolution. Three purification technologies were explored as potential new technology to isolate recombinant and endogenous milk proteins: Expanded bed adsorption chromatography(EBAC) combined with hydrophobic interaction chromatography(HIC), Recycle continuous flow electrophoresis(RCFE) and Free flow isoelectric focusing(FFIEF). The first process(EBAC/HIC) used with Zn2+ as a selective precipitating agent, purified recombinant human protein C(rhPC) and IgG(contaminated with less than 1% IgA) from swine milk with high resolution and high yield while processing about 10-20 grams in a single operation. The second process(RCFE) was able to isolate the active sub-populations of rhPC from major milk contaminants( - and -pig casein) as wells as from the inactive sub-populations of rhPC. RCFE was able to process 1.5g total protein per hour on a small scale and is currently being researched to process 1kg total protein per hour. The third and final purification process(FFIEF) sub-fractionated 100mg of immuno-purified rhPC into 50 fractions. The FFIEF was able to produce a linear pH gradient over the range of 3-10 using 2% ampholytes. The fractionated rhPC showed differing degrees of activity that resulted from the -carboxylated glutamic acids and the sialic acids. / Ph. D.