Orientador: Aline Carvalho da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T09:52:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoreiraNeto_Joao_M.pdf: 2979036 bytes, checksum: 69eb89891eb2db5e4b255279226a374e (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar a modelagem matemática da hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar submetido a três tipos de pré-tratamentos (peróxido de hidrogênio alcalino, ácido fosfórico + hidróxido de sódio e hidróxido de cálcio). O modelo cinético de sacarificação e fermentação simultâneas desenvolvido por PHILIPPIDIS et al. (1992, 1993) e PHILIPPIDIS e HATZIS (1997) foi adaptado para representar os dados experimentais do processo de hidrólise enzimática em batelada com 3% de bagaço de cana seco pré-tratado com peróxido de hidrogênio alcalino. A partir do modelo desenvolvido foi possível obter perfis de concentração dos principais componentes do processo. A estimativa simultânea dos parâmetros cinéticos do modelo matemático foi realizada pelo algoritmo genético (AG) Pikaia. Os dados utilizados no procedimento de estimação descrevem os perfis de glicose em função da concentração de enzimas (1,67 - 30 FPU/g de biomassa seca pré-tratada e 7,33 - 50 CBU/g de biomassa seca pré-tratada) e tempo de residência (0 - 72 h) durante a hidrólise. A metodologia de planejamento Plackett-Burman (PB) foi aplicada para identificar os parâmetros cinéticos que mais influenciam o comportamento dinâmico das variáveis de processo. Na etapa de re-estimação de parâmetros foram considerados dados experimentais de glicose para bagaço pré-tratado com ácido fosfórico + hidróxido de sódio e bagaço pré-tratado com hidróxido de cálcio (cal). A metodologia de estimação de parâmetros usando algoritmo foi capaz de predizer de forma satisfatória o conjunto de dados experimentais de glicose para bagaço pré-tratado com peróxido de hidrogênio alcalino. Para o bagaço pré-tratado com ácido fosfórico + hidróxido de sódio o modelo atualizado conseguiu reproduzir de forma acurada tanto o conjunto de dados utilizados no procedimento de estimação de parâmetros como os usados na validação do modelo. Já para os dados de bagaço pré-tratado com cal o modelo não conseguiu descrever alguns dados experimentais / Abstract: This work aimed to study the mathematical modeling of enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse subjected to three types of pretreatments (alkaline hydrogen peroxide, phosphoric acid + sodium hydroxide and calcium hydroxide). The kinetic model of simultaneous saccharification and fermentation developed by PHILIPPIDIS et al. (1992, 1993) and PHILIPPIDIS and HATZIS (1997) was adapted to represent the experimental data of the batch process of enzymatic hydrolysis of 3% of dry sugarcane bagasse pretreated with alkaline hydrogen peroxide. From the model developed was possible to obtain concentration profiles of the main components of the process. The simultaneous estimation of kinetic parameters of the mathematical model was performed using the Pikaia genetic algorithm (GA). The data used in the estimation procedure describe the profiles of glucose as function of enzymes concentration (1.67 - 30 FPU/g dry pretreated biomass and 7.33 - 50 CBU/g dry pretreated biomass) and residence time (0-72 h) during hydrolysis. Plackett-Burman (PB) designs were used to identify the kinetic parameters with the higher influence on the dynamic behavior of the process variables. In the step of re-estimation of parameters experimental data of glucose for bagasse pretreated with phosphoric acid + sodium hydroxide and bagasse pretreated with calcium hydroxide (lime) were considered. The methodology of parameter estimation using genetic algorithm was able to predict accurately the experimental data set of glucose for bagasse pretreated with alkaline hydrogen peroxide. For bagasse pretreated with phosphoric acid + sodium hydroxide the updated model was able to reproduce accurately both the data set used in the parameter estimation procedure and the data used for model validation. As for the data of bagasse pretreated with lime the model failed to describe some experimental data / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Jaime Amaya-Farfan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T09:09:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_AndreGodoy_M.pdf: 3522462 bytes, checksum: 76b59c2640a649df5c72d2c5576d0989 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Os interesse com o consumo de proteinas, como nos carboidratos e lipidios, não estão somente direcionados para a quantidade e o valor biológico clássico. Algunsestudos avaliam também o tipo e a forma da proteina ingerida / Abstract: The interest with the consumption of protein, carbohydrates and lipids as in, are not only directed to the quantity and value biological classic. Algunsestudos also assess the type and shape of the protein intake / Mestrado / Planejamento Alimentar e Nutrição / Mestre em Alimentos e Nutrição

Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:34:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_DanielladosReis_M.pdf: 830242 bytes, checksum: 2fbea0d0b70d29cbec1ae84fbccf4d56 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi obter dados experimentais da cinética de pré-tratamento com peróxido de hidrogênio alcalino e da cinética de hidrólise enzimática posterior do bagaço de cana-de-açúcar. O pré-tratamento foi realizado nas condições determinadas como ótimas para este processo com concentrações de 8% (m/m) de bagaço, 11% (v/v) de peróxido de hidrogênio e pH igual a 11,5. Os dados experimentais para o pré-tratamento foram obtidos nas temperaturas de 25, 45 e 65ºC, analisando-se os teores de lignina, celulose e hemicelulose em função do tempo de pré-tratamento. À 25ºC houve menor deslignificação em relação à 65ºC, mas não houve degradação da celulose. A hidrólise enzimática foi realizada com bagaço pré-tratado usando celulase de T. reesei e ß-glicosidase de A. Niger a 50ºC. No primeiro ciclo de experimentos, a massa de bagaço foi variada entre 1 e 5 g com volume reacional fixo em 100 mL, correspondendo às concentrações de 1 e 5% de bagaço (m/m). As concentrações de celulase e ß-glicosidase foram mantidas fixas em 500 FPU/L e 500 CBU/L, respectivamente. A carga enzimática fixa dificultou a transferência de massa e adsorção das enzimas, por isto, resultados menos satisfatórios foram observados para os ensaios com maior concentração de bagaço. Experimentos adicionais foram realizados fixando-se a massa de bagaço em 3% (m/m) e variando-se as concentrações de celulase e ß-glicosidase de acordo com um planejamento 22 + configuração estrela. Os resultados reafirmaram que a ação das enzimas sobre o substrato ocorre de forma sinérgica. Nos experimentos para avaliação da hidrólise enzimática, as concentrações de celobiose, glicose, xilose e arabinose são mostradas em função do tempo. / Abstract: The objective of this work was to obtain experimental data of the kinetics of pretreatment with alkaline hydrogen peroxide and of the kinetics of the subsequent enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. The pretreatment was performed in the conditions determined as optimal for this process with concentrations of 8% (w/w) of bagasse, 11% (v/v) of hydrogen peroxide and pH of 11,5. The experimental data were obtained at temperatures of 25, 45 e 65°C, analyzing the concentrations of lignin, cellulose and hemicellulose were analyzed as functions of pretreatment time. At 25°C was observed lower delignification when compared to the 65°C, but not occurred degradation of cellulose. The enzymatic hydrolysis was performed with pretreated bagasse using celulase from T. reesei and ß- glicosidase from A. Niger at 50 ºC. In the first round of experiments, bagasse mass was varied from 1 to 5 g with fixed reactional volume of 100 mL, corresponding to concentrations of 1 to 5% of bagasse (w/w). The concentrations of celulase and ß- glucosidade were fixed in 500 FPU/L and 500 CBU/L, respectively. The enzyme loading fixed difficult the transfer of mass and the adsorption of the enzymes, therefore, less satisfactory results were observed for tests with higher concentration of bagasse. Additional experiments were performed fixing bagasse mass at 3% (w/w) and varying celulase and ß- glucosidade concentrations according to a 22 + star configuration factorial design. The results confirmed that the action of enzymes on the substrate occurs in a synergistic way. In the experiments for enzymatic hydrolysis, the concentrations of celobiose, glucose, xylose and arabinose are shown as functions of time. Key-words: Hydrogen peroxide, pretreatment, hydrolysis, sugarcane bagasse. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:57:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GarzonFuentes_LauraLiliana_M.pdf: 4423323 bytes, checksum: 42d541d6848e724e0011a112a669de73 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi a otimização do pré-tratamento de bagaço de cana com hidróxido de cálcio para facilitar a hidrólise enzimática posterior visando a produção de etanol de segunda geração, além da obtenção de dados cinéticos experimentais na etapa do pré-tratamento e de hidrólise enzimática para posteriores estudos de modelagem. O pré-tratamento foi realizado de acordo com um planejamento composto central 23,com o objetivo de avaliar a influência do tempo de pré-tratamento (h), temperatura (°C) e concentração de hidróxido de cálcio (p/p) na liberação de açúcares após hidrólise. A máxima produção de glicose foi de 228,45 mg/g biomassa seca, correspondentes a 409,9 mg/g de biomassa seca de açúcares redutores totais (ART), com o pré-tratamento realizado a 90 °C, durante 90 h e com uma carga de cal de 0,4 g/g biomassa seca. A cinética do pré-tratamento foi obtida para diferentes temperaturas (60, 70, 80 e 90°C) e um modelo cinético foi determinado para a deslignificação do bagaço com cal como uma função da temperatura. A energia de ativação da reação de deslignificação foi estimada como 31,47 kJ/mol. A determinação dos dados cinéticos durante a hidrólise enzimática foi realizada com bagaço pré-tratado nas condições ótimas, variando a carga de sólidos de 1 a 5% (p/v), com uma concentração fixa de enzima de 500 FPU/L de celulase e 500 CBU/L de ß-glicosidase. Os resultados mostraram rendimentos glicosídicos próximos aos estequiométricos para a carga de sólidos de 1%. Experimentos adicionais foram realizados fixando a concentração de bagaço em 3% e variando as concentrações de celulase e ß-glicosidase de acordo com um planejamento 22 + configuração composto central. Esta análise mostrou que o aumento das concentrações de celulase e ß-glicosidase tiveram efeito positivo até 475 FPU/L e 750 CBU/L, respectivamente, e a partir deste ponto um aumento das concentrações resultou em uma diminuição de rendimento / Abstract: The objective of this work was the optimization of the pretreatment of sugarcane bagasse with calcium hydroxide to enhance the subsequent enzymatic hydrolysis aiming at the production of second generation ethanol, as well as the determination of experimental kinetic data of the pretreatment stage and of the enzymatic hydrolysis for posterior modeling studies. The pretreatment was performed, according to a 23 central composite design, in order to evaluate the influence of pretreatment time (h), temperature (°C) and calcium hydroxide concentration (Ca(OH)2).The maximum glucose yield was 228.45mg/g raw biomass, corresponding to 409.9 mg/g raw biomass of total reducing sugars (TRS), with the pretreatment performed at 90 °C, for 90 h and with a lime loading of 0.4g/g dry biomass. Kinetic data of the pretreatment were obtained for different temperatures (60, 70, 80 and 90 °C) and a kinetic model for bagasse delignification with lime as a function of temperature was determined. The kinetic model was empirically established as a first-order reaction corresponding to the bulk phase for pretreatment time up to 108 h. The activation energy for the delignification reaction was estimated at 31.47 kJ/mol. The kinetic data of the enzymatic hydrolysis were obtained with bagasse pretreated in the optimal conditions, varying solids loading from 1 to 5% (m/v) with 500 FPU/L of cellulase and 500 CBU/L of ß-glucosidase. The results show that glycosidic yields next to the stoichiometric are attained for solids loading of 1%. Additional experiments were performed fixing the bagasse concentration at 3% and varying celulase and ß-glucosidase concentrations according to a 22 + star configuration factorial design. This analysis shows that an increase in the concentrations of cellulase and ß-glucosidase have a positive effect until up to a point and from this point up (475 FPU/L and 750 CBU/L, respectively), increasing concentrations resulted in a decrease in the yield / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rabelo_SaritaCandida_M.pdf: 2751117 bytes, checksum: e6deb950d836c14950b9c03e3f599869 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho o desempenho do pré-tratamento com peróxido de hidrogênio alcalino para viabilizar a hidrólise enzimática de bagaço de cana foi avaliado. O objetivo é que os açúcares obtidos sejam usados para produção de etanol. Planejamentos fatoriais 23 foram realizados para avaliar a influência do tempo de pré-tratamento (h), temperatura (°C) e concentração de peróxido de hidrogênio alcalino (H2O2 alcalino) (%) no desempenho da hidrólise, que foi medido pela liberação de glicose e açúcares redutores totais (ART). Os planejamentos foram realizados utilizando o bagaço seco proveniente da moenda da indústria de açúcar/álcool (bagaço não peneirado) e o bagaço peneirado com granulometria de -12+60 mesh, com o objetivo de avaliar a influência do tamanho da partícula na liberação dos açúcares fermentescíveis. Os resultados mostraram que os melhores rendimentos em glicose são obtidos para o bagaço não peneirado. Um novo planejamento 22 + configuração estrela foi realizado para determinar as condições de pré-tratamento que levam à máxima liberação de glicose após hidrólise enzimática com celulase e _- glicosidase a 50ºC e pH 4,8. Nesta etapa foi usado somente o bagaço não peneirado e os fatores considerados foram temperatura e concentração de H2O2 alcalino. O tempo de prétratamento foi eliminado do planejamento, uma vez que não se mostrou estatisticamente significativo na etapa anterior. Os resultados obtidos mostram que na nova faixa estudada, a influência da temperatura na liberação de glicose após hidrólise também não foi significativa no nível de 90% de confiança. Foram determinadas as condições ótimas de pré-tratamento, que são 1 h de reação, temperatura de 25°C e concentração de 7,355% de H2O2, e os resultados de massa de ART e glicose após 48 h de hidrólise foram 0,4899 g/g biomassa bruta seca e 0,3740 g/g biomassa bruta seca, respectivamente. O rendimento de glicose no ponto ótimo foi de 84,07 % / Abstract: The performance of alkaline hydrogen peroxide pretreatment to enable the enzymatic hydrolysis of sugar cane bagasse was evaluated. The objective is that the fermentable sugars obtained be used to ethanol production. 23 factorial designs were performed to evaluate the influence of pretreatment time (h), temperature (°C) and alkaline hydrogen peroxide concentration (alkaline H2O2) (%) on hydrolysis performance, which was measured by glucose and total reducing sugars (TRS) release. The designs were performed using the bagasse as it comes from a sugar/ethanol factory (bagasse not screened) and bagasse screened to -12+60 mesh. The objective was to evaluate the influence of particle size in the release of the fermentable sugars. The results have shown that the best glucose yields were obtained for not-screened bagasse. A new factorial design 22 + star configuration was performed to determine the pretreatment conditions that lead to maximum glucose release after enzymatic hydrolysis with celulase and _-glucosidase at temperature of 50 ºC and pH 4,8. In this stage only not-screened bagasse was used and the considered factors were temperature and alkaline H2O2 concentration. Pretreatment time was eliminated from the design because it was not considered statistically significant in the earlier stage. The obtained results show that in the new evaluated range, influence of temperature on glucose release after hydrolysis was also not significant at the 90% confidence level. Optimum conditions of pretreatment were determined, 1 h of reaction, temperature of 25°C and H2O2 concentration of 7,355%. The results of ART and glucose mass after 48 h of hydrolysis was 0,4899 g/g raw dry biomass and 0,3740 g/g raw dry biomass, respectively. The glucose yield in the optimum point was of 84,07 % / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:12:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Frederico Costa e Silva.pdf: 3291815 bytes, checksum: 2ee5afa45a0edf1283c63ca3496727b8 (MD5) Previous issue date: 2011-04-15 / The nanoscience and nanotechnology exhibited an outstanding development, which have been caused by the unusual properties featured by materials in the nanometric regime. Because of this, many magnetic materials with sizes smaller than before have been studied; among these materials, the ferrites have been extensively researched in new applications as drug carriers and ferrofluid components. In this work cobalt magnesium mixed ferrites, Co1-xMgxFe2O4 where 0 ≤ x ≤ 0.6, were synthesized by the forced hydrolysis method, which involves the hydrolysis of precursor salts mixed in a organic medium under mild heating. The structural characterization of the obtained materials was done by X-Ray Diffraction (DRX) and Transmission Electron Microscopy (MET); beyond these, the materials were characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry (TG) and Differential Thermal Analysis (DTA). The magnetic characterization was done in a Vibrating Sample Magnetometer (VSM), in applied fields varying from -2 to +2 Tesla and at 273, 323 and 373 K temperatures, and in a Physical Properties Measuring System (PPMS) operating in a temperature range of 4 to 300 K. The synthesized materials featured the characteristic spinel structure from ferrites, low crystallinity and average crystallite diameter below 5 nm. The presence of organic residues from the synthetic step was detected and quantified in the samples; beyond this, an increase of crystallinity of the material was observed when this is thermally treated. Using the room temperature and above room temperature magnetization curves of the samples, the superparamagnetic behavior was detected and confirmed. The saturation magnetization of the samples at room temperature were 260.29, 237.42, 198,27, 191.25 e 161.49 emu/cm3 to the samples with x =0, 0.2, 0.4, 0.5 e 0.6, respectively; then, the substitution of Co2+ with Mg2+ caused the decrease of saturation magnetization of the synthesized samples. The samples Blocking Temperature (TB) were obtained of the Zero Field Cooling (ZFC) and Field Cooling (FC) curves, and, with those values, the Effective Anisotropy Constants (Kef) of each sample were calculated; the obtained values were 196 K and 1.41 x 107 ergs/cm3 to the x = 0 sample; 178 K and 1.28 x 107 ergs/cm3 to the x = 0.2 sample; 172 K and vi 1.24 x 107 ergs/cm3 to the x = 0.4 sample; 172 K and 1.24 x 107 ergs/cm3 to the x = 0.5 sample and 146 K and 1.05 x 107 ergs/cm3 to the x = 0.6 sample. The trend featured by the obtained TB and Kef values was directly associated with the Ms trend. A comparison of the Anisotropy Constants between the x = 0 sample, a bulk and a 8.5 nm diameter cobalt ferrite were also done; among these, the x = 0 sample featured a higher value of Kef, therefore, the x = 0 sample anisotropy energy seems to be composed by superficial and interparticle magnetic effects contributions besides the magnetocrystalline energy contribution. / A nanociência e a nanotecnologia têm apresentado um grande crescimento devido às novas propriedades exibidas por materiais em regime nanométrico. Por isso, materiais magnéticos com tamanhos cada vez menores têm sido estudados; dentre estes materiais, as ferritas têm sido extensivamente pesquisadas em novas aplicações como carreadoras de fármacos e composição de ferrofluidos. Neste trabalho ferritas mistas de cobalto e magnésio, Co1-xMgxFe2O4 onde 0 ≤ x ≤ 0,6, foram sintetizadas através do método de hidrólise forçada, que envolve a hidrólise de uma mistura de sais precursores em um meio orgânico a médias temperaturas. A caracterização estrutural dos materiais obtidos foi realizada por Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET); ainda foram realizadas análises de Espectroscopia de Infravermelho (FTIR), de Termogravimetria (TG) e de Análise Térmica Diferencial (DTA). A caracterização magnética destes materiais foi realizada em um Magnetômetro de Amostra Vibrante (VSM), com campos aplicados de -2 a +2 Tesla e temperaturas de 273, 323 e 373 K, e em um Sistema de Medidas de Propriedades Físicas (PPMS), em temperaturas de 4 a 300 K. Os materiais sintetizados apresentaram estrutura de espinélio com baixa cristalinidade e diâmetros médios de cristalito menores que 5 nm. A presença de resíduos orgânicos provenientes da etapa de síntese foi detectada e quantificada nas amostras; além disso, observou-se um aumento da cristalinidade das mesmas quando tratadas termicamente. Através das curvas de magnetização a temperatura ambiente das amostras, observou-se que as mesmas apresentavam superparamagnetismo. Os valores de Magnetização de Saturação (Ms) a temperatura ambiente foram de 260,29, 237,42, 198,27, 191,25 e 161,49 emu/cm3 para as amostras com x =0, 0,2, 0,4, 0,5 e 0,6, respectivamente; logo a substituição de íons Co2+ por Mg2+ causa a diminuição da magnetização de saturação das amostras. Através de curvas de Zero Field Cooling (ZFC) e Field Cooling (FC) os valores das Temperaturas de Bloqueio (TB) e, consequentemente, das Constantes de Anisotropia Efetiva (Kef) das amostras foram obtidos; estes valores foram de, respectivamente, 196 K e 1,41 x 107 ergs/cm3 para a amostra com x = 0; 178 K e 1,28 x 107 ergs/cm3 iv para a amostra com x = 0,2; 172 K e 1,24 x 107 ergs/cm3 para a amostra com x = 0,4; 172 K e 1,24 x 107 ergs/cm3 para a amostra com x = 0,5 e 146 K e 1,05 x 107 ergs/cm3 para a amostra com x = 0,6. Todos os valores de TB e de Kef obtidos decresceram frente ao aumento da concentração de Mg2+, o que foi explicado em termos da diminuição de Ms ao longo da série de amostras. Uma comparação entre os valores de constante de anisotropia foi feita para a amostra x = 0, a ferrita de cobalto no estado bulk e nanopartículas de ferrita de cobalto com 8,5 nm de diâmetro; visto que o valor desta constante é consideravelmente maior para a amostra x = 0 conjecturou-se que as contribuições de superfície e de interações magnéticas entre partículas à energia de anisotropia sejam maiores para a amostra x= 0 do que para as nanopartículas de CoFe2O4 usadas na comparação.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:22:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PABLINE RAFAELLA MELLO BUENO.pdf: 1762715 bytes, checksum: 47172765b0a4f2dd240878d5f1652bde (MD5) Previous issue date: 2012-03-12 / The present work was to isolate, select and cultivate microorganisms that produce lipases to apply the wastewater treatment industry of potato chips. For the isolation of microorganisms was used for industrial effluent and sewage treatment plant. The selection of the strain producing lipase was performed on solid medium containing tributyrin and in liquid medium, with p-nitrofenolpalmitato. Optimization of lipase production was performed as variables, the concentration of corn steep liquor, soybean oil and different mineral sources. The enzyme extract and the commercial enzyme selected strain were characterized on the optimal activity and stability at different temperatures and pH values and determined the molecular weight of the commercial enzyme. For the treatment of sewage, it has been characterized and has been the optimization of hydrolysis of triglycerides of the effluent having as variables, pH, enzyme concentration, emulsifier and the influence of fed batch and batch processes. Twenty-nine were isolated microorganisms were acquired and eleven research institutes. Of these, four microorganisms were pre-selected for their higher enzymatic activity. In the selection in submerged fermentation, enzymatic activity was the best strain of Burkholderia cepacia ATCC 25416. Optimization of lipase production was obtained with corn steep liquor (13.8 to 26.2 g.L-1) and sodium nitrate (1.5 to 3.9 g.L-1). In the characterization of the lipase enzyme extract and immobilized lipase from Burkholderia cepacia, the best results were found at 37ºC and pH 8.0. Were stable at 40°C, and thermosensitive at 50 and 60°C. The inactivation of lipases template denaturation followed first order. The molecular mass of commercial enzyme was 33 kDa. For the treatment of effluent, the maximum hydrolytic activity (0.310 U.mL-1) was observed when the volume of 7% gum arabic was set at 3 mL of pH between 7.47 to 7.92 and the concentration of enzyme 0.111 to 0.148 g.mL-1. The mathematical model obtained can be used for batch process and the predictive largest possible hydrolysis of the triglycerides present in the effluent. / O presente trabalho teve como objetivo isolar, selecionar e cultivar microrganismos produtores de lipases para aplicar no tratamento de efluente de indústria de batata frita. Para o isolamento de microrganismos foi utilizado efluente industrial e de Estação de Tratamento de Esgotos. A seleção da cepa produtora de lipase foi realizada em meio sólido, contendo tributirina e em meio líquido, com paranitrofenolpalmitato. A otimização da produção de lipase foi realizada tendo como variáveis, a concentração de água de maceração de milho, óleo de soja e diferentes fontes minerais. O extrato enzimático e a enzima comercial da cepa selecionada foram caracterizados acerca da atividade ótima e estabilidade em diferentes temperaturas e pHs e determinada a massa molecular da enzima comercial. Para o tratamento do efluente, o mesmo foi caracterizado e realizou-se otimização da hidrólise dos triacilglicerídeos do efluente, tendo como variáveis, o pH, concentração de enzima, agente emulsificante e a influência dos processos descontínuo e descontínuo alimentado. Foram isolados vinte e nove microrganismos e onze foram adquiridos de institutos de pesquisa. Destes, quatro microrganismos foram préselecionados por apresentarem maior atividade enzimática. Na seleção em fermentação submersa, a melhor atividade enzimática foi da cepa Burkholderia cepacia ATCC 25416. A otimização da produção de lipase foi obtida utilizando-se água de maceração de milho (13,8 a 26,2 g.L-1) e nitrato de sódio (1,5 a 3,9 g.L-1). Na caracterização das lipases do extrato enzimático e da lipase comercial de Burkholderia cepacia, os melhores resultados foram encontrados a 37°C e pH 8,0. Foram estáveis a 40ºC, e termossensíveis a 50 e 60ºC. A inativação das lipases seguiu modelo de desnaturação de primeira ordem. A massa molecular da enzima comercial foi de 33 kDa. Para o tratamento do efluente, a atividade hidrolítica máxima (0,310 U.mL-1) foi observada quando o volume de goma arábica a 7% foi fixado em 3 mL, entre o pH de 7,47 a 7,92 e concentração de enzima de 0,111 a 0,148 g.mL-1. O modelo matemático obtido pode ser utilizado para fins preditivos e o processo descontínuo possibilitou maior hidrólise dos triacilglicerídeos presentes no efluente.

Submitted by Alisson Mota (alisson.davidbeckam@gmail.com) on 2015-07-20T19:34:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Kethellin Miranda Galeno de Carvalho.pdf: 654175 bytes, checksum: 62e84f2b966219c4227a24119b3bb4f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-23T13:46:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Kethellin Miranda Galeno de Carvalho.pdf: 654175 bytes, checksum: 62e84f2b966219c4227a24119b3bb4f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-23T14:19:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Kethellin Miranda Galeno de Carvalho.pdf: 654175 bytes, checksum: 62e84f2b966219c4227a24119b3bb4f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-23T14:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Kethellin Miranda Galeno de Carvalho.pdf: 654175 bytes, checksum: 62e84f2b966219c4227a24119b3bb4f1 (MD5) Previous issue date: 2014-05-05 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Astrocaryum aculeatum G. F. W. Meyer popularly known as tucumã (do Amazonas)is an Arecaceae species, an Amazon palm tree, which is considered an oilseed species with high potential for the production of biofuels. Biofuels have many advantages over fossil fuels such as the reduced toxicity and lower emission of greenhouse gases, due to the carbon cycling. This has stimulated its use and study so far. In large scale, is normally produced from vegetable oils or animal fats and methanol through the transesterification process by the homogenous alkalis catalysis. However this process is possible only to oils of fats with low contents of free fatty acids, which is not observed for most of oil sources available in the Amazon. This works aimed to study the production of biodiesel by an alternative process based on two-steps process of hydrolysis-esterification, with focus on the hydrolysis step performed by enzyme catalysis. Two lots of tucumã kernel oil were studied. The physicalchemical parameters from both lots were determined. Lot 01 has acid value of 55.06 mg NaOH/gand lot 02 11.09 mg NaOH/g. The fatty acid composition was determined by FAME (Fatty Acid Methyl Ester) conversion and GC-FID analysis and showed that tucumã oil has lauric, myristic and palmitic acid as major constituents. The use of lipases was initially studied by the determination of hydrolytic capacity of 11 different commercial lipases using tricaprylin as substrate. Considering the observed results and the costs of acquisition of each enzyme, two enzymes were selected for further studies, Candida rugosa (free enzyme) and Thermomyces lanuginosus (immobilized). The quantification of enzyme conversion of oil into free fatty acids was determined by two methods. The first, was developed in this work, and was based on TLC-densitometry and the other RP-HPLC was used to validate the results obtained by TLC-densitometry. This analytical method showed accuracy, precision and linearity to quantify the lipid conversion and was used to determine the enzyme activity in different experiments performed to determine the best catalytic conditions. The best conditions observed for de Candida rugosa lipase were 0.3 % of enzyme, 1 % of surfactant, phosphate buffer at pH 7.50, oil:buffer ratio of 1:1 (V:V), temperature of 40 ºC, stirring at 700 rpm for 10 hours. Then, the hydrolysis was performed in larger scale in a glass reactor and the products of both lots were converted into biodiesel by heterogeneous catalysis with ferric sulfate, in separate experiments using methanol and ethanol. Overall the best conversion was observed for the ethylic biodiesel, whose composition showed high purity that was confirmed by GC-MS analysis. The studied process based on enzymatic hydrolysis followed by esterification by heterogeneous catalysis showed very promising results that could, in theory,be applied in the conversion ofany oil source with high free fatty acid content, which is one of the most important challenges in the production of biodiesel. / Astrocaryum aculeatum G. F. W. Meyer é conhecido popularmente como tucumã do Amazonas e pertence à família Arecaceae. Uma palmeira, cujas amêndoas dos seus frutos possuem grande potencial de óleo, podendo ser utilizado como matéria-prima na produção de biodiesel. O biodiesel apresenta grandes vantagens frente aos combustíveis fósseis, como a ciclagem de carbono, baixa toxicidade e o seu uso contribui para a diminuição do efeito estufa, proporcionando um ganho ambiental para todo o planeta pela diminuição da poluição atmosférica entre outras características que justificam sua utilização. Comercialmente é produzido pela reação de transesterificação por catálise básica com álcoois de cadeia curta. Contudo para que esse processo seja utilizado com rendimentos satisfatórios é fundamental que os óleos possuam baixos teores de ácidos graxos livres, o que para a maior parte dos óleos e gorduras, extraídos de espécies amazônicas, não é possível. Este trabalho teve como objetivo estudar o processo alternativo à transesterificação, dehidrólise seguida de esterificação, com especial ênfase a etapa de hidrólise, que foi realizada pela catálise enzimática. Foram utilizados dois lotes de óleos extraídos das amêndoas de tucumã. Inicialmente realizou-se a caracterização físico-química do óleo, onde o lote 01 apresentou índice de acidez de 55,06 mg NaOH/g e o lote 02 de 11,09 mg NaOH/g. Foi realizada também a determinação da composição da cadeia graxa por CG-FID. De acordo com essa análise os ácidos graxos majoritário foram: ácido láurico, mirístico e palmítico. Foi realizada uma triagem com 11 lipases comerciais livres para definir a atividade catalítica de cada enzima utilizando o mesmo substrato, a tricaprilina (C8:0). Considerando a atividade observada e o custo de aquisição das enzimas, foram selecionadas para as reações de hidrólise a lipase de Candida rugosa (livre) e a lipase Thermomyces lanuginosus (imobilizada). Os ácidos graxos produzidos nas reações de hidrólise foram quantificados por um método desenvolvido por CCD-densitometria. Os ácidos graxos também foram quantificados por CLAE em fase reversa para comparar os resultados e validar os resultados. A técnica de CCD-densitometria mostrou ser rápida, eficaz e precisa na quantificação de lipídios. Todas as reações foram monitoradas e quantificadas por essa técnica, com o intuito de estabelecer as melhores condições da atividade catalítica e o melhor resultado foi obtido utilizando a lipase de Candida rugosa nas seguintes: 0,3% do biocatalisador, tensoativo 1%, tampão fosfato de sódio pH 7,50; 0,1M, proporção óleo:tampão1:1, temperatura de 40 ºC, agitação 700 rpm em 10 horas de reação. Os dois lotes de óleo foram hidrolisados enzimaticamente em quantidades maiores num reator de vidro com as duas enzimas e em seguida foram esterificados empregando o catalisador heterogêneo de sulfato férrico, tanto pela via metílica como etílica. Pelas análises realizadas, o biodiesel etílico apresentou melhoresconversões frente ao biodiesel metílico. As amostras de biodiesel foram analisadas também por CG-EM para confirmar a formação do produto etílico. O processo de hidrólise enzimática associada à esterificação por catálise heterogênea apresentou resultados bastante promissores, que podem permitir o uso de matérias-primas com elevado índice de acidez, que é um dos principais desafios atuais na produção desse biocombustível.

O presente trabalho avaliou a recalcitrância de diferentes regiões do entrenó de plantas de cana-de-açúcar que apresentavam teores contrastantes de lignina total. As amostras com baixo teor de lignina corresponderam aos híbridos experimentais denominados de H58 e H89, com 18,6% e 16,8% de lignina, respectivamente. As amostras com elevado teor de lignina corresponderam ao híbrido H140 e a um cultivar comercial (CR), com 21,5% e 24,5% de lignina, respectivamente. De cada cana foram obtidas quatro regiões distintas dos entrenós: medula, interface medula-córtex, córtex e fração externa (epiderme mais córtex periférico). Cada uma das amostras foi submetida à hidrólise enzimática com celulases comerciais. Os resultados mostraram uma maior conversão de celulose e hemicelulose na região da medula (celulose: 86%, 78%, 85% e 50%; xilanas: 50%, 36%, 31% e 30% após 72h, para CR, H58, H89 e H140, respectivamente). O córtex e a fração externa foram as regiões mais recalcitrantes, já que as conversões de celulose e xilanas atingiu somente 10% a 38% no córtex e 6% a 10% na fração externa. Embora seja pouco recalcitrante, a medula representou menos do que 10% do volume e da massa do entrenó. Em contraste, o córtex representou 49% do volume do entrenó e 48% a 63% da massa, dependendo do híbrido estudado. A região medular também mostrou a predominância de glucanas (41% - 55%) e menor teor de hemiceluloses (16,8% - 20,5%; exceto H140) e lignina total (12,6% - 18,5%) em relação às demais frações. A determinação de ácidos hidroxicinâmicos nas amostras indicou a predominância de ligações destes ácidos na forma de éster com a hemicelulose e simultaneamente éter com a lignina, independentemente da fração de cana avaliada. Dentre os híbridos, o H89 e o H140 se destacaram por sua baixa e alta recalcitrância, respectivamente. Nas análises microscópicas, o número de feixes vasculares por área foi maior na região do córtex (13 a 22 feixes por 16 mm2) quando comparada com outras regiões, enquanto a fração externa apresentou apenas fibras. A medula se mostrou preenchida, em sua maior parte, por células do parênquima, contendo menos feixes vasculares (5 a 8 feixes por 16 mm2). Dentre os híbridos, o H140 foi o que apresentou menos feixes por área, porém com os maiores diâmetros (entre 390 e 583 ?m, dependendo da região). A presença de feixes vasculares mostrou ser muito importante para explicar a recalcitrância das amostras. Dentre os estudos de correlação realizados, foi possível notar que a recalcitrância das canas estudadas pode ser relacionada não apenas com o teor de lignina total, mas também com a densidade do material, a disponibilidade de celulose e a extensão dos feixes vasculares por área. / This study evaluated the recalcitrance of different regions of the internodes of sugarcane plants which presented contrasting lignin contents. Samples with low lignin content corresponded to the experimental hybrids termed H58 and H89, each one with 18,6% and 16,8% of lignin, respectively. The samples with high lignin content corresponded to the hybrid H140 and a commercial variety of sugarcane (CR), with 21,5% and 24,5%, respectively. Different fractions of the internodes were obtained from each plant: pith, pith-rind interface, rind and outermost rind (epidermis plus peripheral rind). Each sample was submitted to enzymatic hydrolysis with commercial cellulases. Results showed a higher conversion of cellulose and hemicellulose in the pith (cellulose: 86%, 78%, 85% and 50%, xylan: 50%, 36%, 31% and 30% after 72 hours for CR, H58, H89 and H140, respectively). Rind and outermost rind were the most recalcitrant regions, since the cellulose and xylan conversions reached only 10% to 38% in rind and 6% to 10% in the outermost rind. Despite its low recalcitrance, the pith region represented less than 10% of the volume and the dry mass of the internode. In contrast, the rind represented 49% of the internode volume and 48% to 63% of the dry mass, depending on the evaluated hybrid. The pith region also showed the predominance of glucan (41% - 55%) and the lowest contents of hemicellulose (16.8% - 20.5%, except for H140) and total lignin (12.6% - 18.5%). From the hydroxycinnamic acids determination, it was found that these acids were mostly linked to hemicellulose as esters and, simultaneously, to lignin as ether, regardless which fraction was analyzed. Among the hybrids, H89 and H140 stood out for its low and high recalcitrance, respectively. In microscopic analysis, the number of vascular bundles per area was greater in the rind region (13 to 22 bundles per 16 mm2) when compared to other regions, meanwhile the outermost rind showed only fiber cells. The pith showed itself occupied mostly by parenchyma cells, containing less vascular bundles (5 to 8 bundles per 16 mm2). Among the hybrids, H140 showed the smallest number of vascular bundles per area, but with the largest diameters (between 390 and 583 ?m, depending on the region type). The presence of the vascular bundles was found to be very important in order to explain the recalcitrance of the samples. Among the correlation analysis performed, it was noticeable that the recalcitrance of the studied sugarcanes could be related, not only to the total lignin content, but also to the biomass density, the cellulose availability and the extent of vascular bundles per area.

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