Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Ramires.pdf: 1391472 bytes, checksum: d654b07d1ed32bf9cb04ee7c55886419 (MD5) Previous issue date: 2009-12-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Waste generation represent a daily problem for most of the agriculture industry due to its toxicity and/or volume produced. Nowadays these residues demands treatment before its discard in the environment. Besides, the amounts spent with treatment are aggregated to manufacturing costs. Rational use of the residues seems to be the best way to handle with this problem. Cassava roots processing industry, produces significant amount of solid and liquid wastes from which valuable products could be extracted. Cassava bagasse is one of these residues containing high amounts of starch and dietary fibers. Before processing, the starch, through amylolitic enzyme digestion yields glucose and maltose syrups, products with wide uses in industry, for example, brewing industry. Classic laboratory analyses were already used in the characterization of cassava bagasse, but too much time were necessary to obtain results. Hence the present study aims for the analysis of cassava bagasse from multiple ways, being the thermal analysis the most important of all. The thermal techniques employed were thermogravimetry (TG), differential thermal analysis (DTA), derivate thermogravimetry (DTG) and differential scanning calorimetry (DSC). As in other past studies, optic microscopy proved its use in the identification of this kind of sample. X ray powder diffractometry is classically employed in the study of semi-cristalinity starch granule structure and was used to analyze the cassava bagasse. When a hydrolytic process is applied to starchy material, significant amount of reducing sugars are produced. Dinitrosalicylic acid (DNS) reducing reaction was performed in the hydrolyzed liquid fraction. The degradation temperatures obtained through thermogravimetric analysis of the native and hydrolyzed solid fractions of the cassava bagasse suffer reduction as well as changes in enthalpy and combustion values were noticed. DSC also showed fusion temperature of the starch in the cassava bagasse around 170 °C. This value gradually reduced to 162.5 °C and 152.3 °C when the samples were hydrolyzed for twelve and twenty-four hours, respectively. / A geração de resíduos é um problema diário para grande parte das agroindústrias em virtude da toxicidade ou grande volume gerado. Atualmente, políticas ambientais exigem o tratamento de resíduos antes do descarte na natureza. Além disso, este tratamento de resíduos é repassado aos custos de produção para o produto final. Propostas estão sendo apresentadas pelo setor ambiental com a finalidade de um uso racional para esses resíduos gerados. A indústria do amido, em especial o extraído da mandioca, produz quantidades significativas de rejeitos que podem ser empregados de forma racional, evitando seu descarte na natureza e gerando novos produtos. O bagaço da mandioca é esse tipo de resíduo, pois apresenta em sua composição alto teor de amido e fibras alimentares. Após o processamento, esse amido, por meio de ação de enzimas amilolíticas, pode ser convertido em xarope de maltose ou glicose, produtos de maior valor agregado, utilizados principalmente na indústria cervejeira. As análises via úmida para caracterizar a composição deste bagaço já foram realizadas, mas suas principais desvantagens estão associadas ao tempo requerido para a obtenção de resultados. Em função disso, o presente estudo visa analisar o bagaço de mandioca por várias frentes, sendo a análise térmica a principal entre as demais. As técnicas termoanalíticas empregadas foram a termogravimetria (TG), análise térmica diferencial (DTA), termogravimetria derivada (DTG) e a calorimetria exploratória diferencial (DSC). Assim como em trabalhos anteriores, a microscopia óptica foi utilizada provando-se de grande utilidade na identificação desse tipo de amostra. A difratometria de raios X pelo método do pó, classicamente utilizada no estudo de amidos em virtude de sua semi-cristalinidade, foi empregada neste tipo de resíduo. Como o processo hidrolítico quando empregado em fontes amiláceas produz quantidades significativas de açúcares redutores, a fase líquida resultante do processo foi analisada pela reação de redução com o ácido dinitrossalicílico (DNS). As temperaturas de degradação térmica obtidas a partir da análise termogravimétrica do bagaço de mandioca nativo e hidrolisado apresentaram redução, bem como alteração nas entalpias dos eventos de decomposição e combustão. A análise da calorimetria exploratória diferencial evidenciou uma temperatura de fusão do amido presente no bagaço de mandioca em 170C. Essa temperatura reduziu gradativamente à medida que as amostras foram hidrolisadas durante doze e vinte quatro horas, respectivamente 162.5 C e 152.3C.

Os nutrientes e os compostos bioativos do pescado são de interesse para a indústria alimentícia e farmacêutica. Estes compostos podem estar presentes na fração lipídica e proteica de espécies de peixe, crustáceos, algas e microalgas utilizadas para consumo humano, e também, no material descartado como resíduo do processamento. Elaboraram-se coprodutos utilizando resíduos do processamento de tilápia (Oreochromis niloticus) e beijupirá (Rachycentron canadum), a fim de investigar diferentes formas de aproveitamento destes, buscando agregar valor ao material que seria descartado ou subutilizado. Num primeiro estudo, foram observadas as condições eficientes de hidrólise para o resíduo do processamento de tilápia utilizando diferentes enzimas, e estabelecendo os períodos de hidrólise que propiciassem melhor qualidade da fração lipídica. Posteriormente, elaborou-se silagem química com resíduo da mesma espécie, para caracterização desta e avaliação da estabilidade microbiológica. Conseguinte, fez-se um estudo com os resíduos das duas espécies para elaboração das silagens a fim de verificar a qualidade das frações e seus melhores rendimentos, ao longo do tempo de estocagem. E por fim, foi realizado um estudo para elaborar e verificar a viabilidade de produção do coproduto peptona, obtido a partir da fração aquosa destas silagens. Os tratamentos testados se mostraram viáveis para obtenção de hidrolisado proteico, sendo que o tipo de enzima e o tempo de hidrólise determinaram o grau de fracionamento. A fração lipídica apresentou quantidade relevante de ácidos graxos poli-insaturados e adequada relação n-6/n-3. Para os testes com silagem de tilápia, a estabilidade foi satisfatória ao longo de 40 dias de armazenamento em temperatura de 25±1°C. Quanto às silagens elaboradas, com ambas as espécies, observou-se que os tratamentos nos quais não foram adicionados BHT, os valores para o Índice de Peróxidos foram elevados, indicando que houve um processo de degradação da fração lipídica presente nas silagens e reafirmando a necessidade de se utilizar um antioxidante nas formulações. Houve também um aumento gradual no Nitrogênio não proteico durante a hidrólise, ascendendo de forma significativa entre os tempos de armazenamento. Em relação ao rendimento, as silagens demostraram melhores rendimentos das frações aquosas no período de 10 e 20 dias de estocagem. Para a composição de ácidos graxos, tanto para os resíduos, quanto para as silagens observou-se que o ácido oleico (18:1) apresentou-se em maior quantidade nas frações analisadas. A fração aquosa das silagens tanto de tilápia, quanto de beijupirá, apresentou teores mais elevados de ácido glutâmico, lisina, glicina e ácido aspártico. Estas frações mostraram-se efetivas no crescimento dos micro-organismos Escherichia coli e Staphylococcus aureus, podendo ser convertidas em peptonas por um processo de fracionamento e liofilização. Os resultados obtidos indicam que é possível produzir um coproduto de pescado com valor agregado, colaborando para a sustentabilidade da cadeia produtiva destas espécies, desde que haja o procedimento de coleta seletiva para a separação dos resíduos gerados nas unidades processadoras / Fish have chemical and nutritional compounds of interest for pharmaceutical and food industries. Those compounds may be found in the lipid and/or protein fraction of fish, crustaceans, algae and microalgae used for human consumption, and also in the fish material discarded as processing residue. We prepared byproducts using \"tilapia\" (Oreochromis niloticus) and \"beijupirá\" (Rachycentron canadum) processing residues aiming to investigate different ways for using them and to aggregate value for the raw material that would be discarded or under-used. In a first study, we analyzed hydrolysis efficient conditions for tilápia processing residues, using different enzymes, aiming to identify the hydrolysis periods which could generate the best quality lipid fractions. Subsequently, we prepared chemical silage with residues from the same fish species for characterization and evaluation of microbiological stability. Thus, we did a silage preparation study with tilápia and beijupirá wastes to verify fractions quality and yield over time of storage. Finally, we did a study to prepare and evaluate the viability of peptone byproduct production from those silages aqueous fractions. The treatments tested showed the viability for protein hydrolyzed production, with enzyme type and hydrolysis time determining the fractioning level. The lipid fraction showed a relevant amount of polyunsatured fatty acids and appropriated n-6/n-3 relation. In the tilapia silage tests, the stability over the 40 days of storage (25±1°C) was satisfactory. With respect to the silages prepared with both species, we observed that treatments without BHT addition had high peroxide values, indicating that a degradation process occurred in the lipid fraction present in the silages and reaffirming the necessity of using an antioxidant in the formulations. During hydrolysis, there was also a significant increase in non-protein nitrogen over the time of storage. Silages showed the best aqueous fraction yield in the period of 10 and 20 days of storage. Regarding fatty acids composition, we observed that in both wastes and silages, oleic acid (18:1) was found in higher quantities in the fractions analyzed. Silage aqueous fraction of both tilapia and beijupirá had higher levels of glutamic acid, lysine, glycine and aspartic acid. Those fractions showed to be effective for the growth of Escherichia coli and Staphylococcus aureus microorganisms, being able to be converted to peptones by a process of fractioning and lyophilization. The results obtained indicate that it is possible to produce a fish byproduct, with aggregated value, collaborating with sustainability of chain, provided that a procedure of selective collection for separation of the wastes generated occurs in the processing units

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto de diferentes condições de processo no preço mínimo de venda do etanol produzido via hidrólise enzimática de bagaço da canade- açúcar. Para alcançar este objetivo o trabalho foi separado em três partes, a primeira para a modelagem das reações envolvidas no processo, a segunda para o dimensionamento dos equipamentos principais e a terceira para a avaliação econômica do projeto. Dessa forma, foi realizada a modelagem cinética das reações de pré-tratamento por explosão a vapor do bagaço de cana, da hidrólise enzimática do bagaço pré-tratado e da fermentação de xilose, os modelos obtidos foram utilizados para o dimensionamento de cada sistema reacional. Os dados experimentais para o pré-tratamento, hidrólise enzimática e fermentação de xilose foram obtidos da literatura. Todos os modelos propostos ajustaram adequadamente os dados experimentais de tal forma que os parâmetros cinéticos calculados foram estatisticamente significativos. O sistema de pré-tratamento foi projetado para operar em regime contínuo em reatores tubulares (PFR) e a hidrólise enzimática para operar em regime contínuo em reatores tipo tanque agitado (CSTR) e tubular em série. O sistema CSTR-PFR para a hidrólise enzimática é promissor para a realização desta reação, pois permite obter elevadas conversões em tempos de reação menores que aqueles necessários para os reatores CSTR. Neste sistema é possível alcançada a conversão de 74,3 % da celulose operando o CSTR e o PFR com tempo espacial de 24 h e 72 h, respectivamente. Foi possível avaliar o impacto das condições de pré-tratamento no dimensionamento do sistema de hidrólise enzimática. Além disso, o efeito da concentração inicial de bagaço e enzimas no rendimento de hidrólise enzimática foi avaliado frente aos resultados econômicos. A avaliação dos custos de capital foi realizada via curvas de custo de equipamentos. As diferentes condições de processo estudadas foram comparadas pela determinação do preço mínimo de venda do etanol (PMVE) obtido através da metodologia do lucro do empreendimento (LE). A avaliação econômica do processo mostrou que as condições que podem minimizar o PMVE são: realização do pré-tratamento a 200 °C por 5 min; realização da hidrólise enzimática com concentração inicial de celulose igual a 9,1 % (m/m) ou aproximadamente 17 % (m/m) de bagaço de cana, tempo espacial nos reatores CSTR e PFR de 24 h e 48 h, respectivamente; dosagem de enzimas igual a 40 FPU/g para celulase e 15 U/g para -glicosidase; capacidade de processamento da planta maior que 500 t/dia de bagaço (base seca) e necessariamente a utilizar da fração hemicelulósica para a produção de etanol. Operando nestas condições para uma planta com capacidade para 1000 t/dia o PMVE foi estimado em R$ 5,79 por litro. Dessa forma, este trabalho atingiu seus objetivos fornecendo subsídios para a escolha das condições mais favoráveis para a redução do PMVE, no entanto para a viabilização deste processo de produção de etanol outras configurações de processo devem ser estudas visando a redução dos custos de investimento e produção. / The main objective of this study was to evaluate the impact of different process conditions on the minimum selling price of ethanol via enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. To achieve this objective the work was separated into three parts, the first to model the reactions involved in the process, the second for the design of major equipment and the third for the economic evaluation of the project. Thus, we performed kinetic modeling of reactions pretreatment by steam explosion of bagasse, the enzymatic hydrolysis of pretreated bagasse and fermentation of xylose, the obtained models were used for the design of each reaction system. The experimental data for the pretreatment, enzymatic hydrolysis and fermentation of xylose were obtained from literature. All the proposed models adequately fitted the experimental data so that the kinetic parameters calculated were statistically significant. The system of pretreatment is designed to operate under a continuous tubular reactor (PFR) and enzymatic hydrolysis to operate in a continuous stirred tank reactor (CSTR) and tubular in series. The CSTR-PFR system for the enzymatic hydrolysis is promising to carry out this reaction, because it offers high conversions in shorter reaction times than those required for CSTR reactors. This system can achieved 74.3% conversion of cellulose operating the CSTR and PFR with space-time 24 h and 72 h, respectively. It was possible to assess the impact of the conditions of pretreatment in the design system of enzymatic hydrolysis. Furthermore, the effect of initial concentration of bagasse and enzymes on yield of enzymatic hydrolysis was evaluated in the face of economic results. The evaluation of capital costs was done through cost curves of equipment. The different process conditions studied were compared by determining the minimum ethanol selling price (MESP) obtained through the methodology of the venture profit (VP). The economic evaluation process showed that the conditions that can minimize the MESP are: completion of pre-treatment at 200 ° C for 5 min; completion of the enzymatic hydrolysis with initial concentration of cellulose of 9.1% (w / w) or about 17% (w / w) of bagasse, time in the reactors CSTR and PFR 24 h and 48 h, respectively, enzyme dosage of 40 FPU / g for cellulase and 15 U / g for -glucosidase; capacity processing plant more than 500 tonnes per day of bagasse (dry basis) and necessarily to use the hemicellulose fraction to ethanol production. Operating in these conditions for a plant with a capacity of 1000 t / day, the MESP was estimated at R$ 5.79 per liter. Thus, this work achieved its objectives by providing subsidies to select the most favorable conditions for the reduction of MESP, but for the viability of this process of ethanol production process of other settings should be studied in order to reduce investment costs and production.

Hemicelulose extraída do bagaço de cana-de-açúcar foi hidrolisada por enzimas de Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei e Aspergilus niger para obtenção de xilo-oligossacarídeos (XOs). A hemicelulose foi extraída com hidróxido de sódio na presença de antraquinona, sulfito de sódio ou peróxido de hidrogênio. O uso de antraquinona ou sulfito aumentou o rendimento de extração, porém a hemicelulose apresentou baixa solubilidade em água, propriedade inadequada para a hidrólise enzimática. A extração da hemicellulose com peróxido de hidrogênio em meio alcalino foi otimizada através de um planejamento fatorial completo 24 variando-se a concentração de H2O2 de 2 a 6% (m/v), tempo de reação de 4 a 16 h, temperatura de 20 a 60°C e presença ou não de 0,5% de sulfato de magnésio. No ponto central o rendimento de extração de hemicelulose foi de 94,5% com remoção de mais que 88% da lignina. Um rendimento de 86% de hemicelulose com baixo teor de lignina (5,9%) foi obtido em 6% de peróxido de hidrogênio por 4h a 20°C. Nessa condição a hemicelulose apresentou massa molar de 21.000 g/mol, composição aproximada de 81% xilose, 4% de arabinose, 4% de glicose e 3% de ácidos urônicos, alta solubilidade em água (90 % em massa) e coloração amarelo claro. As enzimas usadas na hidrólise dessa hemicelulose foram produzidas pelo cultivo dos fungos em meio sólido contento farelo de trigo. Em todos os extratos foi observada baixa atividade de endoglucanase e β-xilosidase e elevadas atividades de endo-β-1,4-xilanase. A máxima atividade de xilanase foi produzida por T. aurantiacus (1500 U/g), enquanto A. niger produziu 500 U/g e T. reesei 240 U/g, em 5 dias de cultivo. O perfil de produção de XOs com enzimas de T. aurantiacus e T. reesei foi semelhante, o principal produto foi xilobiose, seguido por xilose, xilotriose, xilotetraose e xilopentaose, sendo esses XOs de cadeia linear. A hidrólise da hemicelulose com enzimas de A. niger produziu exclusivamente xilose, consequência da presença de elevada atividade de β-xilosidase. A velocidade de conversão da hemicelulose em XOs com as enzimas de T. reesei foi maior no início da reação (6 h), diminuindo a partir de 24 h, período em que inicia a produção de xilose. A influência da concentração de substrato e carga de xilanase na conversão da hemicelulose em XOs foi avaliada através de um planejamento experimental 22 com face centrada. A condição otimizada da hidrólise (2,6% substrato e 60 U/g de endo-β-1,4-xilanase) com o extrato de T. aurantiacus resultou em 42% de conversão em XOs. A otimização da hidrólise da hemicelulose com o extrato de T. reesei resultou em uma conversão máxima de 20%, com ótimo de 3,8 % de substrato e 87,5 U/g de endo-β-1,4-xilanase. A eficiência da hidrólise com enzimas de T. aurantiacus foi maior que a obtida com alguns extratos comerciais testados neste trabalho. Além disso, apresentaram capacidade de degradar hemiceluloses de diferentes fontes: bétula e semente de aveia, com composições variadas. Diferenças na composição de açúcares e teor de lignina não interferiram na ação dessas enzimas. A hidrólise enzimática mostrou-se mais apropriada para a produção de XOs do que a auto-hidrólise, que gerou predominantemente xilose e houve formação de furfural. Apesar do curto tempo de reação, a produção de XOs foi menor e há necessidade de purificação para obtenção de um produto final com características desejáveis. / Hemicellulose extracted from sugarcane bagasse was hydrolyzed by enzymes from Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei and Aspergilus niger to cause the degradation of xylan to xylooligosaccharides (XOs). Hemicellulose was extracted with hydrogen peroxide in the presence of antraquinone, sodium sulphite or hydrogen peroxide. Hemicelluloses extracted with antraquinone or sulphite presented low solubility in water, which is not appropriated to enzymatic hydrolysis. To maximize the hemicellulose yields several extraction conditions were examined applying the 24 factorial design: H2O2 concentration from 2 to 6% (w/v), reaction time from 4 to 16 h, temperature from 20 to 60°C, and magnesium sulfate absence or presence (0.5%, w/v). This approach allowed selection of conditions for the extraction of low and high lignin content hemicellulose. At midpoint the yield of hemicellulose was 94.5% with more than 88% of lignin removed. Hemicellulose in 86% yield with low lignin content (5.9%) was obtained with 6% H2O2 treatment for 4 h and 20°C. This hemicellulose is much lighter in color than samples obtained at the midpoint condition and was found suitable for subsequent enzymatic hydrolysis. The molecular weight of hemicellulose was 21,000 g/mol with composition of aproximately 81% xylose, 4% arabinose, 4% glucose and 3% uronic acids, high water solubility (90 %). Enzymes for hemicellulose hydrolysis were produced by the fungi on wheat bran. Cellulases and hemicellulases were present in all extracts especially the endo-β-1,4-xylanase. The profile of production of XOs obtained on hydrolysis with enzymes from T. aurantiacus and T. reesei was similar, with the main product xylobiose, followed by xylose, xylotriose, xylotetraose and xylopentaose, and these XOs showed linear chain. The hydrolysis of hemicellulose with enzymes of A. niger produced exclusively xylose, a consequence of β-xylosidase content. The rate of conversion of hemicellulose in XOs with enzymes of T. reesei was higher at the beginning of the reaction (6 h), decreasing from 24 h, when starts the production of xylose. The influence of substrate concentration and loading of xylanase in conversion of hemicellulose to XOs was evaluated by an 22 full factorial design with centered face. Optimization of hydrolysis (2.6% substrate and 60 U/g endo-β-1,4-xylanase) with the extract of T. aurantiacus resulted in 42 % conversion XOs. The optimization with the extract of T. reesei resulted in a conversion of hemicellulose up to 20%, with optimal substrate 3.8% and 87.5 U/g endo-β-1,4-xylanase. The efficiency of hydrolysis by enzymes from T. aurantiacus was superior to commercial extracts, and showed ability to degrade hemicelluloses of different compositions (birchwood and oat spelt). The structural differences, such as branches and lignin content did not affect the action of these enzymes. The differences in the efficiency and extent of enzymatic hydrolysis by enzymes of these fungi might have occurred in function of differences in physicochemical properties and specific activity. The enzymatic hydrolysis was more appropriate for production of XOs than autohydrolysis, which generated predominantly xylose and formation of furfural. Despite of short reaction time, the production of XOs was low and purification is needed in order to obtain a final product with desirable characteristics.

As substâncias húmicas (SH) podem alterar o crescimento das plantas bem como estimular a absorção de nutrientes. A ureia é o fertilizante nitrogenado mais utilizado na agricultura, porém, apresenta baixa eficiência de uso. Sabe-se que as substâncias húmicas podem aumentar a eficiência de uso da ureia por meio de efeito bioestimulante no crescimento radicular. Somado a isso, as SH atuam nas bombas de próton das raízes estimulando a absorção de nitrogênio e também alteram a dinâmica de hidrólise e mineralização do N-ureia. O objetivo deste trabalho foi verificar se as SH extraídas de turfa, associadas ou não ao N-ureia, alteram as transformações do N-ureia no solo, assim como o crescimento radicular e da parte aérea no desenvolvimento inicial da cana-planta. Nesse sentido, foram instalados dois experimentos em casa de vegetação, um com a presença de plantas para aferir parâmetros morfológicos e nutricionais e outro, sem plantas, para verificar a dinâmica de hidrólise e mineralização do N-ureia. Os experimentos foram planejados em delineamento experimental inteiramente casualizado com 16 tratamentos e cinco repetições, correspondendo a um esquema fatorial completo com quatro doses de nitrogênio na forma de ureia: 0; 100; 200 e 300 mg dm-3 e quatro doses de SH: 0; 13,8; 27,6; 41,7 mg dm-3 de C, e o experimento sem plantas utilizando o mesmo delineamento porém com 3 repetições e análises feitas em duplicatas. As substâncias húmicas aumentaram a hidrólise da ureia elevando a concentração de NH4+ no solo. O processo de nitrificação da ureia foi reduzido na presença das substâncias húmicas. As aplicações isoladas de N e SHs estimularam o crescimento radicular e da parte aérea da cana-de-açúcar, bem como modificaram as características morfológicas das raízes e parte aérea da cana-planta. A associação dos produtos resultou em decréscimos no crescimento vegetal devido às altas concentrações de amônio causadas pela maior hidrólise da ureia e também atuaram na redução do acúmulo e teor de nitrogênio na planta. Tanto a ureia quanto as SHs se mostraram eficientes no estímulo do crescimento inicial da cana-de-açúcar, no entanto, devido às altas doses de N-ureia utilizadas, o possível efeito sinérgico dos produtos não foi verificado. / Humic substances (HS) can alter plant growth and stimulate the absorption of nutrients. Urea is the most widely used nitrogen fertilizer in agriculture, however, has low use efficiency. It is known that humic substances can increase the efficiency of urea through bio-stimulant effect on root growth. Added to this, the SH proton pumps operate in the roots stimulating the uptake of nitrogen and also alter the dynamics of urea\'s hydrolysis and mineralization. The aim of this study was to verify whether the HS extracted from peat, associated or not with N-urea, alter the dynamics of transformation of urea-N in the soil and the growth of roots and shoots in the cane-plant cropcycle. In this direction, two experiments were carried out in a greenhouse, with the presence of plants to assess morphological and nutritional parameters and one without plants, to verify the dynamics of hydrolysis and mineralization of N-urea. The experiments were designed in a completely randomized design with 16 treatments and five replications, corresponding to a full factorial design with four rates of nitrogen as urea: 0, 100, 200 and 300 mg dm-3 and four rates of HS: 0, 13.8, 27.6, 41.7 mg dm-3 C, and experiment without plants using the same design but with three replications and analyzes performed in duplicates. The humic substances increased hydrolysis of urea by raising the concentration of NH4+ in soil. The nitrification of urea was reduced in the presence of humic substances. Individual applications of N and SHs stimulated root and shoot of sugar cane growth and modified the morphological characteristics of roots and shoots in the crop cycle of the cane-plant. The association of the product resulted in decreases in plant growth due to high ammonium concentrations caused by increased hydrolysis of urea and also reduced accumulation and nitrogen content in the plant. Both urea and the SHs were effective in stimulating early growth of sugar cane , however , due to high doses of N-urea used, the synergistic effect of the products has not been verified.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-02-08T14:40:10Z No. of bitstreams: 1 Bruna Caritas Souza do Valle Ferreira.pdf: 835355 bytes, checksum: 19a5bc565f7b7a225d1406626b6c919e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T14:40:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruna Caritas Souza do Valle Ferreira.pdf: 835355 bytes, checksum: 19a5bc565f7b7a225d1406626b6c919e (MD5) Previous issue date: 2013-02-18 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The present study aimed to evaluate the effect of replacing fishmeal for hydrolysate fish protein (HFP) and biofloc flour (BF) in diet of marine shrimp Litopenaeus vannamei postlarvae (2mg). The present study aimed to evaluate the effect of replacing fishmeal for hydrolyzed fish protein (HFP) and biofloc flour (BF) in Litopenaeus vannamei postlarvae. The HFP used in the diets formulation were produced from fish industry waste and the biofloc used for BF production was obtained in cultivation tanks of a commercial shrimp farm. Feed for this phase was designed to be isoenergetic and isoproteic. This experiment consisted of six treatments with three replicates each, corresponding to the control treatment T0, using fish meal as the main protein source. The other treatments (T10, T20, T30, T40) were a gradual replacement of fishmeal by HFP and BF in the proportions of 10, 20, 30 and 40% respectively. In the experiment a commercial feed was used as external control. It was a 42 days assay. Shrimp survival was above 99% in all treatments. After statistical analysis to zootechnical parameters (final weight, weight gain, specific growth rate) shrimps fed with formulated diets had better results than the ones fed with commercial feed. Tested parameters had ideal points indicated by regression in levels ranging between 15 and 16% of fishmeal replacement by HFP and associated BF. In the present study we inferred that BF and HFP are potential ingredients to replace fish meal in diets for L. vannamei postlarvae. / A presente dissertação teve como objetivo avaliar o efeito da substituição da farinha de peixe por hidrolisado proteico de peixe (HPP) e farinha de biofloco (FB) na alimentação de pós-larvas (2mg) do marinho camarão Litopenaeus vannamei. O HPP utilizado na elaboração das rações foi produzido a partir de resíduos de uma indústria de pescado. O biofloco para a produção da farinha foi obtido em tanques de cultivo de uma carcinicultura comercial. As rações para esta fase foram elaboradas para serem isoproteicas e isoenergéticas. Este experimento consistiu de seis tratamentos com três repetições cada, correspondendo ao tratamento controle o T0, utilizando a farinha de peixe como principal fonte proteica, e os demais tratamentos com substituição gradual da farinha de peixe por HPP e FB nas proporções de 10, 20, 30 e 40% correspondendo aos tratamentos T10, T20, T30 e T40 respectivamente. No experimento foi utilizado um tratamento com ração comercial que serviu como controle externo. Este ensaio teve duração de 42 dias. A sobrevivência dos camarões cultivados ficou acima de 99% em todos os tratamentos. As respostas estatísticas para os parâmetros de desempenho zootécnico (peso final, ganho de peso, taxa de crescimento específico) indicaram melhores resultados para os camarões alimentados com as rações formuladas quando comparados com os camarões alimentados com ração comercial. Os parâmetros testados tiveram seus pontos ideais indicados pela regressão, em níveis que variaram entre 15 e 16% de substituição da farinha de peixe por HPP e FB associados. Os resultados encontrados neste experimento indicaram o potencial dos ingredientes testados na substituição da farinha de peixe em rações para L. vannamei.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-05-21Bitstream added on 2014-06-13T19:40:51Z : No. of bitstreams: 1 giese_ec_dr_sjrp.pdf: 879284 bytes, checksum: e28308bffc3e725de127885e5249a777 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As β-glucanas fúngicas apresentam uma série de respostas biológicas. Estas glucanas apresentam baixa solubilidade em meio aquoso, sendo necessário fragmentá-las em moléculas de menor peso molecular. O Botryosphaeria rhodina MAMB-05 é um ascomiceto ligninolítico produtor de uma β-(1→3)(1→6)-glucana denominada botriosferana (EPS). Estudos preliminares demonstraram que o fungo Trichoderma harzianum Rifai é capaz de crescer em EPS como única fonte de carbono e de produzir β-glucanases específicas. As condições para a produção de -1,3-glucanases pelo T. harzianum Rifai em fermentador de bancada utilizando EPS como única fonte de carbono foram otimizadas através do uso de um planejamento fatorial e análise por superfície de resposta, o qual mostrou que a produção máxima de -1,3-glucanases ocorreu em 5 dias de cultivo, com pH inicial igual a 5,5 e com aeração de 1,5 vvm. As enzimas do complexo -glucanolítico extracelular foi parcialmente purificado e utilizado para a hidrólise de botriosferana, laminarina, paramilo e pustulana. Duas frações com atividade para -glucanase (F-I e F-II) foram obtidas a partir da cromatografia de filtração em gel, as quais apresentaram diferentes modos de ação sobre o botriosferana e a laminarina. O botriosferana foi hidrolisado em cerca de 66 % pela fração F-I e em 98 % pela fração F-II, em 30 min. Os produtos de hidrólise foram principalmente constituídos por gluco-oligossacarídeos (GP ≥ 4), e menor quantidade de glucose, di- e trissacarídeos. A ação enzimática das frações F-I e F-II sobre a laminarina resultaram em 15 % de conversão do polímero em glucose, enquanto a porcentagem de sacarificação foi totalmente diferente (70 % para F-I e 25 % para F-II). Em paramilo, ambas as frações promoveram a degradação de aproximadamente 20 % do polissacarídeo após 30 min, onde somente... / Fungal β-D-glucans presents a variety of biological response. These glucans presents low solubility in water and being necessary to obtain fragments with small molecular weight. A ligninolytic ascomyceteous Botryosphaeria rhodina MAMB-05 produces a (1→3)(1→6)-β-D-glucan named botryosphaeran (EPS). Preliminary studies verified that Trichoderma harzianum Rifai is able to grown on EPS as sole carbon source and secrete specific β-glucanases to act on this subtract. Conditions for -1,3-glucanase production by T. harzianum Rifai in bench-fermenter using EPS as sole carbon source were developed using a statistical factorial design, and analysis by response surface method, which showed maximal enzyme production at 5 days growth in a minimum Vogel salts medium, with initial pH 5.5 under 1.5 vvm aeration. A -glucanolytic extracellular complex was partially-purified and used to hydrolyze fungal botryosphaeran, algal laminarin, algal paramylon and the liquen pustulan. Two -glucanase fractions (F-I and F-II) were obtained by gel permeation chromatography, which presented different modes of attack on botryosphaeran and laminarin. Botryosphaeran was 66 % hydrolyzed by the F-I fraction, and 98 % by fraction F-II, within 30 min. The main products of hydrolysis were gluco-oligosaccharides (DP ≥ 4), and lower amounts of glucose, di- and tri-saccharides. The action of enzyme fractions I and II on laminarin resulted 15 % of conversion to glucose, while the percentage of saccharification was radically different (70 % for F-I and 25 % for F-II). On paramylon, both fractions promoted approximately 20 % degradation after 30 min, and only 0.5 % corresponded to gluco-oligosaccharides (DP ≥ 4). Only F-I fraction could acted on pustulan resulting 25 % of glucose, gentiobiose and oligosaccharides (not identified), within 30 min. The difference in the hydrolysis... (Complete abstract click electronic access below)

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto de diferentes condições de processo no preço mínimo de venda do etanol produzido via hidrólise enzimática de bagaço da canade- açúcar. Para alcançar este objetivo o trabalho foi separado em três partes, a primeira para a modelagem das reações envolvidas no processo, a segunda para o dimensionamento dos equipamentos principais e a terceira para a avaliação econômica do projeto. Dessa forma, foi realizada a modelagem cinética das reações de pré-tratamento por explosão a vapor do bagaço de cana, da hidrólise enzimática do bagaço pré-tratado e da fermentação de xilose, os modelos obtidos foram utilizados para o dimensionamento de cada sistema reacional. Os dados experimentais para o pré-tratamento, hidrólise enzimática e fermentação de xilose foram obtidos da literatura. Todos os modelos propostos ajustaram adequadamente os dados experimentais de tal forma que os parâmetros cinéticos calculados foram estatisticamente significativos. O sistema de pré-tratamento foi projetado para operar em regime contínuo em reatores tubulares (PFR) e a hidrólise enzimática para operar em regime contínuo em reatores tipo tanque agitado (CSTR) e tubular em série. O sistema CSTR-PFR para a hidrólise enzimática é promissor para a realização desta reação, pois permite obter elevadas conversões em tempos de reação menores que aqueles necessários para os reatores CSTR. Neste sistema é possível alcançada a conversão de 74,3 % da celulose operando o CSTR e o PFR com tempo espacial de 24 h e 72 h, respectivamente. Foi possível avaliar o impacto das condições de pré-tratamento no dimensionamento do sistema de hidrólise enzimática. Além disso, o efeito da concentração inicial de bagaço e enzimas no rendimento de hidrólise enzimática foi avaliado frente aos resultados econômicos. A avaliação dos custos de capital foi realizada via curvas de custo de equipamentos. As diferentes condições de processo estudadas foram comparadas pela determinação do preço mínimo de venda do etanol (PMVE) obtido através da metodologia do lucro do empreendimento (LE). A avaliação econômica do processo mostrou que as condições que podem minimizar o PMVE são: realização do pré-tratamento a 200 °C por 5 min; realização da hidrólise enzimática com concentração inicial de celulose igual a 9,1 % (m/m) ou aproximadamente 17 % (m/m) de bagaço de cana, tempo espacial nos reatores CSTR e PFR de 24 h e 48 h, respectivamente; dosagem de enzimas igual a 40 FPU/g para celulase e 15 U/g para -glicosidase; capacidade de processamento da planta maior que 500 t/dia de bagaço (base seca) e necessariamente a utilizar da fração hemicelulósica para a produção de etanol. Operando nestas condições para uma planta com capacidade para 1000 t/dia o PMVE foi estimado em R$ 5,79 por litro. Dessa forma, este trabalho atingiu seus objetivos fornecendo subsídios para a escolha das condições mais favoráveis para a redução do PMVE, no entanto para a viabilização deste processo de produção de etanol outras configurações de processo devem ser estudas visando a redução dos custos de investimento e produção. / The main objective of this study was to evaluate the impact of different process conditions on the minimum selling price of ethanol via enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. To achieve this objective the work was separated into three parts, the first to model the reactions involved in the process, the second for the design of major equipment and the third for the economic evaluation of the project. Thus, we performed kinetic modeling of reactions pretreatment by steam explosion of bagasse, the enzymatic hydrolysis of pretreated bagasse and fermentation of xylose, the obtained models were used for the design of each reaction system. The experimental data for the pretreatment, enzymatic hydrolysis and fermentation of xylose were obtained from literature. All the proposed models adequately fitted the experimental data so that the kinetic parameters calculated were statistically significant. The system of pretreatment is designed to operate under a continuous tubular reactor (PFR) and enzymatic hydrolysis to operate in a continuous stirred tank reactor (CSTR) and tubular in series. The CSTR-PFR system for the enzymatic hydrolysis is promising to carry out this reaction, because it offers high conversions in shorter reaction times than those required for CSTR reactors. This system can achieved 74.3% conversion of cellulose operating the CSTR and PFR with space-time 24 h and 72 h, respectively. It was possible to assess the impact of the conditions of pretreatment in the design system of enzymatic hydrolysis. Furthermore, the effect of initial concentration of bagasse and enzymes on yield of enzymatic hydrolysis was evaluated in the face of economic results. The evaluation of capital costs was done through cost curves of equipment. The different process conditions studied were compared by determining the minimum ethanol selling price (MESP) obtained through the methodology of the venture profit (VP). The economic evaluation process showed that the conditions that can minimize the MESP are: completion of pre-treatment at 200 ° C for 5 min; completion of the enzymatic hydrolysis with initial concentration of cellulose of 9.1% (w / w) or about 17% (w / w) of bagasse, time in the reactors CSTR and PFR 24 h and 48 h, respectively, enzyme dosage of 40 FPU / g for cellulase and 15 U / g for -glucosidase; capacity processing plant more than 500 tonnes per day of bagasse (dry basis) and necessarily to use the hemicellulose fraction to ethanol production. Operating in these conditions for a plant with a capacity of 1000 t / day, the MESP was estimated at R$ 5.79 per liter. Thus, this work achieved its objectives by providing subsidies to select the most favorable conditions for the reduction of MESP, but for the viability of this process of ethanol production process of other settings should be studied in order to reduce investment costs and production.

As tecnologias de conversão de biomassa para produção de biocombustíveis são principalmente desenvolvidas de forma empírica, baseadas na compreensão das suas propriedades biológicas e químicas. Muitos estudos de variações de parâmetros de processo são realizados, porém todos encontram dificuldades na compreensão do que ocorre com o material lignocelulósico durante as reações. Neste contexto, os estudos topoquímicos tornam-se uma ferramenta de fundamental importância para elucidar estes mecanismos. Este trabalho tem por objetivo avaliar diferentes condições de pré-tratamento hidrotérmico seguida de deslignificação alcalina de bagaço e palha de cana de açúcar. E, a partir de uma condição otimizada, compreender, o que ocorre com a parede celular vegetal durante estes processos de modificação. O bagaço e a palha de cana apresentaram comportamentos distintos ao final do seu processamento. Observou-se uma maior mudança morfológica do bagaço comparado à palha, a qual apresentou exposição das fibras, porém ainda agregadas. Tal fato pode ser explicado pela menor remoção de lignina e hemicelulose desta biomassa quando comparada as mesmas condições de processamento do bagaço. Este fator contribuiu para uma maior digestibilidade da celulose de bagaço, devido a uma área maior de contato da enzima com o substrato e minimização da interferência de inibidores, como a lignina. As condições de pré-tratamento mais promissoras para o bagaço e a palha foram a 180oC por 20 e 30 min. respectivamente, mostrando que a palha necessita de tratamentos mais prolongados para obter uma maior digestibilidade no processo de hidrolise enzimática. A condição otimizada para o bagaço de cana foi utilizada para caracterização das mudanças que ocorrem nas células de parênquima e feixes vasculares do colmo da cana, em diferentes regiões de crescimento, após o seu processamento. Os resultados mostraram uma variação de tamanho das células em função do crescimento da planta sendo a diferença entre medula e casca mais pronunciada para a região do topo da cana, onde observou-se 60% de diferença no tamanho das células de parênquima. Além disso, observou-se que após processamento estas células e os feixes vasculares perderam sua conformação estrutural e tornaram-se mais frágeis, após secagem, evidenciando a significativa remoção dos componentes estruturais. Os dados de microscopia Raman revelaram que a lignina das células de parênquima foi totalmente removida após a deslignificação, diferentemente do que ocorreu com os feixes vasculares, os quais apresentaram lignina principalmente localizada nos cantos das células. Em relação à orientação de celulose foi possível determinar que a parte inicial do colmo da cana apresenta duas direções preferenciais de orientação, sendo uma paralela e outra perpendicular ao eixo de crescimento da planta, que podem estar associadas à fase de maturação da cana que se apresenta incompleta, uma vez que a parte intermediária e topo da cana apresentam apenas uma direção preferencial evidenciando que a contribuição da camada S1 é proeminente, sendo a camada secundária S2 ainda não depositada. Outro indicativo de maturação incompleta pode ser associado à porosidade do parênquima e feixes vasculares, os quais apresentam o topo da cana mais poroso, que indica um processo de lignificação incompleto. Os resultados revelam que o processo de pré-tratamento contribui para um aumento de até 54% na porosidade, sendo este tratamento o mais impactante nesta variável, uma vez que o processo de deslignificação não alterou significativamente a porosidade das células. / Studies of fuels from renewable sources are a topic of fundamental importance. Taking into account, the production of ethanol from biomass, such as bagasse and straw sugarcane, offers benefits to sustainable production and energy security. Biomass conversion technologies are mainly developed empirically, based on chemical and biological properties of biomass and many studies include variations of parameters of process. But there are difficulties to understand the changes of the lignocellulosic material during reactions. In this context, topochemical studies are a tool of significant importance to elucidate these characteristics. This study aims to evaluate different conditions of hydrothermal pretreatment followed by a fixed condition of alkaline delignification of straw and bagasse sugarcane. Additionally, this work deals the evaluation of plant cell wall modification during hydrothermal pretreatment an alkaline delignification in the optimized condition, considering the best cellulose digestibility at enzymatic hydrolysis process of bagasse. Results reveal a different behavior of bagasse and straw from sugarcane at the end of its processing. There was a greater morphological change of sugarcane bagasse compared to straw, which presented exposure of the fibers, but also aggregated. This fact can be explained by less removal of lignin and hemicellulose of this biomass compared to the same processing conditions of bagasse. The exposure of fibers contributed to increase the cellulose of bagasse digestibility, since there was a greater area of contact of the enzyme with the substrate and a minimization of interference from inhibitors, such as lignin. The conditions of pretreatment most promising for bagasse and straw sugarcane were 180oC for 20 and 30 min. respectively, showing that the straw requires longer treatments to reach a higher digestibility in the enzymatic hydrolysis process. The optimal condition for the sugarcane bagasse was used to characterize the changes in parenchyma cells and vascular bundles from stalk of sugarcane at different growth regions, after its processing. The results showed a variation of cell size depending on growth of the plant. The top of sugarcane stalk presented the more pronounced difference between parenchyma cells from pith and rind region. Furthermore, it was observed that after processing these cells and vascular bundles lost its structural conformation and become more fragile after drying. This result indicated the significant removal of the structural components for all growth region of sugarcane stalk analyzed. Differently from vascular bundles, which presented lignin mainly located in the cell corners, the lignin from parenchyma cells was completely removed after delignification. Regarding the orientation of cellulose, determined by SAXS and Raman microscopy, the parenchyma cells from initial part of stalk presented two preferential directions of orientation, one parallel and other perpendicular to the axis of plant growth. This feature may be associated with maturation phase of sugarcane which appears incomplete, since the middle and top part of the stalk showed only one preferred direction, indicating that the contribution of the layer S1 is prominent, and the S2 layer is not deposited. Another indication of incomplete maturation process may be associated with porosity of parenchyma and vascular bundles, which have the top of the cane more porous that indicates an incomplete lignification process. The results showed that the pretreatment can be considered the most important treatment which affects this variable, since promotes an increase of up to 54% in porosity, differently of alkaline delignification process which no presented significant changes in the porosity of the cells.

Os nutrientes e os compostos bioativos do pescado são de interesse para a indústria alimentícia e farmacêutica. Estes compostos podem estar presentes na fração lipídica e proteica de espécies de peixe, crustáceos, algas e microalgas utilizadas para consumo humano, e também, no material descartado como resíduo do processamento. Elaboraram-se coprodutos utilizando resíduos do processamento de tilápia (Oreochromis niloticus) e beijupirá (Rachycentron canadum), a fim de investigar diferentes formas de aproveitamento destes, buscando agregar valor ao material que seria descartado ou subutilizado. Num primeiro estudo, foram observadas as condições eficientes de hidrólise para o resíduo do processamento de tilápia utilizando diferentes enzimas, e estabelecendo os períodos de hidrólise que propiciassem melhor qualidade da fração lipídica. Posteriormente, elaborou-se silagem química com resíduo da mesma espécie, para caracterização desta e avaliação da estabilidade microbiológica. Conseguinte, fez-se um estudo com os resíduos das duas espécies para elaboração das silagens a fim de verificar a qualidade das frações e seus melhores rendimentos, ao longo do tempo de estocagem. E por fim, foi realizado um estudo para elaborar e verificar a viabilidade de produção do coproduto peptona, obtido a partir da fração aquosa destas silagens. Os tratamentos testados se mostraram viáveis para obtenção de hidrolisado proteico, sendo que o tipo de enzima e o tempo de hidrólise determinaram o grau de fracionamento. A fração lipídica apresentou quantidade relevante de ácidos graxos poli-insaturados e adequada relação n-6/n-3. Para os testes com silagem de tilápia, a estabilidade foi satisfatória ao longo de 40 dias de armazenamento em temperatura de 25±1°C. Quanto às silagens elaboradas, com ambas as espécies, observou-se que os tratamentos nos quais não foram adicionados BHT, os valores para o Índice de Peróxidos foram elevados, indicando que houve um processo de degradação da fração lipídica presente nas silagens e reafirmando a necessidade de se utilizar um antioxidante nas formulações. Houve também um aumento gradual no Nitrogênio não proteico durante a hidrólise, ascendendo de forma significativa entre os tempos de armazenamento. Em relação ao rendimento, as silagens demostraram melhores rendimentos das frações aquosas no período de 10 e 20 dias de estocagem. Para a composição de ácidos graxos, tanto para os resíduos, quanto para as silagens observou-se que o ácido oleico (18:1) apresentou-se em maior quantidade nas frações analisadas. A fração aquosa das silagens tanto de tilápia, quanto de beijupirá, apresentou teores mais elevados de ácido glutâmico, lisina, glicina e ácido aspártico. Estas frações mostraram-se efetivas no crescimento dos micro-organismos Escherichia coli e Staphylococcus aureus, podendo ser convertidas em peptonas por um processo de fracionamento e liofilização. Os resultados obtidos indicam que é possível produzir um coproduto de pescado com valor agregado, colaborando para a sustentabilidade da cadeia produtiva destas espécies, desde que haja o procedimento de coleta seletiva para a separação dos resíduos gerados nas unidades processadoras / Fish have chemical and nutritional compounds of interest for pharmaceutical and food industries. Those compounds may be found in the lipid and/or protein fraction of fish, crustaceans, algae and microalgae used for human consumption, and also in the fish material discarded as processing residue. We prepared byproducts using \"tilapia\" (Oreochromis niloticus) and \"beijupirá\" (Rachycentron canadum) processing residues aiming to investigate different ways for using them and to aggregate value for the raw material that would be discarded or under-used. In a first study, we analyzed hydrolysis efficient conditions for tilápia processing residues, using different enzymes, aiming to identify the hydrolysis periods which could generate the best quality lipid fractions. Subsequently, we prepared chemical silage with residues from the same fish species for characterization and evaluation of microbiological stability. Thus, we did a silage preparation study with tilápia and beijupirá wastes to verify fractions quality and yield over time of storage. Finally, we did a study to prepare and evaluate the viability of peptone byproduct production from those silages aqueous fractions. The treatments tested showed the viability for protein hydrolyzed production, with enzyme type and hydrolysis time determining the fractioning level. The lipid fraction showed a relevant amount of polyunsatured fatty acids and appropriated n-6/n-3 relation. In the tilapia silage tests, the stability over the 40 days of storage (25±1°C) was satisfactory. With respect to the silages prepared with both species, we observed that treatments without BHT addition had high peroxide values, indicating that a degradation process occurred in the lipid fraction present in the silages and reaffirming the necessity of using an antioxidant in the formulations. During hydrolysis, there was also a significant increase in non-protein nitrogen over the time of storage. Silages showed the best aqueous fraction yield in the period of 10 and 20 days of storage. Regarding fatty acids composition, we observed that in both wastes and silages, oleic acid (18:1) was found in higher quantities in the fractions analyzed. Silage aqueous fraction of both tilapia and beijupirá had higher levels of glutamic acid, lysine, glycine and aspartic acid. Those fractions showed to be effective for the growth of Escherichia coli and Staphylococcus aureus microorganisms, being able to be converted to peptones by a process of fractioning and lyophilization. The results obtained indicate that it is possible to produce a fish byproduct, with aggregated value, collaborating with sustainability of chain, provided that a procedure of selective collection for separation of the wastes generated occurs in the processing units