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Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-28T22:08:37Z No. of bitstreams: 1 JEANE PAULINO DE ARAÚJO – DISSERTAÇÃO (UAEMa) 2015.pdf: 2128480 bytes, checksum: 70c9e8ae2b3e956c8dd6515d58ebc9d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-28T22:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JEANE PAULINO DE ARAÚJO – DISSERTAÇÃO (UAEMa) 2015.pdf: 2128480 bytes, checksum: 70c9e8ae2b3e956c8dd6515d58ebc9d0 (MD5) Previous issue date: 2018-06-28 / Capes / O poli(ácido lático) (PLA) tem despertado grande interesse tanto da academia como da indústria devido principalmente a sua biodegradabilidade, algumas propriedades mecânicas atraentes e por ser sintetizado a partir de matéria-prima de fontes renováveis. Entretanto, o PLA apresenta algumas desvantagens, como alta fragilidade, baixa taxa de cristalização, sensibilidade a umidade e a degradação em altas temperaturas, que limitam suas aplicações e comprometem seu processamento e desempenho final, sendo necessário muitas vezes modificar o PLA para que este possa atender as expectativas de mercado. Desse modo, foi realizada a modificação do PLA através de blendas com o polietileno enxertado com ácido acrílico (PEgAA), sendo avaliada a reatividade entre os grupos funcionais dos dois polímeros e o efeito de diferentes concentrações do copolímero PEgAA nas propriedades das blendas. As blendas PLA/PEgAA contendo 5, 10, 15 e 20% (em massa) do PEgAA foram preparados em uma extrusora dupla-rosca corrotacional, sendo caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), propriedades mecânicas, microscopia eletrônica de varredura (MEV), difratometria de raios X (DRX) e ensaios reológicos. A análise por FTIR indicou a ocorrência de uma reação de poliesterificação entre os grupos hidroxila do PLA e os grupos carboxila do PEgAA. As análises DSC e DMTA indicaram que a adição do PEgAA levou à diminuição tanto da temperatura de transição vítrea (Tg) como da temperatura de cristalização a frio (Tcc) do PLA nas blendas. Com o aumento do teor de PEgAA nas blendas houve aumento do tamanho dos domínios de PEgAA. Com a incorporação do PEgAA houve ligeiro aumento da resistência ao impacto para as blendas com 5 e 10% do PEgAA em relação ao PLA puro. A blenda PLA/PEgAA contendo 15% do PEgAA apresentou maior viscosidade complexa e o módulo de armazenamento a baixas frequências. / The poly(lactic acid) (PLA) has attracted great interest from both academia and industry mainly due to its biodegradability, some attractive mechanical properties and because it is synthesized from raw materials from renewable sources. However, PLA has some drawbacks such as high brittleness, low crystallization rate, sensitivity to moisture, and deterioration at high temperatures, which limit its applications and compromise its processing and final performance, needing to be modified, so it can meet market expectations. Thus, the modification of PLA was carried by blending it with polyethylene grafted with acrylic acid (PEgAA), assessing the reactivity between the functional groups of the two polymers and the effect of different PEgAA copolymer content on the properties of PLA/PEgAA blend. PLA/PEgAA blends containing 5, 10, 15 and 20% (wt) of PEgAA were prepared in a co-rotational twinscrew extruder, and characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), mechanical properties, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and rheological measurements. FTIR results indicated that a polyesterification reaction between the hydroxyl groups of PLA and the carboxyl groups of PEgAA has occurred. DSC and DMTA analyses indicated that the addition of PEgAA to PLA led to the decrease in both the glass transition (Tg) and the cold crystallization (Tcc) temperatures. The PEgAA domains size increased with the increase in the PEgAA content. With the addition of PEgAA there was a slight increase in the impact strength of the blends containing 5 and 10% of PEgAA, when compared to that of neat PLA. The PLA/PEgAA blend containing 15% (wt) of PEgAA presented the highest complex viscosity and storage modulus at low frequencies.

Probióticos são suplementos alimentares de microrganismos vivos com efeitos benéficos no hospedeiro animal pela melhora do balanço intestinal. Dentre os microrganismos considerados probióticos, somente aqueles microrganismos classificados como bactérias ácido lácticas (LAB) são considerados importantes em relação à alimentação. Cultivos de altas densidades de células são cada vez mais importantes do ponto de vista industrial para a obtenção de LABs, pois produtos adicionados com esses suplementos apresentam alto valor agregado. Este trabalho tem por objetivo a produção de Lactobacillus plantarum em cultivo submerso em biorreator, avaliação da sua resistência na forma livre e imobilizada frente às condições de armazenamento sob refrigeração e trânsito gastrointestinal e elaboração de produto fermentado com adição de probióticos. Inicialmente foram realizados experimentos para selecionar Lactobacillus que apresentassem alta produtividade de biomassa. Em seguida foram realizados experimentos para avaliar a utilização de soro de queijo como ingrediente base da formulação do meio de cultivo e sua suplementação com diferentes fontes de nitrogênio. Com o microrganismo selecionado, L. plantarum, realizou-se a seleção de variáveis através do delineamento experimental Plackett Burman (P-B). A otimização das condições de cultivo foi realizada utilizando um delineamento composto central rotacional (DCCR). Paralelamente, foram testadas a sobrevivência de L. plantarum em armazenamento sob refrigeração e à exposição a meios que simulem a passagem pelo aparelho digestivo. Estas avaliações foram realizadas comparativamente entre os microrganismos na forma livre e na forma microencapsulada utilizando como polímeros alginato de sódio e pectina e recobrimentos com alginato de sódio e quitosana. Os resultados mostraram que a temperatura, pH, taxa de aeração, concentração de lactose e peptona foram os parâmetros que mais influenciaram a produção de biomassa. O DCCR para temperatura e taxa de aeração mostraram que o máximo de produção de biomassa predita foi de 14,30 g L-1 de L. plantarum, nas condições otimizadas. No ponto central do DCCR, atingiu-se a produção de biomassa de L. plantarum de 10,2 g L-1, como taxa de conversão de 0,10 g de células g-1 de lactose e 1,08 g de ácido láctico g-1 lactose (m/m) com as seguintes condições de cultivos: 140 g L-1 de lactose; 15 g L-1 peptona; 5 g L-1 extrato de levedura; pH 5,2; velocidade de agitação de 200 rpm; 34 ºC e 3,5 vvm. O meio intestinal simulado não interferiu na viabilidade dos microrganismos em relação ao meio controle. Já o meio gástrico simulado diminui drasticamente a viabilidade dos microrganismos nas condições testadas não havendo diferença significativa entre os diferentes materiais imobilizantes utilizados e o controle sem imobilização. No armazenamento sob refrigeração houve aumento da viabilidade em relação às células não imobilizadas, sendo que os tratamentos em que houve menor perda de viabilidade foram imobilização em 4 % de pectina, 3 % de alginato de sódio recoberto com quitosana e mistura de 2 % de alginato de sódio e 2 % de pectina. Quando testada a viabilidade em iogurte de L. plantarum imobilizados em 3 % de alginato recoberto com quitosana houve perda de viabilidade de 0,55 ciclo logarítmico durante 38 dias de armazenamento. A cepa de L. plantarum estudada se mostra como um microrganismos potencial para utilização como probiótico em alimentos, uma vez que demonstrou alta produtividade de células e boa viabilidade frente às condições de estresse utilizadas. / Probiotics are live microorganisms feed supplement, which beneficially affects the host animal by improving its intestinal microbial balance. Among the microorganisms considered probiotics, only those strains classified as latic acid bacteria - LAB are considered of importance regarding to the nutritional effects. High cell density cultivations of LABs are important from the industrial viewpoint, because products added with this supplement are of high value. The aims of this work were to investigate the biomass production of Lactobacillus plantarum in submerged bioreactor cultures, evaluate the resistance of free and immobilized L. plantarum when submitted to refrigerated storage, the viability in simulated gastrointestinal juices and in yoghurt. Initially, experiments were performed to select Lactobacillus that showed high productivity of biomass. Further experiments were performed to evaluate the use of cheese whey as a basic ingredient in the formulation of the medium and its supplementation with different nitrogen sources. The selected microorganism, L. plantarum, was used for the selection of variables of the Plackett Burman (PB) design. The optimization of culture conditions was performed using a central composite rotational (CCD) design. In parallel, it was tested the survival of L. plantarum in refrigerated storage and exposure to media that simulated the passage through the digestive tract. These evaluations were performed comparatively between microorganisms in the free and microencapsulated form using as polymers sodium alginate and pectin, coated with sodium alginate or chitosan. Results have shown that temperature, pH, aeration rate, lactose, and peptone were the most influential over biomass formation. The CCD for temperature and aeration rate showed that the model predicted maximal biomass production of 14.30 g L-1 (dw) of L. plantarum under the optimized conditions. At central point of CCD, it was obtained a biomass production of 10.2 g L-1 (dw), with conversion rates of 0.10 g of cell g-1 lactose and 1.08 g lactic acid g-1 lactose (w/w), with the following conditions: 140 g L-1 of lactose; 15 g L-1 peptone; 5 g L-1 of yeast extract; pH 5.2; stirred agitation of 200 rpm; 34 ºC and 3.5 vvm. The simulated intestinal medium did not affect the viability of microorganisms in relation to the control medium. However, the simulated gastric medium drastically reduces the viability of microorganisms in the conditions tested with no significant difference between the different materials used and the control without immobilization. In refrigerated storage there was an increase in the viability compared to free microorganisms, and the treatments with lower loss of viability were those of 4% pectin, 3% sodium alginate coated with chitosan and a mixture of 2% alginate sodium and 2% pectin. When tested the viability in yogurt of L. plantarum immobilized in 3% alginate coated with chitosan, the viability loss was 0.55 log cycle during 38 days of storage. The strain of L. plantarum studied was shown as a potential organism for use as probiotics in food, since it has shown high yield and good cell viability in the face of stress conditions used.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-25. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:25:48Z : No. of bitstreams: 1 Publico-10869.pdf: 639507 bytes, checksum: 4b13227940debf1c6d9d1683aa25bd22 (MD5) / Objetivo: Observar o comportamento metabólico e os ajustes fisiológicos promovidos por um protocolo de atividades físicas em meio aquático com o uso de cargas complementares, variando entre 3-5% do peso corporal. Métodos: Para a realização do experimento, foram utilizados 30 ratos machos, adultos da linhagem Wistar. Os 30 animais empregados no estudo foram divididos aleatoriamente, em dois grupos sendo um o Grupo Treinado (GT) e outro o Grupo Controle (GC). Os animais (15) submetidos ao treinamento físico (GT) foram divididos em três subgrupos: GT1; GT2 e GT3, todos foram submetidos a cinco sessões semanais de natação com duração de 60 minutos, totalizando três, seis e doze semanas respectivamente de treinamento. Dosagens das concentrações de insulina, IGF, glicose e lactato em diferentes momentos e fases do protocolo, foram adotadas como ferramentas para a interpretação de possíveis adaptações. O tratamento estatístico empregado para a análise da glicose, insulina e IGF, foi ANOVA ONEWAY para dados não pareados. Para o lactato plasmático empregou-se ANOVA TWO-WAY empregando o pacote estatístico SAS para PC versão 6.08, (SAS Institute, Cary, NC). Resultados: não houve alterações significativas das concentrações plasmáticas analisadas. Conclusão: O presente estudo demonstrou que o modelo experimental empregado não induz ajustes fisiológicos ou tampouco adaptações hormonais quando estas são analisadas pelos métodos e pelas variáveis bioquímicas acima citadas. Contudo, novos estudos devem ser realizados com experimentos de longo prazo, associando técnicas e abordagens distintas. / Objective: Observe metabolic behavior and physiological adjustments promoted by a protocol of physical activities in aquatic way with the use of additional loads varying between 3 and 5% of body weight. Methods: Thirty adult male Wistar rats were randomly divided into two groups: the Trained Group (TG) and Control Group (CG). The 15 animals of the TG, which underwent physical training, were subdivided into three subgroups: GT1, GT2 and GT3. They underwent 5 weekly swimming sessions during 60 minutes, respectively totaling 3, 6 and 12 weeks of training. Insulin concentration doses, IGF, glucose and lactate at different periods and stages of protocol were used as tools to interpret possible adaptations. ANOVA ONE-WAY for unpaired data was the statistical method for glucose, insulin and IGF analysis. ANOVA TWO-WAY, statistic SAS for PC 6.08 (SAS Institute, Cary, NC) was used for plasmatic lactate. Results: No significant changes in plasmatic concentrations occurred. Conclusion: Current analysis showed that experimental model used does not induce physiological adjustments and hormone adaptations when these are analyzed by the above-mentioned methods and biochemical variables. Other researches should be undertaken involving long-term experiments coupling distinct techniques and approaches. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Probióticos são suplementos alimentares de microrganismos vivos com efeitos benéficos no hospedeiro animal pela melhora do balanço intestinal. Dentre os microrganismos considerados probióticos, somente aqueles microrganismos classificados como bactérias ácido lácticas (LAB) são considerados importantes em relação à alimentação. Cultivos de altas densidades de células são cada vez mais importantes do ponto de vista industrial para a obtenção de LABs, pois produtos adicionados com esses suplementos apresentam alto valor agregado. Este trabalho tem por objetivo a produção de Lactobacillus plantarum em cultivo submerso em biorreator, avaliação da sua resistência na forma livre e imobilizada frente às condições de armazenamento sob refrigeração e trânsito gastrointestinal e elaboração de produto fermentado com adição de probióticos. Inicialmente foram realizados experimentos para selecionar Lactobacillus que apresentassem alta produtividade de biomassa. Em seguida foram realizados experimentos para avaliar a utilização de soro de queijo como ingrediente base da formulação do meio de cultivo e sua suplementação com diferentes fontes de nitrogênio. Com o microrganismo selecionado, L. plantarum, realizou-se a seleção de variáveis através do delineamento experimental Plackett Burman (P-B). A otimização das condições de cultivo foi realizada utilizando um delineamento composto central rotacional (DCCR). Paralelamente, foram testadas a sobrevivência de L. plantarum em armazenamento sob refrigeração e à exposição a meios que simulem a passagem pelo aparelho digestivo. Estas avaliações foram realizadas comparativamente entre os microrganismos na forma livre e na forma microencapsulada utilizando como polímeros alginato de sódio e pectina e recobrimentos com alginato de sódio e quitosana. Os resultados mostraram que a temperatura, pH, taxa de aeração, concentração de lactose e peptona foram os parâmetros que mais influenciaram a produção de biomassa. O DCCR para temperatura e taxa de aeração mostraram que o máximo de produção de biomassa predita foi de 14,30 g L-1 de L. plantarum, nas condições otimizadas. No ponto central do DCCR, atingiu-se a produção de biomassa de L. plantarum de 10,2 g L-1, como taxa de conversão de 0,10 g de células g-1 de lactose e 1,08 g de ácido láctico g-1 lactose (m/m) com as seguintes condições de cultivos: 140 g L-1 de lactose; 15 g L-1 peptona; 5 g L-1 extrato de levedura; pH 5,2; velocidade de agitação de 200 rpm; 34 ºC e 3,5 vvm. O meio intestinal simulado não interferiu na viabilidade dos microrganismos em relação ao meio controle. Já o meio gástrico simulado diminui drasticamente a viabilidade dos microrganismos nas condições testadas não havendo diferença significativa entre os diferentes materiais imobilizantes utilizados e o controle sem imobilização. No armazenamento sob refrigeração houve aumento da viabilidade em relação às células não imobilizadas, sendo que os tratamentos em que houve menor perda de viabilidade foram imobilização em 4 % de pectina, 3 % de alginato de sódio recoberto com quitosana e mistura de 2 % de alginato de sódio e 2 % de pectina. Quando testada a viabilidade em iogurte de L. plantarum imobilizados em 3 % de alginato recoberto com quitosana houve perda de viabilidade de 0,55 ciclo logarítmico durante 38 dias de armazenamento. A cepa de L. plantarum estudada se mostra como um microrganismos potencial para utilização como probiótico em alimentos, uma vez que demonstrou alta produtividade de células e boa viabilidade frente às condições de estresse utilizadas. / Probiotics are live microorganisms feed supplement, which beneficially affects the host animal by improving its intestinal microbial balance. Among the microorganisms considered probiotics, only those strains classified as latic acid bacteria - LAB are considered of importance regarding to the nutritional effects. High cell density cultivations of LABs are important from the industrial viewpoint, because products added with this supplement are of high value. The aims of this work were to investigate the biomass production of Lactobacillus plantarum in submerged bioreactor cultures, evaluate the resistance of free and immobilized L. plantarum when submitted to refrigerated storage, the viability in simulated gastrointestinal juices and in yoghurt. Initially, experiments were performed to select Lactobacillus that showed high productivity of biomass. Further experiments were performed to evaluate the use of cheese whey as a basic ingredient in the formulation of the medium and its supplementation with different nitrogen sources. The selected microorganism, L. plantarum, was used for the selection of variables of the Plackett Burman (PB) design. The optimization of culture conditions was performed using a central composite rotational (CCD) design. In parallel, it was tested the survival of L. plantarum in refrigerated storage and exposure to media that simulated the passage through the digestive tract. These evaluations were performed comparatively between microorganisms in the free and microencapsulated form using as polymers sodium alginate and pectin, coated with sodium alginate or chitosan. Results have shown that temperature, pH, aeration rate, lactose, and peptone were the most influential over biomass formation. The CCD for temperature and aeration rate showed that the model predicted maximal biomass production of 14.30 g L-1 (dw) of L. plantarum under the optimized conditions. At central point of CCD, it was obtained a biomass production of 10.2 g L-1 (dw), with conversion rates of 0.10 g of cell g-1 lactose and 1.08 g lactic acid g-1 lactose (w/w), with the following conditions: 140 g L-1 of lactose; 15 g L-1 peptone; 5 g L-1 of yeast extract; pH 5.2; stirred agitation of 200 rpm; 34 ºC and 3.5 vvm. The simulated intestinal medium did not affect the viability of microorganisms in relation to the control medium. However, the simulated gastric medium drastically reduces the viability of microorganisms in the conditions tested with no significant difference between the different materials used and the control without immobilization. In refrigerated storage there was an increase in the viability compared to free microorganisms, and the treatments with lower loss of viability were those of 4% pectin, 3% sodium alginate coated with chitosan and a mixture of 2% alginate sodium and 2% pectin. When tested the viability in yogurt of L. plantarum immobilized in 3% alginate coated with chitosan, the viability loss was 0.55 log cycle during 38 days of storage. The strain of L. plantarum studied was shown as a potential organism for use as probiotics in food, since it has shown high yield and good cell viability in the face of stress conditions used.

Bakgrund: Med industrialiseringen har de traditionella yoghurtkulturerna med en mångfald av samverkande mjölksyrabakterier fått ge plats åt de mer standardiserade. En gårdskultur framställs genom att obehandlad mjölk spontanfermenteras av gårdens egen bakterieflora och får därigenom en unik karaktär. Bakteriekulturen kan sedan ympas vidare för tillverkning av yoghurt.Syfte: Syftet med studien är framställning och vidareympning samt sensorisk och mikrobiologisk karaktärisering av termofil gårdskultur från obehandlad mjölk. Vidareympningen avser framställning av yoghurt fermenterad av gårdens egen bakterieflora.Metod: Gårdskulturen framställdes och ympades till yoghurt. Yoghurten undersöktes genom mikrobiologisk karaktärisering, antibiotikaresistens och sensorisk profilering samt jämfördes med industriell kultur och en traditionell heirloomkultur.Resultat: Resultatet visade att gårdskulturen skiljde sig både mikrobiologisk och sensoriskt. Gårdskulturen innehöll stammar av enterokocker vilka inte visade på resistens mot analyserade antibiotika.Slutsats: Det är möjligt att framställa en gårdskultur av godtagbar mikrobiologisk och sensorisk kvalitet. Gårdskulturen ger en differentierad mikrobiologisk och sensorisk karaktär i jämförelse med en industriell kultur och en traditionell heirloomkultur Metoden kan vara riskfylld och kulturen bör analyseras med avseende på patogen tillväxt. En unik gårdsyoghurt kan vara en metod för gårdsmejerister att i sitt varumärke bygga på terroir och platsens unicitet. / Background: With industrialization, the traditional yoghurt cultures with a multitude of lactic acid bacteria had to make way for the more standardized. An artisanal farm culture is produced by raw milk spontaneously fermented by the farm's own bacterial flora and thus develops a unique character. The bacterial culture can then be inoculated for the production of yoghurt.Purpose: The pupose of the study is to produce and inoculate as well as sensory and microbiological characterization of a thermophilic artisanal farm culture from raw milk. The inoculation relates to the production of yoghurt fermented by the farm's own bacterial flora.Method: The artisanal farm culture was produced and inoculated into yoghurt which was assessed by microbiological characterization, antibiotic resistance, sensory profiling and then compared with industrial culture and a traditional heirloom culture.Result: The result showed that the artisanal farm culture differed both microbiologically and with regard to sensory paramters. The farm culture contained strains of enterococci which did not show resistance to analyzed antibiotics.Conclusion: It is possible to produce an artisanal farm culture of good microbiological and sensory quality. The artisanal farm culture provides a differentiated microbiological and sensory character in comparison to an industrial culture and a traditional heirloom culture The method may be risky and the culture should be analyzed for pathogens. A unique farm yoghurt can be a method for artisan farm dairies to build their brand based on terroir.

O Poli(ácido láctico) (PLA) é um polímero biodegradável, biocompatível e biorreabsorvível proveniente de fontes renováveis. Constitui uma excelente alternativa sustentável para os polímeros provenientes de petróleo, atualmente dominantes no mercado industrial. Porém, apresenta baixas ductilidade e tenacidade como principais limitações mecânicas. Um dos métodos mais utilizados para modificar essas propriedades é a mistura mecânica do PLA com polímeros flexíveis, como a poli(ε-caprolactona) (PCL). Entretanto, o alto desempenho mecânico de blendas PLA/PCL é difícil de ser atingido devido à imiscibilidade dos polímeros. A melhoria de propriedades, neste caso, só é conseguida por meio de compatibilização. Este trabalho visa avaliar o efeito compatibilizante do copolímero tribloco de baixo peso molecular derivado de ε-caprolactona e tetrametileno éter glicol disponível comercialmente em blendas imiscíveis de PLA com PCL. Blendas binárias e ternárias foram preparadas por mistura mecânica no estado fundido via processo de extrusão em rosca simples. O teor de PLA nas blendas variou em 75, 50 e 25% (% em massa) e a concentração do copolímero em 0, 1,5, 3 e 5% (% em massa). A avaliação morfológica e o comportamento térmico e mecânico das blendas PLA/PCL foram realizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) e ensaios mecânicos de tração, flexão e impacto Izod. O efeito compatibilizante do copolímero foi mais bem observado nas blendas com 75% (% em massa) de PLA, enquanto que nas blendas com 50% e 25% (% em massa) de PLA esse efeito não foi tão evidente. Os resultados obtidos no ensaio de tração mostraram que com o aumento do teor de compatibilizante, a tensão no escoamento, a tensão na ruptura e o módulo elástico das blendas com 75% (% em massa) de PLA se mantiveram praticamente constantes, enquanto que a deformação na ruptura evoluiu de 20% na blenda com 1,5% (% em massa) de copolímero para 84% na blenda com 5% (% em massa) de copolímero. As análises morfológicas indicaram que o copolímero em bloco agiu na interface PLA/PCL, melhorando sua adesão. Esse resultado foi reforçado pelas análises térmicas, onde foi constatado que as Tg\'s e Tm\'s do PLA e do PCL nas blendas não apresentaram alterações, o que indica que o copolímero encontra-se na região interfacial da blenda. A resistência ao impacto Izod com entalhe, propriedade mecânica utilizada nesse trabalho como uma medida da tenacidade, da blenda PLA75C5 alcançou 42 J/m, valor significativamente superior ao determinado para o PLA puro, por volta de 28 J/m. Esses resultados mostram claramente que o copolímero tribloco derivado de ε-caprolactona e tetrametileno éter glicol é um eficiente compatibilizante para blendas PLA/PCL. / The Poly (lactic acid) (PLA) is a biodegradable, biocompatible and bioabsorbable polymer derived from renewable sources. It is an excellent sustainable alternative to polymers derived from oil, currently dominating the industry. However, PLA has low ductility and poor toughness as main mechanical limitations. Mechanical mixing of PLA with flexible polymers, such as poly (ε-caprolactone) (PCL), is one of the most used methods to modify these properties. However, a high mechanical performance of PLA/PCL blends is difficult to achieve due to the immiscibility of the polymers. The improvement of properties in this case is achieved only by compatibilization. This study aims to evaluate compatibilizer effect of a low molecular weight tri-block copolymer derived from ε-caprolactone and tetramethylene ether glycol, commercially available, on immiscible blends of PLA with PCL. Binary and ternary blends were prepared by mechanical blending in melt state through a single screw extrusion. The content of PLA in the blends ranged in 75, 50 and 25 wt% and the concentration of copolymer in 0, 1.5, 3 and 5 wt%. The morphological evaluation and the thermal and mechanical behavior of PLA/PCL blends were performed by scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and tensile test, flexural and Izod impact. The compatibilizer effect of the copolymer was more clearly observed in the blends with 75 wt% PLA, whereas in blends with 50 wt% to 25 wt% of PLA this effect was not so evident. The results of the mechanical tests showed that with the increase of the compatibilizer content, the yield stress, the stress at break and the elastic modulus of the blends with 75% (wt%) remained practically constant, while the elongation at break evolved from 20% in the blend with 1.5 wt% of copolymer to 84% in the blend to with 5 wt% of copolymer. Morphological analysis indicated that the block copolymer acted in the PLA/PCL interface, improving adhesion. This results were reinforced by thermal analysis, where it was found that the Tg and Tm of PLA and PCL in the blends showed no change, indicating that the copolymer is in the interfacial region of the blend. The Izod impact strength (Notched Izod), mechanical properties used in this work as a measure of toughness, of the blend PLA75C5 reached 42 J/m, significantly higher than the determined for pure PLA, about 28 J/m. These results clearly show that the triblock copolymer derived from ε-caprolactone and tetramethylene ether glycol is a good compatibilizer for blends PLA/PCL because it acts at the interfacial region, promoting the adhesion between the phases.

Doctor of Philosophy / Chemical Engineering / Mary E. Rezac / Membrane contact reactors (MCRs) have been evaluated for the selective hydro-treating of model reactions; the partial hydrogenation of soybean oil (PHSO), and the conversion of lactic acid into commodity chemicals. Membranes were rendered catalytically active by depositing metal catalyst onto the polymer "skin" of an asymmetric membrane. Hydrogen was supplied to the support side of the membrane and permeated from the support side to the skin side, where it adsorbed directly onto the metal surface. Liquid reactant was circulated over the membrane, allowing the liquid to come into direct contact with the metal coated surface of the membrane, where the reaction occurred. Our membrane contact reactor approach replaces traditional three-phase batch slurry reactors. These traditional reactors possess inherent mass transfer limitations due to low hydrogen solubility in liquid and slow diffusion to the catalyst surface. This causes hydrogen starvation at the catalyst surface, resulting in undesirable side reactions and/or extreme operating pressures of 100 atmospheres or more. By using membrane reactors, we were able to rapidly supply hydrogen to the catalyst surface. When the PHSO is performed in a traditional slurry reactor, the aforementioned hydrogen starvation leads to a high amounts of trans-fats. Using a MCR, we were able to reduce trans-fats by over 50% for equal levels of hydrogenation. It was further demonstrated that an increase in temperature had minimal effects on trans-fat formation, while significantly increasing hydrogenation rates; allowing the system to capture higher reaction rates without adversely affecting product quality. Additionally, high temperatures favors the hydrogenation of polyenes over monoenes, leading to low amounts of saturated fats. MCRs were shown to operator at high temperatures and: (1) capture high reaction rates, (2) minimize saturated fats, and (3) minimize trans-fats. We also demonstrated lactic acid conversion into commodity chemicals using MCRs. Our results show that all MCR experiments had faster reaction rate than all of our controls, indicating that MCRs have high levels of hydrogen coverage at the catalyst. It was also demonstrated that changing reaction conditions (pressure and temperature) changed the product selectivities; giving the potential for MCRs to manipulate product selectivity.