Submitted by Leticia Schettini (leticia@ufrrj.br) on 2016-09-19T15:16:21Z No. of bitstreams: 1 2010 - Juarez Vicente.pdf: 1012625 bytes, checksum: 30ce03687174fc4cf4226e455adde13a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-19T15:16:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010 - Juarez Vicente.pdf: 1012625 bytes, checksum: 30ce03687174fc4cf4226e455adde13a (MD5) Previous issue date: 2010-05-07 / From the scientific viewpoint, the word ?uncertainty? expresses doubt about an analytic result. The implementation of the concept of uncertainty of measurement is a crucial step that the Brazilian laboratories must take in the process for obtaining the certification of the ability to perform essays in accordance with the Brazilian technical norm ABNT NBR ISO/IEC 17025. Regardless the technical area of application, the determination of the uncertainty of measurement associated with the result of an analysis is extremely important, especially in the food industry. The expanded uncertainty is related with the degree of reliability of an analytical result, and by means of this information it is possible to evaluate if the result of an analysis is consistent, i.e., if the uncertainty associated to the measurement remains inside an acceptable range. When the percentage of uncertainty exceeds a threshold, it is necessary to find the process variables that more intensely contribute to increasing the uncertainty and, in the sequence, to take corrective actions in order to minimize the impact caused for those variables over the uncertainty of measurement. The aim of this study was to detect the uncertainty of measurement associated with the analysis of total reducing sugars (TRS) by the Lane-Eynon method. The equipments used were analytical and semi analytical balances, burettes with 10mL and 25mL, and the food matrix studied was wild honey. To perform the calculations of the standard uncertainty, u, information about the uncertainty of the laboratory materials used in the analysis ? obtained from the certificate of calibration. The combined uncertainty, uc, was obtained by deriving the influence factors and considering, if necessary, the effective degree of freedom, ?eff, as stated in the Welch-Satterthwaite equation. The expanded uncertainty, U, was obtained by multiplying uc by the appropriate coverage factor, k = 2 (at level of confidence of 95,45%). The results showed that the expanded uncertainty obtained for the analysis of TRS was less than 2,0% when the analytical balance was used. The process variable having the greatest impact was the volume (close to 80,0%), followed by the title (close to 20,0%). The analysis of the expanded uncertainty obtained for the analysis of TRS when the semi analytical balance, and 10mL as well as 25mL burettes were used provided reliable results. However, care must be taken in such a combination of equipments, especially when using the 25mL burettes, since the percentage of uncertainty was great than 3,5%, too close to the limit established by the Codex Alimentarius, 4,0%. It was observed that, in this case, the variable having the greatest impact on the uncertainty was the title, with 79,82% (10mL burettes), and 87,10% (25mL burettes). / Do ponto de vista t?cnico-cient?fico, a palavra ?incerteza? expressa a d?vida em rela??o a um resultado anal?tico. A aplica??o do conceito de incerteza de medi??o ? fundamental para os laborat?rios brasileiros que almejam obter o reconhecimento da capacidade de realiza??o de ensaios em conformidade com a norma ABNT NBR ISO/IEC 17025. Independentemente da ?rea de atua??o, ? de extrema import?ncia o estudo e o conhecimento da incerteza de medi??o associada a um resultado de an?lise, em particular quando aplicado ? ind?stria de alimentos. A incerteza expandida informa o grau de confiabilidade de um resultado anal?tico e, atrav?s dela, ? poss?vel avaliar, a um n?vel de abrang?ncia estabelecido, se o resultado de uma an?lise transmite credibilidade, ou seja, se o valor da incerteza est? em uma faixa de concentra??o aceit?vel ou n?o. Quando o percentual de incerteza ultrapassa o limite aceit?vel, ? necess?rio conhecer quais as vari?veis do m?todo que mais contribuem para a incerteza e executar as medidas corretivas a fim de minimizar este impacto e, consequentemente, reduzir a incerteza total. O objetivo geral deste trabalho foi determinar a incerteza expandida associada ? an?lise titulom?trica de a??cares redutores totais (ART) pelo m?todo de Lane-Eynon, tendo como matriz uma amostra de mel, utilizando balan?a anal?tica e semi anal?tica e buretas de 10mL e 25mL. Para o c?lculo da incerteza padr?o (u), utilizaram-se os dados obtidos nos certificados de calibra??o de equipamentos e vidrarias empregados na an?lise. A incerteza combinada ( ) foi obtida derivando os fatores de influ?ncia e considerando, quando necess?rio, o grau de liberdade efetivo (?eff), dado pela Equa??o de Welch-Satterthwaite. Obteve-se a incerteza expandida (U) multiplicando-se por 2 (dois) o valor de para um n?vel de confian?a de 95,45%. Os resultados obtidos mostraram que a incerteza expandida de ART utilizando balan?a anal?tica n?o foi significativa (<2%) e que a vari?vel que mais influenciou foi o volume de amostra gasto (~80%), seguido do T?tulo (~20%). A an?lise da incerteza expandida de ART obtida com balan?a semi anal?tica e buretas de 10mL e 25mL gerou resultados confi?veis. No entanto, deve haver cautela neste caso, especialmente ao se utilizar bureta de 25mL, visto que o valor percentual de incerteza superou 3,5%. Observa-se que a vari?vel que mais contribui para a incerteza foi o T?tulo com 79,82% (bureta de 10mL) e 87,10% (bureta de 25mL).

Neste trabalho foi desenvolvido um sistema analítico tendo como elemento central uma câmara flow-batch com aquecimento direto e fotômetro acoplado, empregado para determinação de açúcares redutores em vinhos e de manganês em amostras vegetais. A instrumentação foi implementada utilizando o conceito flow-batch e o processo de multicomutação em fluxo. A proposta da câmara com aquecimento direto foi concebida para viabilizar procedimentos analíticos baseados em reações lentas. Adicionalmente, foi realizada a instalação do sistema de detecção fotométrica no próprio corpo da câmara, eliminando a necessidade de resfriamento e transporte da solução para outro componente para monitoramento. Esta estratégia possibilitou a redução das dimensões do sistema e o incremento na frequência de amostragem. O controle do sistema é realizado usando aplicativo desenvolvido na linguagem Visual Basic®, o qual aciona seus componentes e realiza a leitura do sinal analítico através de uma interface. Para propulsão dos fluidos é utilizada uma bomba peristáltica multicanal, ambos dispositivos foram desenvolvidos dentro do presente trabalho. Para a determinação de açúcares redutores em vinho, o método analítico adotado utiliza como reagente cromogênico o hexacianoferrato (III) de potássio em meio alcalino sob aquecimento (50 oC) e leitura em 420 nm. O sistema apresentou uma faixa de resposta linear entre 0,75 e 6% (m/v) frutose (R2= 0,999), limite de detecção de 0,14% (m/v; n = 11), desvio padrão relativo menor que 4%, e frequência analítica de 75 determinações por hora. O procedimento para a determinação de manganês foi baseado na reação de oxidação à permanganato, utilizando como agente oxidante periodato de sódio em meio ácido, aquecimento a 55 oC, e leitura em 530 nm. Após estabelecer as variáveis de controle, o sistema apresentou faixa de resposta linear entre 5 e 30 mg.L-1(R² = 0,997), limite de detecção de 2 mgL-1 (n = 11) Mn2+, desvio padrão relativo de 5%, e frequência analítica de 40 determinações por hora. A exatidão dos resultados foi avaliada aplicando o teste t-Student, onde foram comparados os resultados obtidos com os procedimentos propostos com aqueles obtidos com métodos de referência, e não foram observadas diferenças significativas ao nível de confiança de 95 % / In this work was developed an analytical system, employing a flow-batch chamber with direct heating coupled to a LED based photometer, which was tailored for the determination of reducing sugars in wine and manganese in plant samples. The instrumentation was implemented using the flow-batch concept and multicommutation flow analysis process. The proposed camera with direct heating was designed to enable analytical procedures based on slow reactions. The photometer coupling to the flow-batch chamber body, eliminated the need for a cooling step and as well as solution transportation for another component, where signal would be monitored. This strategy allowed the reduction of the system dimensions, and enabling an increase in sampling frequency. The system control was performed using software developed in Visual Basic ® language, which drove the actives components of the system. For fluid propulsion was used a multichannel peristaltic pump, which was also developed in the present work. For the determination of reducing sugars in wine, the analytical procedure was based on the reaction of potassium hexacyanoferrate (III) in an alkaline medium under heating at 50 ° C, which was monitored at 420 nm. The procedure provided a linear response ranging from 0.75 to 6.00 % (w / v) fructose (R2 = 0.999), a 0.14% limit of detection (w/v, n = 11), a relative standard deviation less than 4.0 %, and an analytical frequency of 75 determination per hour. The procedure for the determination of manganese was based on the permanganate oxidation reaction in acid medium, using sodium periodate solution as an oxidizing reagent. The flow-batch was maintained at 55 ° C, and signal was monitored at 530 nm. After establishing the control variables, the procedure provided a linear response ranging from 5.0 to 30.0 mg L-1 (R2 = 0.997), a detection of limit 2.0 mg L-1 (n = 11) Mn2+, a relative standard deviation of 5.0 % (n = 8) and an analytical frequency of 40 determination per hour. The accuracy of the results was assessed by applying the Student t-test between results obtained employing the proposed procedures and a reference method, and not significant difference at 95 % confidence level was observed

Neste trabalho foi desenvolvido um sistema analítico tendo como elemento central uma câmara flow-batch com aquecimento direto e fotômetro acoplado, empregado para determinação de açúcares redutores em vinhos e de manganês em amostras vegetais. A instrumentação foi implementada utilizando o conceito flow-batch e o processo de multicomutação em fluxo. A proposta da câmara com aquecimento direto foi concebida para viabilizar procedimentos analíticos baseados em reações lentas. Adicionalmente, foi realizada a instalação do sistema de detecção fotométrica no próprio corpo da câmara, eliminando a necessidade de resfriamento e transporte da solução para outro componente para monitoramento. Esta estratégia possibilitou a redução das dimensões do sistema e o incremento na frequência de amostragem. O controle do sistema é realizado usando aplicativo desenvolvido na linguagem Visual Basic®, o qual aciona seus componentes e realiza a leitura do sinal analítico através de uma interface. Para propulsão dos fluidos é utilizada uma bomba peristáltica multicanal, ambos dispositivos foram desenvolvidos dentro do presente trabalho. Para a determinação de açúcares redutores em vinho, o método analítico adotado utiliza como reagente cromogênico o hexacianoferrato (III) de potássio em meio alcalino sob aquecimento (50 oC) e leitura em 420 nm. O sistema apresentou uma faixa de resposta linear entre 0,75 e 6% (m/v) frutose (R2= 0,999), limite de detecção de 0,14% (m/v; n = 11), desvio padrão relativo menor que 4%, e frequência analítica de 75 determinações por hora. O procedimento para a determinação de manganês foi baseado na reação de oxidação à permanganato, utilizando como agente oxidante periodato de sódio em meio ácido, aquecimento a 55 oC, e leitura em 530 nm. Após estabelecer as variáveis de controle, o sistema apresentou faixa de resposta linear entre 5 e 30 mg.L-1(R² = 0,997), limite de detecção de 2 mgL-1 (n = 11) Mn2+, desvio padrão relativo de 5%, e frequência analítica de 40 determinações por hora. A exatidão dos resultados foi avaliada aplicando o teste t-Student, onde foram comparados os resultados obtidos com os procedimentos propostos com aqueles obtidos com métodos de referência, e não foram observadas diferenças significativas ao nível de confiança de 95 % / In this work was developed an analytical system, employing a flow-batch chamber with direct heating coupled to a LED based photometer, which was tailored for the determination of reducing sugars in wine and manganese in plant samples. The instrumentation was implemented using the flow-batch concept and multicommutation flow analysis process. The proposed camera with direct heating was designed to enable analytical procedures based on slow reactions. The photometer coupling to the flow-batch chamber body, eliminated the need for a cooling step and as well as solution transportation for another component, where signal would be monitored. This strategy allowed the reduction of the system dimensions, and enabling an increase in sampling frequency. The system control was performed using software developed in Visual Basic ® language, which drove the actives components of the system. For fluid propulsion was used a multichannel peristaltic pump, which was also developed in the present work. For the determination of reducing sugars in wine, the analytical procedure was based on the reaction of potassium hexacyanoferrate (III) in an alkaline medium under heating at 50 ° C, which was monitored at 420 nm. The procedure provided a linear response ranging from 0.75 to 6.00 % (w / v) fructose (R2 = 0.999), a 0.14% limit of detection (w/v, n = 11), a relative standard deviation less than 4.0 %, and an analytical frequency of 75 determination per hour. The procedure for the determination of manganese was based on the permanganate oxidation reaction in acid medium, using sodium periodate solution as an oxidizing reagent. The flow-batch was maintained at 55 ° C, and signal was monitored at 530 nm. After establishing the control variables, the procedure provided a linear response ranging from 5.0 to 30.0 mg L-1 (R2 = 0.997), a detection of limit 2.0 mg L-1 (n = 11) Mn2+, a relative standard deviation of 5.0 % (n = 8) and an analytical frequency of 40 determination per hour. The accuracy of the results was assessed by applying the Student t-test between results obtained employing the proposed procedures and a reference method, and not significant difference at 95 % confidence level was observed

Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2013-04-23T11:00:55Z No. of bitstreams: 1 Santiago Neto.pdf: 777271 bytes, checksum: 7b5d519ad6bf5809028c74aefc018b57 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-23T11:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santiago Neto.pdf: 777271 bytes, checksum: 7b5d519ad6bf5809028c74aefc018b57 (MD5) Previous issue date: 2006 / Métodos para a determinação de açúcares redutores totais em alimentos explorando a técnica de análise em fluxo têm sido reportados na literatura. Na estrutura dos açúcares redutores há um grupo carbonila capaz de formar adutos com S(IV) em pH entre 4 e 5. No presente trabalho, a concentração de açúcares redutores totais foi determinada monitorando a concentração dos íons sulfito ligados a grupos carbonílicos empregando a técnica de análise por injeção seqüencial. A p-rosanilina foi empregada para a monitoração espectrofotométrica do sulfito ligado a 580 nm. Foi observado que o excesso de sulfito foi oxidado prontamente a sulfato por radicais hidroxila produzidos durante irradiação ultrasônica como também o tratamento de ultra-som foi incapaz de decompor os adutos. Os adutos foram decompostos pela alcalinização da zona da amostra. O sistema SIA foi desenvolvido para determinação de açúcares redutores totais na faixa de concentração de 6,0x10-6 a 1,0x10-4 mol L-1. O limite de detecção de açúcares redutores totais foi de 6,5x10-7 mol L-1 e o desvio padrão relativo para 10 determinações consecutivas foi menor que 2%. A concentração de açúcares redutores totais em soro glicosado foi determinada pelo método proposto e os resultados foram comparados ao método de referência, não apresentando diferença significativa para um nível de confiança de 95%. / Salvador

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Tuber quality and sprouting are affected by the environmental conditions that the potato plants are subjected to during their developmental cycle. Despite the different environmental conditions between seasons and places, the thermal sum has been used to simulate plant developmental stages. In the case of potato, plant development also affects tuber maturity and post harvest behavior during storage. The objectives of this work were to evaluate the effect of accumulated thermal sum at different developmental phases of potato clones on sprouting and processing quality of tubers, for spring and autumn growing conditions, on central region of Rio Grande do Sul (state of Brazil), in different locations, storage temperature and size os tuber. We evaluated the emergency (EM), the tuber initiation (IT) and the onset of senescence (IS) of four potato clones (SMIJ461-1, SMINIA793101-3, SMINIA97145-2 and Macaca) produced in Santa Maria and Júlio de Castilhos during the spring and autumn seasons. We calculated the accumulated thermal sum (STa) for each phase. The tubers were stored at 10 and 20°C and evaluated for sprouting and processing quality at 0, 30, 60 and 90 days after the curing period. The percentage of sprouted tubers and the number of sprouts per tuber were assessed to evaluate dormancy and apical dominance of different sized tubers. The processing quality was assessed as the content of reducing sugars, dry matter, and starch and the percentage of fresh weight loses. The environmental conditions of spring and Júlio de Castilhos resulted in greater accumulation of STa, higher percentage of sprouted tubers, number of sprouts per tuber, percentage of fresh weight loses, dry mass and starch contents and lower content of reducing sugars than tubers produced in other environmental conditions. Despite the different environmental conditions of seasons and places that affected tuber maturity and physiological age, the accumulated thermal sum of the phases EM-IS or IT-IS can be used as indicative of sprouting and the starch and reducing sugars content. However, the physiological age and maturity at tuber harvesting is also correlated with tuber size, since tubers with diameter smaller than 35mm showed higher dormancy and apical dominance period, when compared to those with diameter larger than 35mm. / As condições ambientais a que as plantas de batata estão submetidas, durante o seu ciclo de desenvolvimento, afetam a brotação e a qualidade dos tubérculos. Apesar das diferentes condições ambientais entre cultivos e locais, a temperatura tem sido amplamante utilizada como referencial para a estimativa do desenvolvimento vegetal, afetando, no caso da batata, tanto no período de desenvolvimento dos tubérculos, como no pós colheita. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o efeito da soma térmica acumulada em diferentes fases do ciclo de desenvolvimento de clones de batata, na brotação e na qualidade de processamento dos tubérculos, para as condições de cultivo de primavera e outono, da região central do Rio Grande do Sul, em diferentes locais, temperaturas de armazenamento e tamanho de tubérculo. Foi determinada a emergência (EM), o início da tuberização (IT) e da senescência (IS) de quatro clones de batata (SMIJ461-1, SMINIA793101-3, SMINIA97145-2 e Macaca) produzidos a campo em Santa Maria e Júlio de Castilhos, durante os cultivos de primavera e outono e calculada a soma térmica acumulada (STa) em cada fase. Os tubérculos foram armazenados a 10 e 20ºC e avaliada a brotação e a qualidade de processamento ao 0, 30, 60 e 90 dias após o período de cura. A avaliação da brotação foi realizada a partir da porcentagem de tubérculos brotados e do número de brotos por tubérculo, sendo ainda avaliado o período de dormência e de dominância apical de diferentes tamanhos de tubérculo. A qualidade de processamento foi avaliada a partir das determinações de açúcares redutores, massa seca, amido e porcentagem de perda de massa fresca. As condições ambientais na primavera e em Júlio de Castilhos favoreceram maior acúmulo térmico, porcentagem e número de brotos por tubérculo, porcentagem de perda de massa fresca, teores de amido e massa seca e menores teores de açúcares redutores comparados com aqueles produzidos em outras condições. Apesar das diferenças de condições ambientais de épocas e locais de cultivo, que afetaram a maturidade e a idade fisiológica dos tubérculos, a soma térmica acumulada nas fases EM-IS ou IT-IS pode ser utilizada como indicativo da brotação e dos teores de amido e de açúcares redutores. No entanto, a maturidade e a idade fisiológica alcançada pelos tubérculos é também correlacionada com o tamanho, uma vez que aqueles com menor diâmetro inferior a 35mm apresentaram maior período de dormência e de dominância apical, quando comparado aqueles com menor diâmetro superior a 35mm.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The high demand and response of potatoes to the addition of nutrients to the soil provides attention to relevant aspects related to fertility (application, quantity, sources). Adequate fertilization allows a balance between soil and plant nutrients, resulting in excellent returns for farmers and better quality produce for consumers. This study evaluated the development, productivity and quality of potato tubers, cultivar Asterix, after the application of two sources of potassium fertilizers and their combinations (KCl and K2SO4.2MgSO4), as well as nutrient absorption and nutritional diagnosis. The experiment was conducted in the county of Perdizes (MG). The experimental design was a randomized block with nine treatments and four replications as a split plot factorial. Plots were the treatments while subplots were plant sampling dates (biweekly). The amount of nutrients (N, P and K) used was based on physical and chemical analyses of soil and crop demand. Ninety quilograms of N, 180 kg of K2O and 750 kg of P2O5 were applied per hectare. Treatments consisted of application of the K2O dose in combinations of two sources of potassium fertilizer (KCl and K2SO4.2MgSO4). In general, the combination of sources of potassium fertilizers favors the accumulation of dry leaf, stem and tuber matter, with a quadratic response for leaves and stems and linear for tubers. Some proportions between the sources favored the accumulation of K in leaves and stems; however, these were not different from the application of each source alone. There was a gradual accumulation increase in the tubers during the crop cycle, with the greatest accumulations when the fertilizer proportions of the two sources of fertilizer were applied. The application of 100% of the fertilizer as KCl showed greater Cl accumulation in leaves, stems and tubers; however, not different from some combinations with K2SO4.2MgSO4. The order of deficiency obtained from the DRIS, in areas of high and low productivity were, respectively: Mn> Zn> P> Cu> K> Mg> Fe> B> N> S> Ca and Mg> Zn> K> Mn > Ca> P> B> S> Cu> N> Fe, whereas the order of excess were P> Fe> Mg> Zn> Mn> B> Ca> O> N> Cu> K and Cu> Zn> Fe> B> N> S> Mg> P> Mn> K> Ca. The nutritional unbalances obtained by IBN showed that soil nutrient levels should be monitored, looking for the improvement in nutrient dynamics along the successive crops. Productivity, percentage of soluble solids, total sugars, reducing sugars, starch, tuber dry matter, moisture and ash contents did not differ between sources of potassium fertilizers: KCl and K2SO4.2MgSO4 and their combinations, for cv. Asterix at the dose of 180 kg K2O ha-1, possibly because the amount applied was not sufficient to reflect the potential deleterious effects of chlorine. / A alta exigência e a resposta da cultura de batata à adição dos nutrientes ao solo proporcionam relevante atenção aos aspectos relacionados à fertilidade (aplicação, quantidade, fontes). A adubação adequada permite um balanço entre os nutrientes no solo e na planta, o que culmina em excelentes rendimentos aos produtores e produtos de melhor qualidade aos consumidores. Assim, objetivou-se avaliar o desenvolvimento, a produtividade e a qualidade de tubérculos de batata, cultivar Asterix, frente à aplicação de duas fontes de fertilizantes potássicos e as combinações destas (KCl e K2SO4.2MgSO4), bem como a absorção de nutrientes e a diagnose nutricional. O experimento foi conduzido no município de Perdizes-MG, de maio a outubro de 2011. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com nove tratamentos e quatro repetições, em esquema fatorial com parcela subdividida. As parcelas referiram-se aos tratamentos, e as subparcelas às épocas de coletas de plantas (quinzenais). A quantidade de nutrientes (N, P e K) utilizada foi baseada na análise física e química do solo e na necessidade da cultura. Foram aplicados 90 kg ha-1 de N, 180 kg ha-1 de K2O e 750 kg ha-1 de P2O5. Os tratamentos consistiram na aplicação da dose de K2O sob a combinação de duas fontes de fertilizantes potássicos (KCl e K2SO4.2MgSO4). Em geral, a combinação entre as fontes de fertilizantes potássicos favorece o acúmulo de massa seca de folhas, hastes e tubérculos, com resposta quadrática para folhas e hastes e linear para tubérculos. Algumas proporções entre as fontes favorece o acúmulo de K em folhas e hastes, porém não difere da aplicação de forma isolada. Nos tubérculos há aumento gradativo com o decorrer do ciclo, sendo os maiores acúmulos onde as proporções entre as duas fontes do fertilizante é aplicado. A aplicação de 100% do fertilizante via KCl apresentou maiores acúmulos de Cl em folhas, hastes e tubérculos, porém não se diferiu de algumas combinações com K2SO4.2MgSO4. As ordens de deficiência, obtidas a partir do DRIS, nas áreas de alta e baixa produtividade foram respectivamente: Mn>Zn>P>Cu>K>Mg>Fe>B>N>S>Ca e Mg>Zn>K>Mn>Ca>P>B> S>Cu>N>Fe, ao passo que a ordem de excesso observada foram P>Fe>Mg>Zn>Mn>B>Ca>S>N>Cu>K e Cu>Zn>Fe>B>N>S>Mg>P>Mn>K>Ca. Os desbalanços nutricionais obtidos pelo IBN evidenciam que os níveis de nutrientes no solo devem ser acompanhados, buscando melhoria na dinâmica dos nutrientes ao longo dos cultivos sucessivos. A produtividade, a porcentagem de sólidos solúveis, os açúcares totais, os açúcares redutores, o amido, a massa seca de tubérculos, a umidade e as cinzas não diferem entre as fontes de fertilizantes potássicos: KCl e K2SO4.2MgSO4 e combinações entre elas, na cv. Asterix, na dose de 180 kg ha-1 de K2O, possivelmente a quantidade aplicada não foi suficiente para refletir o potencial efeito deletério do cloro. / Mestre em Agronomia

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Atualmente, tem-se estudado diversos tipos de pré- tratamentos para reduzir a recalcitrância da biomassa lignocelulósica com intuito de aumentar sua digestibilidade química/enzimática, para que esta possa ser utilizada na produção de etanol e/ou outros bioprodutos de valor agregado. Neste estudo avaliou-se o efeito do pré-tratamento de explosão a vapor catalisada por ácido cítrico e hidróxido de sódio, e do pré-tratamento de deslignificação alcalina nas propriedades químicas e estruturais do bagaço de cana-de-açúcar (BCA), bem como sobre o processo de hidrólise enzimática. O pré-tratamento de explosão a vapor foi realizado em reator de 1,4L sob temperatura de 180 °C com tempo de retenção de 5 min. A etapa de deslignificação com NaOH (2% m:m) foi realizada a 120 °C, sob refluxo de 4h. A caracterização química e estrutural da biomassa in natura e pré-tratada foi realizada por FTIR, MEV, DRX. A hidrólise enzimática foi realizada com volume final de 20 mL constituído de 3% de BCA (massa seca), tampão de citrato de sódio 50 mM (pH=5,0) e 10 FPU do complexo enzimático Cellic® CTec 3. Os frascos foram mantidos sob agitação de 150 rpm a 50ºC por 72 h. Retirou-se alíquotas de 1,5 mL após 0, 12, 24, 36, 48 e 72h para determinação de açúcares redutores totais (ART) pelo método do ácido 3,5-dinitrosalicílico (DNS). O bagaço de cana-de-açúcar apresentou 24,22% de lignina, 27,61% de hemiceluloses e 42,77% de celulose, no entanto após o pré-tratamento de explosão a vapor catalisado com ácido cítrico, obteve-se uma biomassa com menor quantidade de hemiceluloses (16,16%) e com formação de fissuras na parede celular da fibra. O bagaço pré-tratado por explosão a vapor com NaOH apresentou completa desestruturação da fibra, remoção de 65% da lignina e preservação da fração hemicelulósica. Depois de submeter à biomassa lignocelulósica sem tratamento e pré-tratada por explosão a vapor ao processo de deslignificação alcalina observou-se a completa desestruturação da matriz lignocelulósica e a solubilização de 85-90% da lignina em todas as amostras. O índice de cristalinidade da biomassa após os prétratamentos teve uma aumento quando comparado ao material in natura, podendo este ser associado à remoção de componentes amorfos, como a lignina e hemiceluloses, e também da fração amorfa da celulose. Frente ao percentual mássico de biomassa utilizada no processo de hidrólise enzimática valor teórico correspondente a 100% de sacarificação equivale, aproximadamente, a 33,0 g.L-1. Após a hidrólise enzimática (72h) da biomassa in natura e pré-tratada por explosão a vapor obteve-se uma maior concentração de ART e um maior percentual de sacarificação para o bagaço de cana obtido a partir da explosão a vapor com NaOH (23,05 g.L-1, 69,15% de sacarificação). Já na hidrólise da biomassa in natura após processo de deslignificação alcalina a concentração de ART aumentou em 18,33 g.L-1, enquanto que para o bagaço pré-tratado por explosão a vapor com água, ácido cítrico e NaOH seguido da deslignificação alcalina o aumento de ART, correspondeu a 19,67 g.L-1, 19,93 g.L-1 e 6,87 g.L-1. Diante da produção de ART após deslignificação notou-se que o percentual de sacarificação para a biomassa sem tratamento elevou-se de 11,88% para 69,15%, enquanto que para o bagaço após explosão a vapor e deslignificação este percentual ficou entre 82,05% - 89,79%. Por fim, cabe ressaltar que no BCA previamente pré-tratado por explosão a vapor com NaOH, a remoção de lignina após o segundo pré-tratamento teve um acréscimo de apenas 20% e a concentração de ART de 6,87 g.L-1. Dessa forma, acredita-se que ao aumentar a concentração da solução de NaOH para realizar a explosão a vapor poderia-se não necessitar da realização da etapa de deslignificação. / Nowadays, there is various types of studied pre-treatments to reduce the lignocellulosic biomass recalcitrance in order to increase its chemical / enzymatic digestibility, so that it can be used in ethanol production and / or other bioproducts value. This study evaluated the effect of steam explosion pretreatment catalyzed by citric acid and sodium hydroxide, and alkaline delignification pretreatment over chemical and structural properties of sugarcane bagasse, as well as the enzymatic hydrolysis process. Steam explosion pretreatment was conducted in a 1.4 L reactor at temperature of 180 °C and 5 min hold time. The delignification step with NaOH (2% m:m) was performed at 120 °C under reflux for 4 hours. Chemical and structural characterization of raw and pretreated biomass was performed by FTIR, SEM and XRD. Enzymatic hydrolysis was performed with final volume of 20 mL consisting 3% SCB on dryweight basis, sodium citrate buffer 50 mM (pH = 5.0) and 10 FPU of Cellic® Ctec 3 enzyme complex. Flasks were kept under agitation of 150 rpm at 50 °C during 72 h. It was analyzed 1.5 mL aliquots after 0, 12, 24, 36, 48 and 72 hours to determinate total reducing sugars (TRS) by acid 3,5-dinitrosalicílic method (DNS). Sugarcane bagasse showed 24.22% lignin, 27.61% hemicelluloses and 42.77% of cellulose, however after steam explosion pretreatment catalyzed by citric acid, it was obtained a biomass with lesser hemicelluloses amount (16.16%) and cracks formation on fiber cell wall were observed. The bagasse pretreated by steam explosion by NaOH showed complete destructuring of fiber and lignin removal was 65%, while hemicellulosic fraction was preserved. After submitting untreated and pretreated lignocellulosic biomass by steam explosion to alkaline delignification process, complete destructuring and solubilization of the lignocellulosic matrix was observed with 85-90% lignin removal in all samples. The crystallinity index of biomass after pretreatments increased when compared to raw material and this could be associated to amorphous components removal, such as lignin and hemicelluloses, and also the amorphous cellulose fraction. The theoretical value corresponding to 100% of saccharification corresponds to approximately 33.0 g·L-1, compared to the mass percentage of biomass used in the enzymatic hydrolysis process. After 72 h enzymatic hydrolysis of raw and pretreated biomass by steam explosion, the highest concentration of total reducing sugars (TRS) and the highest percentage of saccharification were obtained for sugarcane bagasse (23.05 g·L-1, 69,15% saccharification). In in nature biomass hydrolysis, after alkaline delignification process, ART concentration increased 18.33 g·L-1, while pretreated biomass by steam explosion with water, citric acid and NaOH followed by alkaline delignification increase TRS to 19.67 g·L-1, 19.93 g·L-1 and 6.87 g·L-1. After delignification, it was noted that saccharification percentage for untreated biomass increased from 11.88% to 69.15%, while for bagasse after steam explosion and delignification this percentage was between 82.05% - 89.79%. Lastly, it should be noted that in biomass previously pretreated by NaOH steam explosion, lignin solubilization after the second pretreatment had an increase of only 20% and TRS concentration of 6.87 g·L-1. Thus, it is believed that increasing NaOH solution concentration to perform steam explosion could not need to implement delignification step. / Dissertação (Mestrado)

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-05-30T13:01:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE DILMO MARQUES_2016.pdf: 3410115 bytes, checksum: ef2c4a31a389b0d7af33d59ec444fa24 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T13:01:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE DILMO MARQUES_2016.pdf: 3410115 bytes, checksum: ef2c4a31a389b0d7af33d59ec444fa24 (MD5) Previous issue date: 2016-03-21 / CNPQ / Neste trabalho foram desenvolvidos métodos analíticos, baseados no conceito de multicomutação, para análise de espécies químicas em alimentos. Para isto, foram sintetizados dois materiais: um composto de coordenação usado como fase sólida na determinação de açúcares redutores e uma rede de sílica utilizada como resina de pré-concentração de percloratos. O composto de coordenação cobre (II) - 4,4 '- bipiridina foi usado no desenvolvimento do método para a determinação de açúcares redutores em água de coco e sucos empregando sistema em fluxo multicomutado com detecção espectrofotométrica. A metodologia de análise baseou-se na reação de oxi-redução em meio alcalino entre o reagente sólido e os açúcares redutores. A reação entre a fase sólida (de coloração azul) com (glicose + frutose) resulta em produto de cor amarelada, monitorada em 420 nm. A fase sólida foi fixada em 50 mg e temperatura de 90ºC. Com volume de zona de amostragem de 160 L, que corresponde a 20 ciclos, obtendo resposta linear entre 1,0 e 20,0 g L-1 de AR com RSD de 4,47% (n = 7 ), limite de detecção de 0,2250 g L-1, limite de quantificação de 0,7496 g L-1, freqüência analítica de 75 determinções por hora e geração de efluentes de 320 μL por determinação. Os teores de açúcar redutor encontrados em sucos e água de coco variaram de 38,35 a 98,50 g L-1 e 61,80 a 68,70 g L-1 respectivamente. A rede de sílica, 2,5,8,11,14-pentaoxa-1-silaciclotetradecano, foi empregada num sistema multicomutado como coluna de pré-concentração de perclorato. O sistema foi acoplado a um detector potenciométrico para determinar percloratos em vegetais. Usou-se um eletrodo tubular com membrana constituída por 1% (m/m) de BNIP 4,4 Dapm LC1 solubilizado em 68% (m/m) de 2-nitrodifeniléter, como solvente mediador e 31% (m/m) de poli (cloreto de vinila). Obteve-se limite de detecção de 2,8x10-7 mol L-1, resposta linear no intervalo de 1,0x10-9 a 1,0x10-1 mol L-1, coeficiente de correlação linear de 0,9998 e a coluna apresentou uma capacidade de retenção de 2,86x10-3 mol de perclorato. O sistema foi aplicado às amostras de diferentes vegetais e foram encontradas concentrações de percloratos de 1,30 a 5,08 µg L-1 o teste recuperação variou de 96,5 a 110,8 %. / Two new multicommutation-based analytical methods were developed aiming to the quantification of chemical species in food. The first method is intended to the determination of reducing sugars in coconut water and fruit juices, while the second one is a potentiometric determination of perchlorates in horticultural products. The method eveloped for the determination of reducing sugars uses a multicommuted flow system with spectrophotometric detection employing a (copper (II) - 4,4’ – bipyridyl) coordination compound as the solid-phase reagent. The reaction of the solid blue phase with glucose/fructose resulted in a yellowish solution, which was monitored at 420 nm; 50 mg of the solid phase was used and the temperature was set at 90ºC. The volume of the sample zone was, 160 L, corresponding to 20 cycles, with a linear response of 1.0 e 20.0 g L-1 to the RA and RSD of 4.47% (n = 7), detection limit of 0.2250 g L-1, the limit of quantification was 0.7496 g L-1, analytical frequency of 75 determination per hour and effluent generation of 320 L per determination. The potentiometric method used to determine perchlorates used a tubular electrode formed by a polymeric membrane which showed the best features consisted of 1% (w/w) BNIP Dapm LC1 solubilized in 68% (w/w) of 2-nitrodiphenyl ether as a mediator solvent and 31% (w/w) poly(vinyl chloride) as the polymeric matrix. A limit of detection of 2.8x10-7 mol L-1 was obtained with a linear response in the range of 1.0x10-9 at 1.0x10-1 mol L-1, linear correlation coefficient of 0.9998 and the column retention capacity 2.86x10-3 mol perchlorate. Was applied to samples of different vegetables found perchlorates 1.30 to 5.08 µg L-1 and recovery between 96.5 and 110.8%.

Abstract Decreasing oil reserves, the need to reduce CO2 emissions and increasing energy demand are issues that are forcing scientists to search for new opportunities in the field of energy. As a result, biofuels have been considered as one possible solution to solve part of these challenges. This research is one small part of that effort. For both human and economic reasons the use of edible raw materials for biofuel production is not sustainable. This study aims to convert forest industry waste, namely fibre sludge, into reducing sugars (glucose). This platform chemical can then be converted to value-added products, biofuels such as ethanol or butanol for example. Depolymerisation of fibre sludge (cellulose) to glucose monomers was performed firstly by pretreatment with ionic liquids [BMIM]Cl and [AMIM]Cl and secondly hydrolysed by acids (dilute maleic and sulphuric acids) and enzymes. To go further with the research the two pretreatment steps, dissolution and hydrolysis were combined into a one-step reaction by using a task-specific ionic liquid [SBMIM]Cl. With the ionic liquid [AMIM]Cl used for pretreatment in this study, we were able to recover 85% of sugars relative to the initial dry mass of the fibre sludge. Corresponding yield was about 30% without pretreatment. The task-specific ionic liquid [SBMIM]Cl was able to dissolve and hydrolyse fibre sludge in a one-step reaction. This ionic liquid was also able to dissolve wet fibre sludge with a moisture content of up to 50%. Enzymatic hydrolysis of [AMIM]Cl pretreated fibre sludge showed also very promising yields of reducing sugars. / Tiivistelmä Biotaloudessa keskeisiä globaaleja haasteita ovat kasvava energiantarve, vähenevät fossiiliset öljyvarannot sekä tarve vähentää energiantuotannon ja liikenteen hiilidioksidipäästöjä, mikä on lisännyt viime vuosina aktiivisuutta biopolttoainetutkimuksen saralla. Biopolttoaineet voidaankin nähdä eräänä mahdollisuutena lisätä uusiutuvien luonnonvarojen käyttöä sekä siten edistää vähähiilistä taloutta. Uusien kestävän kehityksen periaatteita noudattavien energiantuotantomenetelmien kehittämisessä on suosittava biomassoja, jotka eivät kilpaile ruoantuotannon kanssa samoista raaka-aineista. Tässä suhteessa erityisen keskeisessä asemassa ovat mm. teollisuuden sivutuotteet, joita myös tässä työssä on tutkittu. Väitöskirjatutkimuksessa biomassaraaka-aineena on käytetty selluteollisuuden sivutuotteita, erityisesti kuitulietettä. Kuitulietteessä on korkea selluloosa- ja hemiselluloosapitoisuus, minkä vuoksi se soveltuisi ns. platform-kemikaalien valmistuksen raaka-aineeksi ja edelleen arvokkaiden kemikaalien ja polttoaineiden valmistukseen. Tutkimuksessa tavoitteena on ollut kuitulietteen sisältämien polymeerien liuottaminen ja hydrolyysi pelkistyneiksi sokereiksi, erityisesti glukoosiksi, mahdollisimman korkealla saannolla. Kuitulietteen, kuten yleensäkin selluloosan, haasteena on sen niukkaliukoisuus perinteisiin liuottimiin. Tämän vuoksi kuitulietettä esikäsiteltiin ionisissa liuottimissa ([BMIM]Cl ja [AMIM]Cl), jotta depolymerisaatio glukoosimonomeereiksi olisi mahdollinen korkealla saannolla. Esikäsittelyn jälkeen hydrolyysi tehtiin joko laimealla hapolla tai entsymaattisesti. Esikäsittelyä tutkittiin myös ns. spesifisessä ionisessa liuottimessa ([SBMIM]Cl), jossa kuitulietteen liukeneminen ja hydrolyysi tapahtuivat yhdessä vaiheessa. Esikäsittely [AMIM]Cl:ssa mahdollisti sen, että alkuperäisen kuivan kuitulietteen sokereista saatiin talteen 85&#160;% entsymaattisen hydrolyysin jälkeen. Ilman esikäsittelyä vastaava saanto oli noin 30&#160;%. Ionineste, [SBMIM]Cl, onnistui liuottamaan ja hydrolysoimaan kuitulietteen yhdessä vaiheessa, tosin sokerisaannot jäivät alhaisiksi. Märkä kuituliete, jonka kosteuspitoisuus oli 50&#160;%, liukeni myös tähän ioninesteeseen.

Abstract Biomass conversion methods represent bioeconomic solutions for the sustainable production of value added commodities (chemicals and materials) as well as for energy purposes, either in solid (pellets), liquid (transport fuels) or gaseous (combustion gases e.g. biomethane) form. Lignocellulosic biomass as a renewable source available in immense quantity, is considered to be one of the most promising natural sources, with high potential in the replacement of conventional transportation fuels and reduction of greenhouse gas emissions. This thesis provides new insights into mechanocatalysis, which as yet is a novel technique in catalytic biomass conversion. The mechanocatalytic approach combines chemical catalysis and mechanical assisted processing driven by ball milling. Lignocellulosic barley straw was impregnated or merely mixed with the catalyst (formic acid, acetic acid, sulfuric acid, oxalic acid dihydrate and potassium pyrosulfate) and ball milled under various conditions yielding the selective depolymerization of lignocellulose into water-soluble xylo-oligosaccharides. Subsequent hydrolysis at moderate temperatures resulted in the formation of valuable reducing sugars, mainly xylose, galactose, arabinose and glucose, which constitute the basic materials for transportation fuel and chemical production. Reducing sugar release of 53.4 wt% with low by-product formation was observed within short milling durations using sulfuric acid as a catalyst in mechanocatalysis. Likewise, oxalic acid dihydrate and potassium pyrosulfate as a novel catalyst, successfully converted barley straw to reducing sugars (42.4 wt% and 39.7 wt%, respectively), however longer milling durations were required. In comparison, lower saccharification (&lt;10 wt%) was obtained by employing formic acid and acetic acid in mechanocatalysis. Harsh milling conditions initiated a temperature increase within the reaction vessel resulting in enhanced sugar release. Likewise, greater sugar release was observed with increased catalyst amount and acidity. The results revealed that the balance of these factors is crucial for efficient catalytic conversion of barley straw. / Tiivistelmä Biomassan konvertointimenetelmät mahdollistavat biotalouden hengen mukaisesti uusia ratkaisuja kemikaalien ja materiaalien kestävään tuotantoon sekä biomassan energiakäyttöön eri muodoissa (kuten pelletit, biopolttoaineet ja biokaasu). Lignoselluloosapohjaista, uusiutuvaa biomassaa, kuten tässä työssä tutkittua ohran olkea, on runsaasti saatavilla. Lignoselluloosa onkin yksi lupaavimmista raaka-aineista korvaamaan fossiilisia polttoaineita ja vähentämään kasvihuonekaasupäästöjä. Väitöskirjatutkimus antaa uutta tietoa ohran oljen mekaanis–katalyyttisestä käsittelystä, mikä on suhteellisen uusi menetelmä biomassan katalyyttisessä muokkauksessa. Menetelmässä yhdistetään kemiallinen katalyysi ja mekaaninen muokkaus (jauhatus) kuulamyllyllä. Lignoselluloosa (ohran olki) impregnoitiin tai sekoitettiin tutkitun katalyytin (muurahaishappo, etikkahappo, rikkihappo, oksaalihappodihydraatti, kaliumpyrosulfaatti) kanssa ja käsiteltiin erilaisissa mekaanis–katalyyttisissä olosuhteissa. Lignoselluloosan selektiivinen depolymerointi muodosti vesiliukoisia oligosakkarideja ja edelleen hydrolyysin kautta pelkistyneitä sokereita (pääasiassa ksyloosia, galaktoosia, arabinoosia ja glukoosia), joita voidaan käyttää biopolttoaineiden ja -kemikaalien valmistuksessa. Tutkimuksen tulosten perusteella rikkihappokatalyytillä saatiin 53,4 massa-% ohran oljen sisältämistä pelkistyneistä sokereista vapautettua lyhyillä käsittelyajoilla. Lisäksi sivutuotteiden muodostuminen oli vähäistä. Vastaavasti oksaalihappodihydraatti (sokerisaanto 42,4 massa-%) ja kaliumpyrosulfaatti (sokerisaanto 39,7 massa-%) toimivat uusina katalyytteinä hyvin, mutta vaativat rikkihappokatalyyttiä pidemmät jauhatusajat. Sen sijaan muurahaishapolla ja etikkahapolla sokerisaanto oli erittäin alhainen (alle 10 massa-%) mekaanis–katalyyttisessä käsittelyssä. Tutkimuksessa todettiin, että voimakas jauhatus vaikutti selkeästi reaktiolämpötilan nousuun käsittelyn aikana, mikä edisti korkeampaa sokerisaantoa. Vastaavasti sokerisaantoa voitiin parantaa katalyyttimäärällä ja happamuudella. Tulokset osoittavat, että näiden muuttujien tasapaino on ratkaisevaa ohran oljen tehokkaan katalyyttisen muuntamisen kannalta.