Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Apresentamos a primeira medida para a fração de eventos de Dupla Troca de Pomeron (DPE) em produção de dijatos centrais realizada no experimento DØ, no Fermilab. A seleção de eventos do tipo DPE foi possível através de um estudo sobre o comportamento da energia depositada nas células do calorímetro hadrônico, procurando por dois intervalos de rapidez - uma das assinaturas do evento DPE. / This thesis presents the first DØ measurement of the fraction of Double Pomeron Exchange (DPE) in a central dijet production. An extensive study on the behavior of the energy deposited on the hadronic calorimeter cell was performed. In the search for DPE events the goal was to find gap (or low activity) in two forward calorimeter regions, which is a signature of Double Pomeron Exchange events.

O lixiviado gerado em aterro sanitário possui substâncias de difícil degradação e amônia, que dificulta o tratamento biológico. O tratamento do lixiviado gerado em aterros sanitários requer uma série de processos de elevado custo e, outras técnicas de tratamento têm sido investigadas no intuito de reduzir custos e aumentar a eficiência do tratamento. A evaporação do lixiviado é uma técnica que aproveita o gás de aterro como fonte de calor, e é utilizada na redução do volume a tratar; porém as emissões atmosféricas geradas durante essa evaporação indicam a presença de amônia, o que pode causar impactos negativos em torno do aterro. Desta forma, é importante a realização de estudos que aprimorem esta técnica, para que a evaporação torne-se ambientalmente e economicamente viável. A amônia presente em amostras com pH em torno de 8,0 e temperatura em torno de 25C, está na forma de íon amônio, o que favorece ao processo de troca iônica. A troca iônica é um processo que tem sido estudado por muitos pesquisadores e consiste na troca de um ou mais constituintes de uma fase fluida para a superfície de uma fase sólida (resinas poliméricas). Este trabalho apresenta a eficiência de quatro tipos diferentes de resinas poliméricas: Amberlyst 15 Wet, Lewatit VPOC 1800, Dowex Mac-3 e Purolite MN250 na remoção e posterior, recuperação do íon amônio presente nos vapores condensados da evaporação de lixiviados. A princípio foi investigado a quantidade e o momento em que o amônio é lançado durante o processo de evaporação. Em seguida, caracterizaram-se as resinas quanto à eficiência de remoção, o tempo de contato e a quantidade ideal da resina. Estão apresentadas neste estudo as isotermas de adsorção de Langmuir, Freundlich e Temkin em diferentes temperaturas (298-318 K) e as condições ideais do processo. Os resultados apontaram duas resinas com eficiência de remoção, em torno de 40%, para concentrações acima de 1000 mg dm-3 de amônio, utilizando 0,5 g de resina e um tempo de contato de 20 minutos. Diferentes modelos cinéticos foram aplicados: Pseudo-Primeira Ordem, Pseudo-Segunda Ordem, difusão intrapartícula, Elovich e o modelo cinético de difusão externa e os resultados discutidos. Foi possível tratar Através da condensação dos vapores emitidos durante a evaporação do lixiviado, foi possível tratar foi possível obter uma recuperação em torno de 70% do íon amônio contido no vapor condensado proveniente da evaporação do lixiviado. / The leachate generated at the landfill has substances are difficult to degrade and ammonia, which hinders the biological treatment. The treatment of the leachate generated in landfills requires a number of high-cost procedures and other treatment techniques have been investigated in order to reduce costs and increase the efficiency of treatment. Evaporation of leachate is a technique that takes advantage of landfill gas as a heat source , and is used in reducing the volume to be treated, but atmospheric emissions generated during this evaporation indicate the presence of ammonia, which can cause negative impact on the surrounding the landfill. Thus, it is important to conduct studies that will improve this technique, so that evaporation to become environmentally and economically viable. The present in samples with pH around 8.0 and temperature around 25 C, ammonia is in the form of ammonium ion, which favors the ion exchange process. Ion exchange is a process that has been studied by many researchers and consists of the exchange of one or more constituents of a fluid phase to the surface of a solid phase ( polymer resin ). This paper shows the efficiency of four different types of polymeric resins: Amberlyst 15 Wet, Lewatit VPOC 1800 Dowex Mac - 3 and Purolite MN250 removal and later, recovery of ammonium ion present in the vapor condensate evaporation of leachate. At first it was investigated how much and when ammonium is released during the evaporation process. Then, the resins were characterized as to the removal efficiency, the contact time and the optimum amount of the resin. Are presented in this study, adsorption isotherms of Langmuir, Freundlich and Temkin at different temperatures (298-318 K) and the optimal process conditions. The results showed two resins with removal efficiency of around 40% for concentrations above 1000 mg dm-3 ammonium, using 0.5 g of resin and a contact time of 20 minutes. Different kinetic models were applied: pseudo-first order , pseudo-second order, intraparticle diffusion and Elovich kinetic model of external diffusion and results discussed. It can be treated by the condensation of the vapors emitted during the evaporation of the leachate was possible to treat it was possible to obtain a recovery of around 70% of the ammonium ion contained in the condensed steam from the evaporation of leachate.

This study sought to describe the current state fertility levels by analyzing 105,342 soil samples from different regions of the state of Rio Grande do Sul assigned by CCGL Technology. Thus, about 42% of the samples need to correct soil acidity. Phosphorus was the element that needs more attention in the soil correction. Potassium is present in most samples above the critical level suggesting a poor response to application in current models. Correction sulfur has potential response to crop yields in soya. In a second step, we used the data to study the balance of nutrients in the soil. The data were normalized and CTCpH7,0 was the parameter of soil divided into classes considering the normal distribution with a standard deviation for each class. The results showed that the base saturation to achieve the desired pH varied according to CTCpH7,0v soil. Soils with low CTCpH7,0 present trend lower percentage base saturation than a soil with CTCpH7,0 high. It was also found that the CTCpH7,0 soil influences the availability of the potassium equilibrium saturation. Soils with higher CTCpH7,0 require larger amounts of potassium to reach the critical level of 3% CTCpH7,0. The next step was to correlate the levels of elements in the soil and its relation to the levels shown by leaf analysis. For that were conducted soil sampling in grid 2 ha in an area in the municipality of Cachoeira do Sul, RS. This area was located soybean and collected samples of leaves and plants when they were in the flowering stage in the same spots where they were taken soil samples. Reading was also performed with the equipment GreenSeeker order to correlate them with samples of soil and leaves.The CTCpH7,0 soil, directly influences the availability of potassium in equilibrium saturation. Soils with higher cation exchange capacity tend to require larger amounts of potassium to reach the critical level of 3% of CTCpH7,0. The results of tissue samples of whole plants soybean correlate with the levels of potassium in the soil and its percentage in CTCpH7,0. Nevertheless the use of the analysis of the 3rd trifoliate leaf from flowering as a parameter for recommendation requires further study, as the results do not make clear the relationships between these elements in the leaves and in the soil. / A agricultura de precisão vem se consolidando como uma técnica para melhoria dos níveis de fertilidade do solo. Inicialmente o presente trabalho procurou abordar a situação atual dos níveis de fertilidade através da análise de 105.342 amostras de solo provenientes de diferentes regiões do estado do Rio Grande do Sul cedidos pelo CCGL Tecnologia na camada de 0 a 10 cm. Cerca de 42% das amostras apresentaram necessidade de correção da acidez do solo. O fósforo foi o elemento que necessita maior atenção na correção de solo por apresentar 61,8% das amostras em níveis abaixo do teor crítico. O potássio apresentou 72,1% das amostras acima do teor crítico sugerindo baixa resposta a aplicação nos modelos atuais. A correção com enxofre apresenta potencial de resposta a produtividade da cultura da soja. Em um segundo momento, utilizou-se os dados a fim de estudar o equilíbrio dos nutrientes no solo. Foi utilizado a CTCpH7,0 do solo como parâmetro divido em classes, considerando a distribuição normal com um desvio padrão para cada classe, a fim de estudar o comportamento da saturação de bases e do potássio na saturação. Os resultados demonstraram que a saturação por bases, para atingir o pH desejado, variou conforme a CTCpH7,0 do solo. Solos com baixa CTCpH7,0 apresentam tendência de menores percentuais de saturação por bases que um solo com CTCpH7,0 alta. Também se verificou que a CTCpH7,0 do solo influencia a disponibilidade do potássio no equilíbrio de saturação. Solos com CTCpH7,0 acima de 18 cmolc.dm-³ necessitam quantidades de potássio superiores a 240 ppm para atingir o teor crítico de 3% da CTCpH7,0. O próximo passo foi correlacionar os teores dos elementos no solo e sua relação com os teores apresentados pelas análises foliares. Para isso foram realizados amostragens de solo em grid de 2 ha em uma área de produção de soja no município de Cachoeira do Sul, RS. Nesta área foi implantada a cultura da soja e coletadas amostras de folhas e plantas quando estas se encontravam no estádio de florescimento nos mesmos pontos onde foram retirada as amostras de solo. Também realizou-se a determinação com o equipamento Greenseeker a fim de correlacionar os resultados com as amostras de folha e solo. Os resultados das amostras de tecido de plantas inteiras de soja se correlacionam com os teores de potássio no solo e seu percentual na CTCpH7,0. Apesar disso a utilização da análise foliar do 3° trifólio a partir do florescimento como parâmetro para recomendação ainda precisa ser melhor estudado, pois os resultados não deixam claras as relações entre os elementos nas folhas e estes no solo.

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-09Bitstream added on 2014-11-10T11:58:14Z : No. of bitstreams: 1 000793648.pdf: 2517312 bytes, checksum: 2ba46c64f78824dbb64c7bc20e0d050c (MD5) / Os métodos de avaliação do fósforo disponível normalmente são utilizados para avaliar o P inorgânico (Pi) do solo, ignorando as frações orgânicas do P (Po). O Pi normalmente comanda a disponibilidade do P nos solos tropicais, mas a contribuição do Po não pode ser desconsiderada, principalmente em sistemas com baixa entrada de P ou em sistemas de manejo que favoreçam o acúmulo de matéria orgânica. Os objetivos com o presente trabalho foram avaliar as transformações do P orgânico em solo adubado com esterco bovino, e correlacionar as formas de Po com o P disponível extraído por resina trocadora de ânions. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso em esquema fatorial 2 x 9, em que o primeiro fator é a presença (20 t ha-1) ou ausência de aplicação de esterco e o segundo são os tempos de amostragem do solo (3, 7, 14, 21, 28, 49, 70, 91 e 112 dias) após a incorporação do esterco bovino. O experimento foi conduzido em condições de campo, em Latossolo Vermelho de textura média. Nas amostras de solo coletadas em cada tempo de amostragem foram feitas as determinações de Po lábil, moderadamente lábil e não lábil. A aplicação do esterco levou a aumento no Po moderadamente lábil, no Po não lábil e no Po total, e não interferiu nas proporções das frações em relação ao Po total. Em média 5,1% do Po total estava na fração lábil, 44,4% na fração moderadamente lábil e 50,5% na fração não lábil. O Po moderadamente lábil e o Po não lábil correlacionaram com o P resina, indicando que as duas frações têm influência no P disponível para as plantas e que, portanto, a aplicação de esterco aumenta a capacidade do solo em repor o P disponível. As frações Po lábil e Po não lábil variaram em relação ao tempo, mas modelos matemáticos não ajustaram aos dados porque o efeito ora foi de aumento, ora de diminuição / Normally the available P evaluation methods evaluate soil inorganic P (Pi), ignoring the P organic (Po) fractions. Pi usually controls the P availability in tropical soils, but the Po contribution should not be neglected, mainly in systems with low P input or management systems that support the organic matter accumulation. The aims of this study were evaluate the changes in the Po fractions over time, in soil fertilized and non fertilized with manure, and correlate forms of Po with available P extracted by anion exchange resin. The experimental design was a randomized block in factorial scheme 2 x 9, wherein the first factor is the manure presence (20 t ha-1) or absence, and the second are the sampling times (3, 7, 14, 21, 28, 49, 70, 91 e 112 days) after manure incorporation. The experiment was carried out in field conditions, in a sand clay loam Haplustox. In the soil samples collected in each sampling time it was determined labile, moderately labile and non-labile Po. The manure fertilization caused an increase in the Po levels on the moderately labile and non-labile fractions, and in the total organic P. On average 5.1% of total Po was in labile, 44.4% in moderately labile and 50.5% in non-labile fractions. The moderately labile Po and non-labile Po fractions correlated with the resin-P, indicating that the two fractions influence the available P to plants and, therefore, the application of manure increases the ability of soil to restore the available P. The labile and non-labile Po fractions have changed over the sampling times, but there was no defined trend

[pt] Nos últimos anos, a tendência por aumentar o desempenho de um microprocessador, como uma solução alternativa para a crescente demanda por recursos computacionais de aplicações e sistemas, diminuiu significativamente. Isto levou a um aumento do interesse em utilizar ambientes multi-processados. Embora muitos modelos e bibliotecas tenham sido desenvolvidos para oferecer suporte à programação concorrente, garantir que vários fluxos de execução acessem recursos compartilhados de forma controlada continua a ser uma tarefa complexa. A biblioteca Luaproc, que oferece suporte para a concorrência em Lua, mostrou alguma promessa em termos de desempenho e casos de uso. Nesta tese, nós estudamos a biblioteca Luaproc e incorporamos-lhe novas funcionalidades a fim de torná-la mais amigável e estender o seu uso a novos cenários. Primeiro, nós apresentamos as motivações para nossas extensões a Luaproc, discutindo formas alternativas de lidar com as limitações existentes. Em seguida, nós apresentamos requisitos, características da implementação e limitações associadas a cada um dos mecanismos desenvolvidos como soluções alternativas a essas limitações. Finalmente, nós utilizamos as funcionalidades incorporadas na implementação de algumas aplicações concorrentes, a fim de avaliar o desempenho e testar o funcionamento adequado de tais mecanismos. / [en] In recent years, the tendency to increase the performance of a microprocessor, as an alternative solution to the increasing demand for computational resources of both applications and systems, has decreased significantly. This has led to an increase of the interest in employing multiprocessing environments. Although many models and libraries have been developed to offer support for concurrent programming, ensuring that several execution ows access shared resources in a controlled way remains a complex task. The Luaproc library, which provides support for concurrency in Lua, has shown some promise in terms of performance and cases of use. In this thesis, we study the Luaproc library and incorporate to it new functionalities in order to make it more user friendly and extend its use to new scenarios. First, we introduce the motivations to our extensions to Luaproc, discussing alternative ways of dealing with the existing limitations. Then, we present requirements, characteristics of the implementation, and limitations associated to each of the mechanisms implemented as alternative solutions to these limitations. Finally, we employ the incorporated functionalities in implementing some concurrent applications, in order to evaluate the performance and test the proper functioning of such mechanisms.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-13Bitstream added on 2014-06-13T19:35:31Z : No. of bitstreams: 1 terrone_cc_me_rcla.pdf: 584857 bytes, checksum: 408998a4825fecaa42568d1c9e8cc2a3 (MD5) / Neste trabalho, uma linhagem de Penicillium chrysogenum foi utilizada para produzir xilanases utilizando um resíduo agroindustrial como substrato. O principal objetivo foi melhorar a produção da xilanase, verificando a influência de diferentes substratos, agitação, pH e temperatura de cultivo. A linhagem foi cultivada em meio líquido de Vogel suplementado com diversos substratos puros como a xilose, glicose, xilano de aveia, Avicel e carboximetilcelulose (CMC), e complexos como farelo de trigo, farelo de aveia, bagaço de cana-de-açúcar, bagaço de cevada, casca de laranja e sabugo de milho. Testes granulométricos com bagaço de cana-de-açúcar e bagaço de cevada foram realizados para avaliar a influência dessa característica sobre a produção de xilanase. A melhor produção foi obtida com bagaço de cana-de-açúcar a 1% (m/v) com granulometria entre 2-1 mm. Nos ensaios cinéticos a melhor produção foi obtida em cultivos estáticos, por 8 dias, sendo produzida quantidade duas vezes maior de enzima do que em cultivos agitados. O melhor pH de cultivo para a produção de xilanases foi de 5,0 e a temperatura de 20 ºC. A enzima foi purificada por uma estratégia de duas etapas, sendo uma cromatografia de troca iônica e outra de filtração em gel, apresentando ao final uma recuperação de 18,8% com um fator de purificação de 24,9. As propriedades da enzima bruta e da purificada foram pH ótimo de 6,0 e 6,5, respectivamente, e a temperatura ótima para ambas de foi a 45 ºC. As meias vidas a 40, 45, 50, 55 e 60 ºC, para a xilanase bruta foram de 37, 28, 16, 2, e 1 minuto e para a xilanase purificada foram de 35, 31, 10, 3 e 2 minutos, respectivamente. A maior estabilidade ao pH da enzima bruta ocorreu em pH 6,0 e também se mostrou estável na região alcalina, entre 8,0 e 10,0; já a enzima purificada apresentou maior estabilidade na... / In this work, a strain of Penicillium chrysogenum has been used to produce xylanases using agroindustrial waste as substrate. The main objective was to improve the production of xylanase, by checking the influence of substrate, agitation, pH and temperature of cultivation. The strain was cultivated in liquid Vogel’s medium supplemented with various substrates as pure xylose, glucose, oat xylan, Avicel and carboxymethylcelullose (CMC), and complexes such as wheat bran, oat bran, sugar cane bagasse, brewers spent grain, orange peel and corncob. Granulometric tests with crushed sugar cane bagasse and brewers spent grain were conducted to evaluate the influence of this characteristic on production of xylanase. The best production was obtained with crushed sugar cane bagasse to 1% (w/v) with particle size between 2-1 mm. In kinetic experiments, the best production was obtained in static cultivation for 8 days, which is produced twice as much enzyme in agitated cultures. The bets pH cultivation for the production of xylanase was pH 5.0 and temperature of 20 °C. The enzyme was purified by a two-step strategy, being a ion exchange chromatography and a gel filtration, presenting the ultimate recovery of 18,8% with a purification factor of 24,9. The properties of the crude enzyme and purified were optimum pH of 6,0 and pH 6.5, respectively, and the temperature was great for both of 45 ºC. The half of 40, 45, 50, 55 and 60 ° C for xylanase crude were 37, 28, 16, 2, 1 minutes and for the xylanase purified were 35, 31, 10, 3 and 2 minutes, respectively. The increased stability at the pH of the crude enzyme was at pH 6,0 and also stable in the alkaline region, between 8.0 and 10.0, whereas the purified enzyme was most stable in the range of 4.5 to 10.0. The xylanase activity present in crude filtrate and purified enzyme, suffered inhibition... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissVOS.pdf: 9953067 bytes, checksum: 299d3330ffc647e62f77554d6847c7ae (MD5) Previous issue date: 2007-03-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) glasses have been often used to produce glass- ceramics with near zero thermal expansion coefficient. These glass-ceramics are very important for applications that require high thermal shock resistance. However, they are still produced by traditional techniques, such as melting and forming followed by internal nucleation (induced by the addition of catalysts) and crystal growth in the volume of monolithic glass pieces. An alternative route for the production of glass-ceramics is via sintering of catalyst-free glass particles with controlled surface crystallization. The purpose of the present work was to determine the appropriate compositions and sintering conditions to produce dense LAS glass-ceramics having almost null porosity. Three compositions were analyzed to achieve near zero thermal expansion coefficient. The precursor glasses were analyzed by thermal analysis, and the glassceramics were analyzed by X-ray diffraction, optical microscopy and electron microscopy. Dense glass-ceramics were obtained with porosity below 1.5%. The results show that reduction of crystallization by an ion exchange promotes sintering. However, the high amount of vitreous phase present in these samples increases the thermal expansion coefficient. At least for one composition we obtained a glass-ceramic having a porosity of 1.4% and a thermal expansion coefficient of 0.5 x 10 -6 °C-1, a value similar to that of vitreous silica. / Os vidros do sistema LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) vêm sendo estudados para obtenção de vitrocerâmicas com coeficiente de expansão térmica próximo de zero, que são necessárias em aplicações que requerem elevada resistência ao choque térmico. No entanto a obtenção destas vitrocerâmicas ainda está muito limitada à utilização de técnicas tradicionais de fusão e conformação seguida por nucleação (induzida pela adição de catalisadores) e crescimento de cristais no volume de peças monolíticas de vidros. Uma rota alternativa para a produção de vitrocerâmicas é a sinterização de partículas vítreas com cristalização superficial controlada, o que dispensa a adição de agentes nucleantes. No presente trabalho buscou-se determinar as condições ótimas de sinterização que levassem a vitrocerâmicas de LAS com porosidade mínima ou quase nula. Foram analisadas três composições para tentar obter um coeficiente de expansão térmica próximo de zero. Os vidros precursores foram caracterizados por análise térmica, e as vitrocerâmicas por difração de raios-X, microscopia óptica e microscopia eletrônica. Foram obtidas vitrocerâmicas densas, com fração de poros inferior a 1,5 %. Os resultados indicaram que a redução da cristalização das partículas, via troca iônica, favorece o processo de sinterização. No entanto a elevada quantidade de fase vítrea presente nestas amostras leva a um aumento do coeficiente de expansão térmica das mesmas. Para uma das composições foi possível obter uma vitrocerâmica com fração de poros de 1,4 % e coeficiente de expansão térmica de 0,5 x 10 -6 °C-1, valor semelhante ao da sílica vítrea.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5228.pdf: 2240292 bytes, checksum: 0afa7318b447dd1c9b5cbc1d58e3434b (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / Cephalosporins are β-lactam antibiotics which are widely used in the treatment of bacterial infections. Within this group, cephamycin C (CefC) stands out from the others cephalosporins antibiotics due to its greater resistance to β-lactamases enzymes and its broader spectrum of action against Gram-negative pathogens. It is produced by the bacteria Nocardia lactamdurans and Streptomyces clavuligerus, usually in submerged fermentation. In the literature, the available information about the purification processes of this antibiotic are restricted to patents or papers published in the past decades. As cefC is the raw material for the production of important semi-synthetic antibiotics and due to the lack of scientifically substantiated information about its separation and purification processes, the motivation for the development of this thesis has arisen. Then, the aim of this thesis was to study the purification process of CefC produced by S. clavuligerus, by using the processes of adsorption and ion exchange in fixed bed columns. The techniques of adsorption and ion exchange present themselves as good strategies for CefC purification due to the amphoteric nature of the antibiotic molecule, which has positive or negative charges depending on the environmental pH, and the bicyclic nucleus in its structure, which allows the interaction with hydrophobic structures. As there is no chemical standard of cefC available on the market, in this study we have only used culture broth containing this antibiotic. The adsorbents evaluated were the neutral resins Amberlite XAD4 and Amberlite XAD16 and the anionic resin Q Sepharose XL. At first, ion exchange column experiments using the resin QXL were carried out. The results showed that the variation of the flow rate in the range of 2.5 mL/min to 7.5 mL/min did not affect the efficiencies of product recovery nor of bed utilization, and it did not interfere with the bioactive compounds elution. The isocratic elution modes using 0.1% or 1% NaCl (w / v) were able to separate cefC from other (s) compound (s) with antimicrobial activity present in the broth, which were not identified. But the use of 1% NaCl solution promoted the antibiotic recovery in a shorter process time and smaller volume than using 0.1 % NaCl solution. After analysis by mass spectrometry, carried out by ESI ionization in the positive mode, it was observed that the ion exchange process with QXL resin followed by adsorption on a C18 SPE cartridge were able to separate cefC from compound (s) whose molecules after ionization acquired m/z ratios corresponding to the lysine s molecule, and they also reduced the concentration of contaminants with m/z ratios corresponding to the molecules of penicillin N, deacetylcephalosporin C and deacetoxycephalosporin C. As the ion exchange studies were done, the adsorption studies using the neutral resins were initiated. At first, adsorption isotherms of cefC on XAD4 and XAD16 resins were obtained, and the effects of pH and temperature in the adsorption equilibrium were evaluated. The results showed that the broth pH had strong influence on the adsorption and the best condition was observed at pH 2.6 at 15° C. The kinetic experiments have shown that equilibrium is reached more quickly on the resin XAD16. Estimation of intrinsic kinetic parameters and mass transfer coefficients returned higher values for this resin. The column adsorption processes with XAD4 resin, when the column feed consisted of the ultrafiltered or clarified broth and the elution solutions were 1% or 5% (v/v) EtOH solutions, did not lead to separation of cefC from contaminants that were monitored in the experiments. But when the feed consisted of a preAbstract iv purified fraction, obtained in the ion exchange column with QXL resin, added with cephalosporin C, it was possible to separate the two antibiotics. Cephalosporin C was added to simulate the presence of some contaminants in the culture broth - deacetylcephalosporin C and deacetoxycephalosporin C. As these contaminants are in very low concentrations and there are not commercial chemical standards available to purchase, neither an analytical methodology to quantify them, it was decided to add cephalosporin C, whose chemical structure is very similar to the contaminants, the commercial standard is commercially available and there is a quantification method to determinate it. The column experiments with resin XAD16 showed similar results to the experiments with resin XAD4, in which it was also observed the separation of cefC from cephalosporin C. The moment analysis of the chromatographic peaks showed that cefC average retention times and peak dispersions were smaller in the column assays with XAD16 than with XAD4. Thus, a more concentrated fraction containing cefC was obtained in the column experiments with XAD16 resin. Therefore, it was demonstrated by the purification processes studied that the techniques of adsorption and ion exchange were effective in the purification of cefC in relation to contaminants that are difficult to separate / As cefalosporinas são antibióticos β-lactâmicos muito utilizados no tratamento de infecções bacterianas. Dentro do grupo, a cefamicina C (cefC) se destaca devido a sua maior resistência à ação das β-lactamases bacterianas e ao seu maior espectro de ação contra patógenos Gramnegativos. Ela é produzida pelas bactérias Nocardia lactamdurans e Streptomyces clavuligerus, geralmente em cultivos submersos. Na literatura, as informações existentes sobre os processos de purificação deste antibiótico estão disponíveis apenas em patentes ou em artigos publicados em décadas passadas. Sendo um composto que é matéria-prima para produção de antibióticos semissintéticos de grande importância clínica e comercial, e devido à falta de informações fundamentadas cientificamente sobre os processos de separação e purificação deste antibiótico, surgiu a motivação para o desenvolvimento desta tese. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a purificação da cefC produzida por S. clavuligerus, utilizando o processo de adsorção e troca iônica em colunas de leito fixo. As técnicas de adsorção e troca iônica apresentam-se como uma boa estratégia para purificação da cefC devido à natureza anfótera da molécula do antibiótico, que possui cargas positivas ou negativas dependendo do pH do meio, e ao núcleo bicíclico em sua estrutura, que permite a interação com estruturas hidrofóbicas. Como não há o padrão da cefC disponível no mercado, neste estudo trabalhou-se apenas com o caldo de cultivo. Os adsorventes avaliados foram as resinas neutras Amberlite XAD4 e Amberlite XAD16 e a resina de troca iônica Q Sepharose XL. Inicialmente, foram realizados experimentos em coluna de troca iônica com a resina QXL. Os resultados destes ensaios mostraram que a variação da vazão no intervalo de 2,5 mL/min a 7,5 mL/min não alterou as eficiências de recuperação do produto e de utilização do leito, nem interferiram na eluição dos compostos bioativos. A eluição no modo isocrático com solução de NaCl 1% (m/v) possibilitou a separação da cefC de outro(s) composto(s) com atividade antimicrobiana presentes no caldo, mas não identificados, e promoveu uma recuperação do antibiótico em um tempo menor de processo e em um volume menor de solução que a eluição com NaCl 0,1%. Após análise por espectrometria de massas, com ionização feita por ESI no modo positivo, observou-se que o processo de troca iônica seguido da adsorção em cartucho de SPE C18 foi capaz de separar a cefC de composto(s) com a razão m/z correspondente à lisina, e diminuir a concentração de contaminantes presentes no caldo cujas moléculas apresentaram, após ionização, razão m/z correspondentes à das moléculas de penicilina N, desacetilcefalosporina C e desacetoxicefalosporina C. Finalizados os experimentos de troca iônica, iniciaram-se os estudos de adsorção utilizando as resinas neutras. Os primeiros experimentos consistiram na determinação de isotermas de adsorção da cefC nas resinas XAD4 e XAD16, avaliando a influência do pH e da temperatura no equilíbrio de adsorção. Os resultados mostraram que o pH do caldo teve drástica influência na adsorção, sendo que a melhor condição observada foi no valor de pH 2,6 à 15°C. Os ensaios cinéticos mostraram que o equilíbrio é atingido mais rapidamente na resina XAD16. A estimativa dos parâmetros cinéticos intrínsecos e de transferência de massa retornaram valores maiores para esta resina. O processo de adsorção em coluna com a resina XAD4, quando a alimentação da coluna consistiu do caldo ultrafiltrado ou clarificado e a eluição foi feita com as soluções de EtOH 1% ou 5% (v/v), não levou à separação da cefC dos contaminantes que Resumo ii foram monitorados nos ensaios. Mas quando a alimentação foi feita com uma fração prépurificada, oriunda da troca iônica, adicionada de cefalosporina C, foi possível obter a separação dos dois antibióticos. A cefalosporina C foi adicionada para simular a presença de alguns contaminantes presentes no caldo de cultivo a desacetilcefalosporina C e desacetoxicefalosporina C. Como estes contaminantes estão em concentrações muito baixas e não existem os padrões comerciais disponíveis para serem adquiridos, nem metodologia analítica para quantificá-los, optou-se por adicionar cefalosporina C, cuja estrutura química é bem similar à dos contaminantes, existe o padrão comercial para ser adquirido e possui um método de quantificação. Os experimentos em coluna com a resina XAD16 mostraram resultados similares aos experimentos com a resina XAD4, nos quais também foi observada a separação entre a cefC e a cefalosporina C. Após análise dos momentos dos picos cromatográficos, verificou-se que a cefC apresentou tempos de retenção médios menores na resina XAD16 e a dispersão dos picos foi menor. Desta forma, foi obtida uma fração mais concentrada em cefC nos ensaios em coluna com esta resina do que com a resina XAD4. Portanto, pôde-se constatar pelo processo de purificação estudado que as técnicas de adsorção e troca iônica mostraram-se eficientes na purificação da cefC em relação a contaminantes difíceis de serem separados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5315.pdf: 2167736 bytes, checksum: 42c21ae0612a2550b93786bcc8cd967b (MD5) Previous issue date: 2013-04-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / Cephamycin C is a β-lactam antibiotic that belongs to the cephalosporins. This antibiotic stands out from other cephalosporins because it has activity against gram-negative bacteria and for being resistent to β-lactamases produced by pathogenic microorganisms, and which represent one of the major mechanisms of bacterial resistance to β-lactam antibiotics. In view of the restricted information in the literature about the steps of the process, both from the point of view of research and of industrial production of cephamycin C, the study about its production and, consequently, the process of separation and purification becomes of great importance. Therefore, the main objective of this work was to develop a separation and purification process of cephamycin C from a fermentation broth produced by cultivations of Streptomyces clavuligerus in aired submerged processes. Extraction and separation processes of cephamycin C were performed by means of an aqueous two-phase system (ATPS) and ionexchange chromatography, respectively. Initially, studies on the stability of cephamycin C were performed in order to allow the establishment of conditions which minimize losses and increase the yield of the global process. In these studies, conditions at pH levels of 2.2, 3.0, 5.0, 6.0, 7.0, 7.6 and 8.7 at a temperature of 20 °C were evaluated. The smallest half-life was of 52.6 hours and was verified for pH 8.7; the longest half-life was of 459 hours for pH 6.0; and for the most acid pH (2.2), half-life was of 118.2 hours. The second step of the work was the study of the separation of cephamycin C and amino acids with the aqueous two-phase system composed by PEG/phosphate. The presence of ornithine, lysine and asparagine amino acids in the fermentation broth, even after the primary separation steps performed by filtration processes consisting of microfiltration and ultrafiltration, is due to the composition of the culture medium which is of complex origin. The experiments were carried out by varying the following parameters: molecular mass of PEG (400, 600, 1000 and 4000), pH (6, 7 and 8), tieline length (TLL 37 and 43) and phase volume ratio (rTLL 0.75, 1.00 and 1.25), in order to enable the determination of the best system for cephamycin C extraction. The best conditions obtained for this process were pH 8, PEG 400, TLL 43 and rTLL 1.00, where the highest partition coefficient, kp of 5.57, was acquired. For the separations of cephamycin C and the amino acids present in the broth, it was possible to verify the following separation efficiencies: 3.4 (ornithine), 6.9 (lysine) and 2.8 (asparagine). The last step of the work showed that it is possible to recover cephamycin C from the PEG phase promoting an even greater purification with the residual amino acids. The ion-exchange chromatography was used to propose so. For this proposal, we used the ion exchange chromatographic technique, with use of anionic resin Amberlite IRA 400. These experiments were performed under temperatures of 20, 25 and 30 °C and pH 2.8 and 6.8. The Amberlite IRA 400 Cl- resin showed affinity for cephamycin C, and in the experiments in fixed bed column, it was possible to separate cephamycin C from PEG, from the phosphate salt and from the amino acids present in the top phase. The results allowed the conclusion that the proposed process is an excellent alternative for the extraction, separation and purification of cephamycin C. / A cefamicina C (cef C) é um antibiótico β-lactâmico que pertence à classe das cefalosporinas. Este antibiótico se destaca das demais cefalosporinas por possuir atividade frente a bactérias gram-negativas e ser resistente à ação das β-lactamases, produzidas por micro-organismos patogênicos, e que representam um dos principais mecanismos de resistência bacteriana aos antibióticos β-lactâmicos. Tendo em vista as restritas informações na literatura sobre as etapas do processo, tanto sob o ponto de vista de pesquisa e industrial de produção da cefamicina C, torna-se de grande importância o estudo de sua produção e consequentemente do processo de separação e purificação. Portanto, o objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um processo de separação e purificação da cefamicina C, a partir de um caldo fermentado produzido por cultivos da bactéria Streptomyces clavuligerus, em processos submersos aerados. Os processos de extração e separação da cefamicina C foram realizados por meio de sistema de duas fases aquosas (SDFA) e cromatografia de troca iônica em coluna de leito fixo, respectivamente. Inicialmente, foram realizados estudos de estabilidade da cefamicina C, tendo em vista permitir o estabelecimento de condições que minimizem as perdas e aumentem o rendimento do processo global. Nestes estudos foram avaliadas as condições em pH de 2,2, 3,3, 5,0, 6,0; 7,0; 7,6 e 8,7 a uma temperatura de 20 °C. A meia-vida para o pH 8,7 foi de 52,6 horas, para o pH 6,0 a meia-vida foi de 459 horas e, para o pH mais ácido (2,2), a meia-vida foi de 118,6 horas. A segunda etapa do trabalho correspondeu ao estudo da separação entre a cefamicina C e os aminoácidos, por meio do sistema de duas fases aquosas composto por polietileno glicol (PEG) /fosfato. A presença dos aminoácidos ornitina, lisina e asparagina no caldo fermentado, mesmo após as etapas de separação primária, realizada por processos de filtração compostos por microfiltração e ultrafiltração, devem-se a composição do meio de cultura de origem complexa. Os experimentos foram realizados variando-se os seguintes parâmetros: massa molecular de PEG (400, 600, 1000 e 4000), pH (6, 7 e 8), tamanho de tieline (TLL 37 e 43) e razão de volume das fases (rTLL 0,75, 1,00 e 1,25), de modo a possibilitar a determinação do melhor sistema para a extração da cefamicina C. As melhores condições obtidas para este processo foram pH 8, PEG 400, TLL 43 e rTLL 1,00, onde se obteve o maior coeficiente de partição, kp de 5,57. Para as separações entre a cef C e os aminoácidos presentes no caldo foi possível verificar as seguintes eficiências de separação: 3,4 (ornitina), 6,9 (lisina) e 2,8 (asparagina). Na etapa final do trabalho foi possível recuperar a cef C da fase PEG, promovendo ainda uma maior purificação com os aminoácidos residuais. Para tal proposta, utilizou-se a técnica cromatográfica de troca iônica, com utilização da resina aniônica Amberlite IRA 400. Estes experimentos foram realizados sob temperaturas de 20, 25 e 30 °C e pH 2,8 e 6,8. A resina Amberlite IRA 400 mostrou afinidade em relação à cef C, e nos experimentos em coluna de leito fixo, foi possível separar a cef C do PEG, do sal de fosfato e dos aminoácidos presentes na fase de topo. Os resultados obtidos permitiram concluir, que o processo proposto mostrou-se viável para a extração e separação da cefamicina C.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLMB.pdf: 688899 bytes, checksum: 1da3502ed4adcb1c200a2f4d30584493 (MD5) Previous issue date: 2005-10-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / A study was made of the extraction of clavulanic acid (CA) from a fermented medium and its concentration and purification, based on a comparison of two liquid-liquid extraction methods, followed by adsorption in a fixed bed column containing resins (hydrophobic polymeric resin and ion exchange resin). The extraction and adsorption steps proposed here were evaluated from the standpoint of Yield (Y), purification factor (PF) and concentration factor (CF). The extractions were carried out with the organic solvents ethyl acetate, butyl acetate, 2-butanol, n-butanol and methyl isobutyl ketone. These extractions were carried out at ambient temperature, pH values of 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0 and with different volume ratios of aqueous phase and organic phase (VAF/VOP). After extraction with the organic solvent, the solution was reextracted with a phosphate buffer solution. Extractions were also done with two-phase aqueous systems (TPAS) composed of polyethylene glycol (PEG) and phosphate. The experimental conditions were: ambient temperature, pH of 6.0 and 7.0, and different molecular weights of PEG (400, 600, 4000). For the extractions involving organic solvents, an evaluation was made of the purification of clavulanic acid by ion exchange adsorption with Amberlite IRA-400 resin in a fixed bed column at a temperature of 10°C and pH 6.2. After adsorption by ion exchange, the column was washed with Milli-Q water and the elution was studied with different compositions of a solution composed of NaCl 5% (p/v) and Tris-HCl. The elution was carried out at pH 6.2 and a feed flow of approximately 6 mL.min-1. The solution eluted from the ion exchange was fed into a column filled with Amberlite XAD-4 resin at a temperature of 10°C and pH of 6.2. For the TPAS extractions, the application of ion exchange and nonspecific adsorption with Amberlite XAD-4 resin for the separation of CA from PEG was evaluated separately. / Propôs-se e estudou-se a extração do ácido clavulânico do meio fermentado, sua concentração e purificação, através da comparação de dois métodos de extração líquidolíquido, seguida de adsorção em coluna de leito fixo com as resinas (polimérica hidrofóbica e de troca iônica). As etapas de extração e adsorção, propostas neste trabalho, foram avaliadas em termos do Rendimento (R), o fator de purificação (FP) e o fator de concentração (FC). Para isso foram realizadas extrações com vários solventes orgânicos, sendo estes o acetato de etila, acetato de butila, 2-butanol, n-butanol e metil-isobutilcetona. Estas extrações foram feitas na temperatura ambiente, diferentes valores de pH (2,0; 3,0; 4,0 e 5,0) e em diferentes razões de volume entre as fases aquosa e orgânica (VFA/VFO). Após a extração com o solvente orgânico, a solução foi re-extraída com uma solução tampão fosfato. Também foram realizadas extrações com sistemas de duas fases aquosas (SDFA) formadas por polietileno glicol (PEG) e fosfato. As condições experimentais foram: temperatura ambiente; pH de 6,0 e 7,0; e diferentes pesos moleculares de PEG (400, 600, 4000). Para as extrações realizadas com solventes orgânicos, foi avaliada a purificação do ácido clavulânico através de adsorção por troca iônica com a resina Amberlite IRA-400 em coluna de leito fixo, na temperatura de 10ºC e pH 6,2. Após a adsorção por troca iônica a coluna foi lavada com água milli Q, sendo que a eluição foi estudada com diferentes composições da solução constando de NaCl 5% (p/v) e tris - HCl. A eluição foi realizada a pH 6,2 e vazão de alimentação em torno de 6 mL.min-1. A solução eluída da troca iônica foi alimentada em uma coluna recheada com a resina Amberlite XAD-4, na temperatura de 10°C e pH de 6,2. Para as extrações com SDFA avaliou-se separadamente a aplicação da troca iônica e da adsorção não específica com a resina Amberlite XAD-4, para a separação do AC do PEG.