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Previous issue date: 2007-10-16 / Xanthan yield and physical and chemical characteristics can be improved by modification
in culture conditions, as well as, by post-fermentation treatments in order to obtain a xanthan with
the required characteristics. The aim of this work was to study the operational conditions in
xanthan production by Xanthomonas arborícola pv pruni strains 106 and 115 to be used in oilwell
drilling fluids. The influence of thermal treatment applied to the fermentation broth was evaluated
in the xanthan produced by strain 106 in a range of pH and stirrer speed. The thermal treatment
decreased the yield between 5.8 and 14%, nevertheless, was observed increase of aqueous
solution and fermentation broth viscosities. The aggregation of xanthan molecules caused by
thermal treatment and determined by increase of molar mass was dependent on the sodium
content. As a result, a correlation between molar mass and xanthan solution viscosity can be
observed. The fermentation broth sterilization was adopted for experiment in which a pre-selection
of production medium in orbital shaker was performed for subsequent pH, production
medium and stirrer speed study in fermentor by strains 106 and 115. Xanthan production and
viscosity was dependent on the strain of X. arborícola pv pruni and on the operational condition
used. The production medium B showed the best balance of yield and viscosity results, in orbital
shaker, as well as in fermentor. The best results for both strains were obtained at pH 7, 600 rpm
and 66 h of fermentation. The two strains showed potential for xanthan production. In an
evaluation study of, physical and chemical characteristics, the xanthan produced by strain 115
was compared to the characteristics of the commercial xanthans, Roeper and Kelzan. The
former is for application in food, pharmeceutical products and cosmetics and the latter for
application in oilwell drilling fluids. The results were within the literature specified patterns, except
by the low piruvate content of xanthan produced by strain 115, low monovalent salt content of
Roeper sample and high divalent salt content of both commercial samples. The xanthans
produced by X. arborícola pv pruni were evaluated as viscosifying fluid for use in oilwell drilling, in
comparison to Duo Vis, Kelzan and Xanvis commercial brands. As a whole, the results obtained
in this study show that the commercial polymers are more efficient when used in aqueous
solution, since these polymers contain high salt concentrations. Xanthans produced by patovar
pruni, Xc 106 600 and Xc 115 600, as having low salt concentration, they show potential for
application in oilwell drilling fluid, when a salt solution was used, similar to the conditions of
marine exploration. / O rendimento e as características físicas e químicas da xantana podem ser melhorados
através das modificações nas condições de cultivo, assim como, por tratamentos empregados
após a fermentação, para a obtenção de uma xantana com características desejadas para o fim
que se propõe. O trabalho objetivou estudar as condições operacionais de produção de xantana
por Xanthomonas arboricola pv pruni cepas 106 e 115 para aplicação em fluidos de perfuração
de poços de petróleo. A influência do tratamento térmico aplicado no caldo fermentado foi
avaliada na xantana produzida pela cepa 106 em diferentes condições de pH e velocidade de
agitação. O tratamento térmico reduziu o rendimento entre 5,8 e 14%, entretanto, foi observado
o aumento da viscosidade da solução aquosa e do caldo fermentado. A agregação de moléculas
de xantana provocada pelo tratamento térmico, e comprovada pelo aumento da massa molar foi
dependente da concentração de sódio. Como resultado pode ser observada relação entre a
massa molar e a viscosidade da solução de xantana. A esterilização do caldo fermentado foi
adotada para o experimento posterior, em que foi realizada uma pré-seleção de meios de
produção, em agitador incubador, para posterior estudo de pH, meio de produção e velocidade
de agitação em fermentador pelas cepas 106 e 115. A produção e a viscosidade das xantanas
sintetizadas foram dependentes da cepa de X. arboricola pv pruni e das condições operacionais.
O meio de produção B apresentou o melhor equilíbrio entre produção e viscosidade, em agitador
incubador, assim como no fermentador. Os melhores resultados para ambas as cepas foram
obtidos em pH 7, 600 rpm e 66 h de fermentação. As duas cepas apresentaram potencial para
serem utilizadas na produção de xantana. No estudo da avaliação das características físicas e
químicas, a xantana produzida pela cepa 115 foi comparada as características das xantanas
comerciais, Roeper e Kelzan. A primeira, para aplicação em alimentos, produtos farmacêuticos
e cosméticos e a segunda, para aplicação em fluido de perfuração de poços de petróleo. Os
resultados apresentaram-se dentro dos padrões especificados pela literatura, exceto pelo baixo
conteúdo de piruvato da xantana produzida pela cepa 115, baixo conteúdo de sais monovalentes
da amostra Roeper e alto conteúdo de sais divalentes das duas amostras comerciais. As
xantanas produzidas por X. arboricola pv pruni foram avaliadas como viscosificante de fluido
para aplicação na perfuração de poços de petróleo, comparando-as com amostras comerciais:
Duo Vis, Kelzan e Xanvis. De uma forma geral, os resultados obtidos neste estudo mostram que os polímeros comerciais apresentaram maior eficiência quando preparados em solução aquosa,
pois estes polímeros continham alta concentração de sais. Já as xantanas produzidas pelo
patovar pruni, Xc 106 600 e Xc 115 600, por apresentarem baixa concentração de sais,
apresentaram potencial para aplicação em fluido de perfuração de poços de petróleo, quando
preparados em solução salina, condição semelhante a utilizada na exploração marítima.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpel.edu.br:123456789/1248 |
| Date | 16 October 2007 |
| Creators | Borges, Caroline Dellinghausen |
| Contributors | CPF:21063990068, http://lattes.cnpq.br/8569203272232467, Vendruscolo, Claire Tondo |
| Publisher | Universidade Federal de Pelotas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, UFPel, BR, Biotecnologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPEL, instname:Universidade Federal de Pelotas, instacron:UFPEL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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