Publicações de 2020
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Dissertação - Amanda Ferreira Scholant
Processo enzimático de liquefação e sacarificação da farinha de grãos do arroz cultivar BRS-AG
Autor: Amanda Ferreira Scholant (Currículo lattes)Resumo
A economia da metade sul do Rio Grande do Sul é pautada principalmente na atividade agropecuária. Com uma área de 1,1 milhão de hectares dedicadas ao cultivo de arroz, a região contribui com aproximadamente 65% da demanda nacional deste cereal. Ante esse cenário, surgiu a linhagem de arroz BRS AG que foi incorporada nos programas de melhoramento genético da EMBRAPA. Devido a alta porcentagem em amido, esse grão pode tornar-se uma boa alternativa para a produção de xaropes açucarados. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo propor um sistema enzimático de liquefação e sacarificação do amido presente na farinha de arroz do cultivar BRS-AG para a obtenção de um extrato de xarope açucarado. Os grãos foram convertidos em farinha e determinada a composição centesimal e perfil granulométrico. As enzimas, alfa-amilase fúngica e amiloglicosidase (AMG), foram caracterizadas pela atividade enzimática. Mediante microscopia eletrônica de varredura foi possível obter imagens dos grânulos do amido. Para definir a melhor condição da liquefação do amido foi adotado um planejamento fatorial tendo como variáveis independentes a relação sólido/líquido, a temperatura e a variável dependente, o teor de açúcares redutores. A etapa da sacarificação, conforme recomendação de outros autores, foi realizada em 30min a 55°C e com concentração enzimática de 4480,2U.mL-1. O diâmetro médio de Sauter foi de 0,43mm. Esta matéria-prima apresenta 8,31% de proteínas, 4,68%, de lipídeos, 77, 91% de amido, 25,20% de amilose e 52,80% de amilopectina respectivamente. O ponto de gelatinização foi atingido a 80°C em 6min. Na etapa de liquefação a maior concentração de açúcares redutores, expressos como teor de glicose (9,95µmoles.mL-1) foi obtida com uma relação sólido/líquido de 1/20, concentração enzimática de 2U.mL-1, 30min de hidrólise a 60°C. Na etapa de sacarificação, com a AMG, foi obtido um teor de 11,35µmoles.mL-1 em 30min de hidrolise a 55°C, e 0,171mL de solução enzimática (4480,2U). Houve um acréscimo de 14% na concentração de açúcares na sacarificação e 86% da conversão total do amido, nessas condições o rendimento total da hidrólise foi 4,6%. A separação cromatográfica por HPLC evidenciou a maior concentração de glicose; assim, a cultivar BRS AG apresenta um potencial importante para a obtenção de hidrolisados enzimático com alto teor de açucares redutores.
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Dissertação - Igreine Couto da Cunha
Obtenção de peptídeos com atividade antioxidante a partir da hidrólise enzimática da farinha de penas
Autor: Igreine Couto da Cunha (Currículo lattes)Resumo
A pena é o material queratinoso mais abundante na natureza, constituindo um subproduto de origem animal com cerca de 80-90% de proteína bruta, sendo que 85-90% dessa proteína é formada por queratina. A resistência das queratinas, somada à sua elevada produção como resíduo, vem despertando interesse na investigação de processos que possam modificar as estruturas proteicas deste material. Dentre as proteases, as queratinases são enzimas específicas, capazes de hidrolisar as ligações peptídicas da queratina, sendo produzidas por diversos micro-organismos, que se destacam, pela capacidade de utilizar materiais de baixo custo como substrato, além de possuir uma alta taxa de produção quando comparados com outras fontes de proteases. O objetivo deste trabalho foi maximizar a hidrólise enzimática da farinha de penas, utilizando a enzima proteolítica de Bacillus sp. P45 e avaliar a capacidade antioxidante do hidrolisado enzimático. A hidrólise enzimática foi avaliada através de um delineamento composto central rotacional (DCCR) 24 , no qual, os efeitos das variáveis concentração de CaCl2 (0-100 mmol/L), temperatura (35-55 °C), razão enzima/substrato (600- 6000 U/g de proteína) e concentração de proteína (10-40 g/L) foi avaliado em 8 h de reação, tendo como respostas o grau de hidrólise (GH) e a recuperação de proteína (RP). Os maiores valores de GH e RP foram obtidos quando a hidrólise foi realizada com 50 mmol/L de CaCl2, 50 °C, 6000 U/g de proteína e concentração proteica de substrato de 10 g/L, na qual o hidrolisado apresentou um GH de 8,7% e uma RP de 38,4%. Os peptídeos obtidos foram separados por massa molar através de ultrafiltração nas membranas de corte de 3 e 10 kDa e as atividades antioxidantes das diferentes frações foram avaliadas. A fração <3 kDa apresentou maior capacidade de sequestro dos radicais ABTS+ e peroxila, 90,20 e 1892,47 ?mol de Trolox/g, respectivamente. O presente estudo mostra o potencial da protease de Bacillus sp. P45 em hidrolisar a farinha de penas, visto que com o planejamento proposto foi possível a maximização e aumento de 2,48 vezes do GH e 2,37 vezes da RP, em comparação aos ensaios iniciais realizados, resultando em peptídeos com atividade antioxidante.
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Dissertação - Michele Colemberg Garcia
Otimização da reação fotocatalítica para componentes fenólicos presentes em efluentes petroquímicos
Autor: Michele Colemberg Garcia (Currículo lattes)
Resumo
Os efluentes industriais possuem poluentes tóxicos e resistentes a tratamentos convencionais, como o fenol. Uma alternativa de pré tratamento são os Processos Oxidativos Avançados (POAs), que são capazes de degradar a matéria orgânica. Entre os POAs a fotocatálise heterogênea é um processo que ocorre através da combinação de irradiação UV e o uso de um catalisador (sólido). Diante disso, o objetivo deste trabalho foi estudar as variáveis que influenciam na reação de fotocatálise heterogênea realizada em reator batelada utilizando catalisador natural areia, que contém dióxido de titânio (TiO2) combinado com peróxido de hidrogênio e lâmpada UV, para degradação de compostos fenólicos presentes em amostras de efluente da Refinaria de Petróleo Riograndense. Foram realizadas caracterizações da areia contendo TiO2 através do perfil granulométrico, MEV, EDS, DRX, TGA e DSC. A viabilidade do uso da areia como catalisador da reação de fotocatálise foi comparada com o uso do TiO2 comercial. Foram realizados ensaios em batelada com 800 mL, e que obedeceram um planejamento Plackett Burmann, cujos resultados foram analisados por meio de testes estatísticos, e nos quais foram estudados os efeitos das variáveis temperatura, pH, agitação, intensidade da luz UV, massa de catalisador e concentração de peróxido de hidrogênio sobre a degradação de fenóis. A partir desta análise identificaram-se os fatores mais significativos, que foram a intensidade da luz, o peróxido de hidrogênio e a massa de catalisador, na degradação de fenóis. Posteriormente foi elaborado um planejamento fracionado com três pontos centrais, a fim de definir as condições ótimas das variáveis intensidade de luz (35, 65 e 95 W), massa de catalisador (0, 5 e 10 g) e concentração de peróxido (0, 44 e 88 mg/L). A variável resposta dos dois planejamentos foi o percentual de fenol degradado, que foi avaliado através do método colorimétrico da 4-aminoantipirina. A areia empregada apresentou 24% de TiO2 que é caracterizada por partículas de coloração cinza escuro. A reação conduzida com TiO2 padrão atingiu 72,7% de degradação de fenol e com areia contendo TiO2, 72,2%, comprovando a viabilidade do uso como catalisador natural nesta reação. O planejamento Plackett Burmann identificou as variáveis intensidade da luz, peróxido de hidrogênio e massa de catalisador como as variáveis de maior efeito significativo na degradação de fenóis. Através do planejamento fracionado foi verificado que conforme aumenta a intensidade da luz UV também ocorre aumento da degradação de fenol, assim como o aumento da massa de catalisador e de concentração de peróxido de hidrogênio, sendo que estes dois últimos, ao atingirem 50% do seu valor, já alcançam degradação próximas de ±80%. Sendo assim, a reação com 10 g de catalisador, 2 mL de peróxido de hidrogênio e intensidade de luz 95 W foi a que atingiu o maior percentual de degradação de fenol a nível de significância de 95%. No entanto, considerando esse processo aplicado ao processo industrial, deve-se levar em consideração os custos de energia e reagentes. Sendo assim, a reação com 1 mL de peróxido de hidrogênio, 5 g de catalisador e luz 65 W, a qual atinge 83 % de degradação de fenol, durante 30 minutos de reação foi considerada a condição ótima, apresentando uma cinética de primeira ordem, com uma constante aparente de 0,067 min-1 e indicando ser uma alternativa potencial de tratamento de efluente para a redução de fenol.
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Dissertação - Sabrina Bresolin
Análise experimental e simulação da secagem de sementes de trevo vesiculoso em secador tipo leito fluidizado
Autor: Sabrina Bresolin (Currículo lattes)Resumo
As espécies forrageiras desempenham um papel importante na atividade pecuária, representando o maior recurso utilizado para a produção de bovinos de corte. Neste sentido, há a necessidade cada vez maior do uso de espécies adaptadas em diferentes condições de clima e solo. O trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum) é uma leguminosa forrageira que se destaca por sua versatilidade de adaptação e resistência ao frio, elevado valor nutritivo e produção de forragem. As sementes de trevo devem apresentar padrão de qualidade similar ao exigido para sementes e faz-se necessária uma fase de beneficiamento adequada. Nas etapas de beneficiamento, a secagem é considerada a etapa limitante devido ao fato de a mesma envolver a remoção da umidade das sementes através da transferência simultânea de calor e de massa. Nesse sentido, a secagem tem em sua essência a finalidade de assegurar a conservação do produto por meio da redução da sua atividade de água. Nos materiais orgânicos, como é o caso do trevo vesiculoso, a redução no teor de água livre deve ser efetuada de forma eficiente para inibir o desenvolvimento microbiano. O emprego de um secador de leito fluidizado para a secagem de sementes está relacionado com eficiente contato entre o material e o fluido, proporcionando altas taxas de transferência de calor e de massa, bem como redução no tempo de secagem pela rapidez na remoção de umidade. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo estudar o processo de secagem de sementes de trevo vesiculoso em leito fluidizado. Foram utilizadas neste estudo sementes de trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum), que foram devidamente caracterizadas quanto suas dimensões, massa específica, porosidade, umidades iniciais e isotermas de dessorção. Além disso, as sementes passaram por um processo de reumidificação, aumentando sua umidade inicial para aplicação em ensaios de secagens e isotermas. O estudo da cinética de secagem foi realizado em secador de leito fluidizado com geometria retangular. A análise da fluidodinâmica do sistema foi realizada para a determinação das condições operacionais do equipamento. A partir dos resultados, os experimentos de secagem foram conduzidos nas temperaturas de 40, 50 e 60°C e velocidades do ar de 10, 20 e 30% acima da velocidade de mínima fluidização. A esses dados foram ajustados os modelos cinéticos da Lei de Fick, Page, Henderson e Midilli para a estimativa de parâmetros da secagem. Outro tipo de estudo realizado foi a simulação dos dados experimentais de secagem através de um modelo global dos fenômenos da transferência de calor e da massa. Os resultados do estudo de secagem ficaram na faixa de 7 a 8 % em relação a umidade final em base úmida. No que se refere a germinação os valores encontrados ficaram na ordem de 75 a 78 % para as amostras secas artificialmente. Para estas duas respostas, a temperatura foi a variável de maior influência. O estudo da simulação apresentou-se eficaz para a secagem das sementes de trevo em leito fluidizado, onde concluiu-se que o Kp cresce com o aumento da temperatura e velocidade do ar de secagem.
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Dissertação- Billy Joy Vargas
Catalisadores de cobre suportados em zeólitas ZSM-5 : síntese, caracterização e aplicação nas reações de conversão do glicerol
Autor: Billy Joy Vargas
O glicerol é o principal subproduto da reação de transesterificação para produção de biodiesel. Nesse sentido, vários processos catalíticos têm sido estudados, visando a transformação deste subproduto a produtos químicos de maior valor agregado. A reação de desidratação catalítica do glicerol pode gerar produtos de alto valor industrial, como a acroleína e o álcool alílico. Portanto, há um grande interesse em aprofundar os aspectos relacionados à seletividade da reação de desidratação, com o uso de promotores catalíticos impregnados na zeólita ZSM-5. Desta forma, o presente trabalho foi realizado com o objetivo de sintetizar zeólitas do tipo ZSM- 5, de razões Si/Al = 25 e 100, com a presença de 25% em massa de cobre impregnado ao material; e analisar as possíveis modificações na distribuição dos produtos da reação de desidratação do glicerol, causadas pela introdução do metal. A formação das zeólitas foi confirmada pelas técnicas de DRX e FTIR. Por meio do Refinamento de Rietveld, foi observada a disposição do cobre em regiões próximas às paredes dos canais da zeólita, sem causar grandes modificações na estrutura do suporte. Os catalisadores sintetizados apresentaram estrutura essencialmente microporosa, como observado por meio da fisissorção de N2. De acordo com os resultados de TG, a amostra de HZSM-5 (25) apresentou a maior hidrofilicidade, o que pode ser relacionado à maior presença de alumínio no material. As análises termogravimétricas dos catalisadores pós-reação não indicaram formação significativa de coque. A baixa temperatura de redução, observada para os catalisadores de CuZSM-5 por meio de TPR, foi um indicativo de pouca interação do metal com o suporte, resultando na formação de aglomerados do metal durante os testes catalíticos, o que foi verificado pelas análises de DRX pós-reação. Os resultados de TPD/NH3 indicaram a predominância de sítios ácidos de força forte para os catalisadores de HZSM-5 e forças fraca e intermediária para os de CuZSM-5. Por meio dos testes catalíticos, realizados a 250 °C e pressão ambiente, foi observada uma melhoria na estabilidade catalítica da reação, em comparação com trabalhos anteriores realizados pelo grupo de pesquisa, devido à menor temperatura utilizada. A distribuição dos produtos da reação foi modificada significativamente pela impregnação de cobre na ZSM-5, com o aumento da seletividade a álcool alílico. Ao final de 6 horas de reação, a amostra de CuZSM-5 (25) foi a que apresentou os melhores resultados, com uma conversão de glicerol em 93,5% e seletividade à álcool alílico de 55%.
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Dissertação- Márcia Inês Rodrigues Moreira
Modificação da superfície de sementes aplicando radiação UV em leito fluidizado
Autor: Márcia Inês Rodrigues Moreira
O objetivo deste trabalho foi estudar o processo de modificação da superfície de sementes de trevo persa e trevo vesiculoso, por meio da aplicação de radiação ultravioleta (UV) em leito fluidizado (LF). O propósito do tratamento foi o de contribuir para a melhora da qualidade fisiológica das sementes. Esta melhora foi verificada pelo aumento dos índices de germinação e a quebra de dormência. Na foto-modificação da superfície de um material com radiação ultravioleta ocorrem processos químicos foto-induzidos em que apenas a superfície é modificada. As mudanças na superfície das sementes foram confirmadas pela significativa redução no ângulo de contato entre a água e a superfície das sementes, através de análise WCA. Os ângulos de contato passaram de 114o para 80o para o trevo persa, e de 126,5o a 80o para as sementes de trevo vesiculoso. Nos dois casos as sementes após o tratamento se tornaram hidrofílicas. Os resultados de microscopia eletrônica de varredura (MEV) apontaram visíveis modificações na superfície das sementes após o tratamento com radiação UV, com o surgimento de fissuras e a redução da presença de grânulos superficiais. Estas novas características explicaram a melhor interação da água com a superfície dos sólidos. Com respeito ao teste padrão de germinação realizado com sementes não tratadas e sementes tratadas, houve um significativo aumento da germinação dos dois tipos de trevo: o trevo persa apresentou variação no percentual de germinação, que passou de 38 % para 64%, e o vesiculoso de 45,5% a 70%. Estes resultados apontaram dois fatos, o primeiro foi que a radiação UV não comprometeu a fisiologia do material, e o outro que o tratamento promoveu a quebra de dormência das sementes, uma característica destas espécies de leguminosas forrageiras. O aumento nos índices de germinação indica que a maior molhabilidade da superfície das sementes determinou a umidificação das sementes por água mais eficiente. Grupos funcionais hidrofílicos enxertados na superfície das sementes implicaram em uma adsorção mais rápida da água, sendo esta uma vantagem no posterior plantio da espécie vegetal. Promover tal tratamento em um equipamento de maior escala, o LF abre a possibilidade de realizar a aplicação da radiação em uma grande quantidade de sementes simultaneamente, pois a fluidodinâmica das partículas oferece a possibilidade do tratamento superficial do material por radiação UV de forma prática e homogênea.
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Dissertação- Vanessa Barbosa da Silva
Produção de concentrados de ácidos graxos poli-insaturados de óleo de bagre obtido pelo método termomecânico e estudo da extração do óleo com fluído supercrítico
Autor: Vanessa Barbosa Silva
Neste trabalho foram obtidos concentrados de ácidos graxos poli-insaturados pelo método de complexação com ureia. O óleo de bagre obtido através de extração termomecânica apresentou concentrações iniciais de ácido eicosapentaenóico (EPA) e ácido docosahexaenóico DHA de aproximadamente 9,0% e 11,9%, respectivamente. Os concentrados de ácidos graxos poli-insaturados obtidos foram para o óleo bruto de 38,9%, para o neutralizado 46,7% e para o branqueado 46,6%. Os rendimentos percentuais da fração não complexada (%RFNC) foram para os concentrados do óleo bruto de 43%, para os concentrados do neutralizado de 31,7% e para os concentrados do branqueado 30%. Os percentuais de aumento de ácidos graxos insaturados (%AAGI), foram para os concentrados do óleo bruto de 39,7%, do neutralizado de 35,92% e do branqueado de 42,52%. Os valores obtidos para percentual de redução de ácidos graxos saturados (%RAGS) foram para os concentrados do óleo bruto de 66,0%, do neutralizado de 65,0%, e do branqueado de 67,7%. Portanto, foi possível verificar que o aumento na concentração de ácidos graxos poli-insaturados foi maior nos óleos neutralizado e branqueado devido a redução dos interferentes presentes no óleo. Também no presente trabalho foi realizado o estudo da extração de óleo de cabeças bagre com CO2 em condições supercríticas. As melhores condições de concentração de EPA e DHA e rendimento para a extração supercrítica foram de 5,86%, 12,43 e 57,7%, respectivamente, obtidas em 25MPa, 40°C e 1 h. Portanto através deste estudo, pode-se verificar que a concentração de EPA e DHA pela extração supercrítica e pelo método termomecânico apresentaram valores de concentração próximos. Entretanto, o maior rendimento foi obtido pela extração termomecânica que obteve 86%, comparando com a extração supercrítica que apresentou 57,9% de rendimento.
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