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Tesi sul tema "Batelada alimentada"
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Bellão, Carolina. "Produção de cefamicina C por Streptomyces clavuligerus em batelada e batelada alimentada". Universidade Federal de São Carlos, 2010. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/3882.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2010-03-31Universidade Federal de Sao Carlos
Cephamycin C (CephC) is a natural antibiotic produced by Streptomyces clavuligerus that presents β-lactamases resistance, enzymes that clives β-lactam of antibiotics. The aim of present work was study cephamycin production by Streptomyces clavuligerus in batch and fed-batch cultivations, in order to define important parameters as culture medium and carbon source feeding conditions for the purpose of maximize the CefC production. First the methodology of analysis of CefC was tested. Due to standard unavailability for analysis of CefC in the fermentative broths, it was evaluated the sensibility of microorganism test (Escherichia coli ESS) face other standards. It was verified that E. coli ESS strain presents super sensibility to penicillin G and cephalosporin C. Due to the presence of clavulanic acid (CA) in the both, a β-lactamase inhibitor, it was evaluated the influence of the sample treatment (acid and basic hydrolisis) on penicillin N hydrolysis by penicillinase. For an adequate CephC analysis, the results showed that both clavulanic acid and cephamycin C were degraded in acid and alkaline medium, with higher degradation was in alkaline pH. The results show that the samples should be treated only with penicillinase for the correct CephC analysis by elimination of intermediates compounds the CephC biosynthetic pathway. For the evaluation of the CephC production, firstly different culture media proposed in the literature were tested with S. clavuligerus ATCC 27064 strain in bench scale bioreactor. The best result in terms of cellular growth and CephC production (374.8 mg.L-1 em 66 h) was obtained in batch cultivation that utilized starch and cottonseed meal as carbon and nitrogen sources. The influence of carbon and nitrogen sources on CephC production was then evaluated utilizing two Streptomyces clavuligerus strains, ATCC 27064 and DSM 41826, a natural mutant indicated as higher CephC producing by literature. Glycerol and soy bean meal have showed more suitable as carbon and nitrogen sources for CephC production due probably to slow and gradual availability of nitrogen from protein hydrolysis of soy bean meal (insoluble nitrogen source). In the fed-batch cultivation utilizing glycerol or starch as carbon source, the best result in terms of CephC production (566.5 mg.L-1 in 108 h) was obtained in the fed-batch cultivation with glycerol feeding at volumetric flow rate of 0,01 L.h-1 and concentration of 177 g.L-1. In the experimental conditions tested in the fed-batch cultivations, ranging carbon source and feeding conditions, it was not possible visualize the dissociation between clavulanic acid and cephamycin productions. The higher CephC in medium with glycerol is probably associated to its favorable energetic balance and metabolization rate in relation to starch.
A cefamicina C (CefC) é um antibiótico natural produzido por Streptomyces clavuligerus que apresenta resistência à ação de β-lactamases, enzimas que degradam o anel β -lactâmico de antibióticos. O presente trabalho teve como objetivo estudar a produção de CefC por Streptomyces clavuligerus em batelada e batelada alimentada, no sentido de se definir parâmetros importantes como composição do meio de cultura e condições de alimentação de meio suplementar de forma a maximizar a produção de CefC. Primeiramente, a metodologia de análise de CefC foi testada. Devido à indisponibilidade de um padrão para a análise da concentração de CefC obtida nos caldos fermentados, avaliou-se a sensibilidade do microrganismo teste, Escherichia coli ESS, frente a outros padrões. Verificou-se que a linhagem de E. coli ESS é supersensível à penicilina G e à cefalosporina C. Devido à presença de ácido clavulânico (AC) no caldo, um inibidor de β-lactamases, foi avaliada a influência do tratamento das amostras (hidrólises ácida ou alcalina) na hidrólise de penicilina N por penicilinase. Tanto AC quanto a CefC foram degradados em meios ácidos e alcalinos, sendo a degradação maior em pH básico. Os resultados demonstraram que a inativação do ácido clavulânico não é necessária para a inativação de penicilina N pela penicilinase. Para a avaliação da produção de CefC, primeiramente foram testados diferentes meios de cultura propostos na literatura com a linhagem de S. clavuligerus ATCC 27064. O melhor resultado foi alcançado no cultivo utilizando meio de cultura composto por amido como fonte de carbono e farinha de semente de algodão como fonte de nitrogênio que forneceu boa produção de cefamicina (374,8 mg.L-1 em 66 h) associada a bom crescimento celular. Foi também estudada a influência de diferentes fontes de carbono e de nitrogênio na produção de CefC, utilizando duas linhagens de Streptomyces clavuligerus, ATCC 27064 e DSM 41826. O glicerol e farinha de soja mostram-se como mais favoráveis, mostrando que a produção de CefC é melhorada com a lenta e gradual disponibilidade de nitrogênio a partir da hidrólise de proteínas da farinha de soja (fonte insolúvel de nitrogênio). Nos cultivos em batelada alimentada, a maior produção de CefC (566,5 mg.L-1 em 108 h) foi alcançada no cultivo alimentado com glicerol à vazão volumétrica de 0,010 L.h-1 e concentração de glicerol na alimentação de 177 g.L-1. Nas condições experimentais testadas variando fonte de C e condições de alimentação não foi possível visualizar a dissociação entre as produções de ácido clavulânico e de cefamicina C. A maior produção de CefC com glicerol em relação ao amido está associada provavelmente ao balanço energético e velocidade de metabolização favoráveis ao glicerol.
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Anschau, Andréia 1983. "Produção de glutationa utilizando subprodutos industriais em processos de batelada simples e batelada alimentada". [s.n.], 2010. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/322491.
Testo completoAbstract (sommario):
Orientadores: Ranulfo Monte Alegre, Lucielen Oliveira dos SantosDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-08-16T11:34:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anschau_Andreia_M.pdf: 29652981 bytes, checksum: e582c54f37db71e9fc13826b3422cc07 (MD5) Previous issue date: 2010
Mestrado
Mestre em Engenharia de Alimentos
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Gonzales, Tatiane Araujo. "Estudo fenomenologico do reator batelada alimentada utilizando dois processos fermentativos distintos". [s.n.], 2004. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/255470.
Testo completoAbstract (sommario):
Orientador: Ranulfo Monte AlegreDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-08-03T21:39:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gonzales_TatianeAraujo_M.pdf: 808675 bytes, checksum: 754d8f090b92f6186edb2bc0bad0c5b2 (MD5) Previous issue date: 2004
Resumo: O processo de batelada alimentada é útil para o estudo da cinética de processos fermentativos, pois permite a manutenção de baixos níveis de substrato por longo período de tempo, que é favorável à estimativa de parâmetros cinéticos; permite manter concentração celular constante e controlar a velocidade de crescimento em condições transientes. São as equações cinéticas que indicam como as variáveis de estado do processo em estudo interferem nas velocidades de crescimento e morte celular, de geração de produtos metabólicos e de consumo de substrato. Estudos de biorreatores de batelada alimentada têm sido freqüentemente relatados na literatura, entretanto para a modelagem destes processos necessita-se conhecer parâmetros cinéticos e informações sobre estes são escassas. A implantação do PROÁLCOOL no Brasil fez aumentar o número de destilarias. Atualmente, o processo de batelada alimentada responde por cerca de 60% do volume de etanol produzido. Outro processo fermentativo de alto valor comercial é a produção de ácido lático, uma vez que este tem grande aplicação no uso em alimentos, na área farmacêutica, de plásticos e indústria química. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar duas fermentações distintas com relação à cinética de produção e entender a fenomenologia do processo de batelada alimentada. Escolheram-se dois tipos de fermentações com cinética de produção diferentes, uma alcoólica e outra lática, o primeiro com produção associada ao crescimento e o outro de produção parcialmente associada ao crescimento. Realizaram-se ensaios de fermentações em batelada para obtenção dos parâmetros cinéticos e em batelada alimentada para aplicação dos parâmetros obtidos em modelos e estes em balanço de massa do processo batelada alimentada. Em seguida, foram conduzidas simulações do processo batelada alimentada com o auxílio do software AnaBio 1.0 e ajustados os parâmetros cinéticos através de análise visual, utilizando-se dois modelos encontrados na literatura: o modelo cinético de Monod e outro também baseado em Monod com inclusão de um termo de inibição pelo produto. Estes modelos representaram visualmente os dados experimentais de forma satisfatória para a fermentação alcoólica, no entanto, somente um ajuste regular dos dados experimentais em relação aos preditos foram obtidos para fermentação lática
Abstract: The fed-batch process is useful for studying of fermentation process kinetic, because it allows keeping low level of substrate for a long period, which is favorable to estimate kinetic parameters; it enables keeping a constant biomass concentration and controlling growing rate in transient conditions. The kinetic equations indicate how the process variables interfere in the cell growing rate and death, the metabolic product formation and substrate consumption. The bioreactors studies of fed-batch have been often found on specialized literature, however, its necessary to know the kinetic parameters that are not available. A very important program in Brazil, called PROALCOOL, leveraged a raise in the number of alcohol industries and 60% of ethanol assembled in this country, in the present time, use fed-batch process. Another interesting process is the production of lactic acid, which is important to food, pharmaceutical, plastic and chemical industry. Therefore the main objective of this project was to study two different fermentation processes to apply the material balance of the fed-batch reactor with determined parameters and known mathematical models. Two production kinetic fermentations were chosen, one alcoholic and another lactic. The first one is associated with the cell growth and the other is partially associated with cell growth. Some batch fermentations essays were carried out to obtain kinetics parameters and fed-batch processes were performed to study the kinetic process. Simulations of fed-batch process, running the software Anabio 1.0, were executed and the kinetic parameters fitted through visual analysis, using two known models, Monod kinetic model and Monod including inhibitory effect of product. Theses models were better visually represented by the alcoholic fermentation experimental data than lactic fermentation data. In the condition of the fed-batch assays the Monod or Monod with inhibitory effect of product inserted in the material balance do not describe these process
Mestrado
Mestre em Engenharia de Alimentos
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Guidini, Carla Zanella. "Fermentação alcoólica em batelada alimentada empregando Saccharomyces cerevisiae de características floculantes". Universidade Federal de Uberlândia, 2013. https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15069.
Testo completoAbstract (sommario):
Researches are done with the aim of select yeast strains that plays a differentiated role in the
process of alcoholic fermentation, with the purpose of improve the performance in the ethanol
production and decrease the productions costs. In this work it was studied the application of
Saccharomyces cerevisiae yeasts with flocculent features in fed batch reactor. It was
evaluated the fermentative capacity of six strains of flocculent yeasts. The yeast C2/00 was
involved in higher productivity and yield in ethanol compared to other yeasts tested. After it
was studied the alcoholic fermentation in fed batch reactor using the yeast C2/00. The
fermentations were performed at 32°C and initial pH adjusted in 4.5. The process was
optimized in sucrose concentration of 170 g/L, cell concentration in the inoculum of 40%
(v/v) and filling time of 6 hours, it is obtaining a yield of 92.20% in relation to the theoretical
one, productivity of 6.01 g/L.h and residual sucrose of 42.84 g/L in 10.5 hours of fermentative
process. It was studied the influence of cells recirculation during the fermentative process and
the influence of initial concentration of ethanol and substrate in inoculum on the fed batch
process with the aim of improve the productivity and reduce the residual sugar. From of this
study it was obtained 92.75% of yield, 9.26 g/L.h of productivity, 2.9 g/L of residual sucrose
concentration and the ethanol concentration produced was 83.37 g/L in 9 hours of
fermentative process. The inhibition by the substrate and product model to the kinetics of
alcoholic fermentation was proposed. The parameters of model were calculated by means of
nonlinear adjust to the experimental results of growth of yeast, substrate consumption and
formation of product to the batch reactor. The maximum specific speed of growth was 0.103
h-1 with KI and Ks equal to 109.86 and 30.24 g/L, respectively. With the experimental results
of fed batch reactor and fed batch with recycle, it can be noted a good fit to the model
proposed, resulting in a maximum specific velocity of growth of 0.080 h-1 to the process in
fed batch without recycle and 0.182 h-1 to the fed batch process with recycle of fermentative
media. The ethanol concentration in which the production of it is completely inhibited
(P max) was 110 gethanol /L , approximately 13.92% (v/v). For the result of maximum
concentration of product that inhibits fully the microorganisms growth (Pmax) was 12% (v/v),
corresponding to 94.8 g/L of ethanol. The specific velocity of sedimentation (SVS) to the
yeast C2/00 in pH 5 was 0.240 min-1 and the sedimentation rate of the test beaker was 0.444
cm/min. The alcoholic fermentation, using the flocculent yeast Saccharomyces cerevisiae in
fed batch reactor with recycle of fermentative media provided higher productivity and yields
when compared to the reported data by literature, in which used batch reactor or fed batch
without recycle of fermentative media.Com o objetivo de melhorar o desempenho na produção de etanol e diminuir os custos de produção, pesquisas são realizadas no intuito de selecionar linhagens de leveduras que vêm sendo diferenciadas no processo de fermentação alcoólica. Neste trabalho estudou-se a aplicação de leveduras Saccharomyces cerevisiae com características floculantes em reator batelada alimentada. Avaliou-se a capacidade fermentativa de seis cepas de leveduras floculantes. A levedura C2/00 foi a gerou maiores produtividade e rendimento em etanol em comparação às outras leveduras testadas. Posteriormente, estudou-se a fermentação alcoólica em processo batelada alimentada utilizando a levedura C2/00. As fermentações foram realizadas a 32°C e pH inicial ajustado em 4,5. O processo foi otimizado com concentração de sacarose de 170 g/L, concentração celular no inóculo de 40% (v/v) e tempo de enchimento de 6 horas, obtendo-se um rendimento de 92,20% em relação ao teórico, produtividade de 6,01 g/L.h e sacarose residual de 42,84 g/L em 10,5 horas de processo fermentativo. Com o intuito de melhorar a produtividade e reduzir o açúcar residual foi estudada a influência da recirculação de células durante o processo fermentativo e a influência da concentração inicial de etanol e substrato no inóculo no processo em batelada alimentada. A partir deste estudo obteve-se 92,75% de rendimento, 9,26 g/L.h de produtividade, 2,9 g/L de concentração de sacarose residual e a concentração de etanol produzido foi de 83,37 g/L em 9 horas de processo fermentativo. Foi proposto o modelo de inibição pelo substrato e produto para a cinética da fermentação alcoólica. Os parâmetros do modelo foram calculados por meio de ajuste não linear aos resultados experimentais de crescimento de leveduras, consumo de substrato e formação de produto para o reator batelada. A velocidade específica máxima de crescimento foi de 0,103 h-1 com KI e Ks iguais a 109,86 e 30,24 g/L, respectivamente. Com os resultados experimentais do reator batelada alimentada e batelada alimentada com reciclo, constatou um bom ajuste do modelo proposto, resultando em uma velocidade específica máxima de crescimento de 0,080 h-1 para o processo em batelada alimentada sem reciclo e 0,182 h-1 para o processo batelada alimentada com reciclo de meio fermentativo. A concentração máxima de etanol na qual a produção do mesmo foi completadamente inibida (P máx) foi de 110 getanol /L , aproximadamente 13,92% (v/v). No entanto a concentração máxima de produto que cessa totalmente o crescimento do micro-organismo (Pmáx) foi de 12% (v/v), correspondendo a 94,8 g/L de etanol. A velocidade específica de sedimentação (VES) para a levedura C2/00 em pH 5 foi de 0,240 min-1 e a velocidade de sedimentação pelo teste da proveta foi de 0,444 cm/min. A fermentação alcoólica, utilizando a levedura floculante Saccharomyces cerevisiae em reator batelada alimentada com reciclo de meio fermentativo forneceu maior produtividade e rendimentos quando comparados a dados reportados pela literatura, nos quais utilizaram reator batelada ou batelada alimentada sem reciclo de meio fermentativo.
Doutor em Engenharia Química
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Pinto, Flávia Santos Twardowski. "Produção de ciclodextrina glicosiltransferase pela bactéria alcalófila Bacillus circulans ATCC 21783 : cultivo em batelada, batelada alimentada e estado semi-sólido". reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2007. http://hdl.handle.net/10183/11136.
Testo completoAbstract (sommario):
A ciclodextrina glicosiltransferase [E.C. 2.4.1.19; CGTase] é uma enzima industrialmente importante, usada para produzir ciclodextrinas. Neste trabalho foi utilizado o planejamento experimental e a metodologia de superfície de resposta a fim de identificar as melhores condições para a produção de CGTase pela bactéria alcalófila Bacillus circulans. As melhores condições de temperatura e pH, para a produção de CGTase foram, respectivamente, 36 ºC e 9,7. Em seguida, utilizando estes parâmetros otimizados, a produção de CGTase foi avaliada em cultivos submersos, batelada e batelada alimentada, e em cultivo semi-sólido (CSS), usando um resíduo fibroso de soja (SIFR) como substrato. Nos cultivos em batelada, a atividade máxima de CGTase obtida foi de 1155 U.mL-1, em aerobiose. A produção de CGTase foi bastante influenciada pelo fluxo de ar e pela agitação, sendo que uma alta produtividade enzimática (155 U.(mLh)-1) foi obtida em condições de aeração moderada (400 rpm para a velocidade de agitação e 1,7 vvm para o fluxo de ar). Com estes parâmetros otimizados, a produtividade de CGTase obtida em cultivo em batelada alimentada foi de 137 U.(mLh)-1, com uma taxa de alimentação de 0,17 g.(Lh)-1. O crescimento celular e a síntese de CGTase, usando o resíduo fibroso de soja como substrato apresentou um rendimento de 32.776 U.g(SIFR) -1. As diferentes abordagens utilizadas neste trabalho poderão ser aplicadas para a produção de outras enzimas amilolíticas e também para a produção de CGTase com outros substratos.Cyclodextrin glycosyltransferase [E.C. 2.4.1.19; CGTase] is an industrially important enzyme, which is used to produce cyclodextrins. In this study we report the use of experimental factorial design and response surface methodology to find the best conditions for CGTase production by alkaliphilic Bacillus circulans. The optimized calculated values for the tested variables were pH 9.7 and temperature 36oC. The CGTase production was further studied with the optimized process parameters on submerged cultivations (SC), batch or fedbatch, and solid-state cultivations (SSC) using soybean industrial fibrous residue (SIFR). The maximum CGTase activity obtained on batch cultivation was 1,155 U.mL-1 under aerobic conditions. The CGTase production was strongly affected by air flow rate and agitation speed, showing high enzyme productivity (155 U.mL-1h-1) under moderate conditions of aeration (400 rpm for speed agitation and 1.7 vvm for air flow rate). With these optimized process parameters, CGTase productivity obtained on fed-batch cultivations was 137 U.mL-1h-1, with feeding rate at 0.17 g.L-1h-1. Cell growth and CGTase synthesis in SSC using soybean industrial fibrous residue as substrate was excellent, with CGTase yield of 32,776 U.g(SIFR) -1. The different approaches used in this study may also find applications for the production of other starch-converting enzymes and also for other CGTase-producing substrates.
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Ferreira, Erica. "Contribuição para o estudo da otimização da fermentação alcoólica operando em batelada-alimentada". [s.n.], 2005. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/267197.
Testo completoAbstract (sommario):
Orientador: Silvio Roberto AndriettaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-08-04T13:51:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_Erica_M.pdf: 2525603 bytes, checksum: f97ccddcfb17fb8f1171b0c8fafecb97 (MD5) Previous issue date: 2005
Resumo: Este trabalho teve por objetivo estudar o processo de fermentação alcoólica operando em batelada-alimentada, analisando o efeito da forma de alimentação do reator, da temperatura e da concentração de inóculo sobre o rendimento fermentativo, a produtividade e a cinética do sistema, encontrando a forma mais adequada de operação das unidades que trabalham com esse tipo de processo. Os ensaios foram realizados em reator de bancada utilizando meio sintético a base de sacarose e extrato de levedura. O microrganismo utilizado foi a cepa de levedura Y904 (Saccharomyces cerevisae). As concentrações de substrato e etanol foram determinadas pelo método colorimétrico em espectrofotômetro, e as concentrações de células foram determinadas pelo método gravimétrico. Para avaliação cinética, utilizou-se um modelo proposto por LEE et. al. 1983 modificado e os parâmentros cinéticos foram ajustados por um programa computacional desenvolvido em Delphi. Através de uma análise estatística realizada no Software Statistica 5.0 foi possível determinar quais parâmetros cinéticos apresentaram variação significativa em relação às variáveis estudadas. Como resultado, observou-se que nas condições estudadas, o rendimento em etanol obteve significância com a temperatura e a concentração de inoculo, sendo que valores elevados foram obtidos em temperaturas extremas e altas concentrações de inoculo. O rendimento em células foi afetado pela temperatura, obtendo valores elevados a baixa temperatura... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital
Abstract: Many fermentative processes industrial are realized in the fed-batch way, where the feeding containing substract and/or nutrients are fed the bioreactor. This work has as objective to study the process of alcoholic fermentation operating in fed-batch, analyzing the effect of feeding way the bioreactor, temperature and concentration of yeast about the fermentative yield, the productivity and the kinetic of the system, finding the more appropriate way of operating the units that work with this kind of process. The essays were realized in the bench bioreactor using synthetic substract with sucrose and yeast extract. The microorganism used is the strain of yeast Y904 (Saccharomyces cerevisae). The concentration of substract and ethanol were determined by metric color method in espectrofotometer, and the concentrations of biomass were determined by gravity methody. For the kinetic evaluation was used the proposed model by LEE et. al. 1983 modified and kinetics parameters were adjusted by a software developed in Delphi. Through a statistica analyse in the Software Statistica 5.0 it was possible to determine the kinetic parameters that presented significant variation regarding the variables studied. As a result, it was notice that in the conditions studied, the yield of ethanol obtained significant with the temperature and concentration of yeast, considering that high values were obtained in extreme temperature and high concentration of yeast... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations
Mestrado
Engenharia Química
Mestre em Engenharia Química
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Mockaitis, Gustavo. "Redução de sulfato em biorreator operado em batelada e batelada alimentada seqüenciais contendo biomassa granulada com agitação mecânica e Draft-Tube". Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-03122008-141204/.
Testo completoAbstract (sommario):
O presente projeto avaliou um reator anaeróbio operado em batelada e batelada alimentada seqüenciais (ASBR), em ciclos de 8 horas, utilizando biomassa granulada e agitação mecânica em um draft-tube, alimentado com água residuária sintética (500 mgDQO/L), contendo sulfato em diferentes relações DQO/[\'SO IND.4\' POT.2-\']. Em todos os ensaios o reator apresentou uma operação estável, produzindo alcalinidade e com concentração de ácidos voláteis totais em níveis adequados. Para os tempos de alimentação de 10 min, 3 h e 6 h, respectivamente, as eficiências de remoção de sulfato foram de 30, 72 e 72% nas operações nas quais o reator foi alimentado com uma relação DQO/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] de 1,34. Nos ensaios nos quais o reator foi alimentado na relação DQO/[\'SO IND.4\'POT. 2-\'] de 0,67, as eficiências para a redução de sulfato foram de 25, 58 e 55%, respectivamente. Na operação com relação DQO/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] de 0,34, as eficiências para redução de sulfato foram de 23, 37 e 27%, respectivamente. Desta maneira, pode-se concluir que as operações em batelada alimentada favoreceram a remoção de sulfato, enquanto foi observado que nas operações em batelada a remoção de matéria orgânica atingiu melhores eficiências.This present work evaluate an anaerobic sequencing batch reactor (ASBR), fed in batch and fed-batch, and cycles of 8 hours, using granulated biomass and mechanical stirring in a draft-tube, fed with synthetic wastewater (500 mgCOD/L), enriched with sulfate in some COD/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] relations. In all operations the reactor showed a stable operation, producing alkalinity and maintaining the volatile acids in adequate levels. Considering the fed periods of 10 min, 3 h and 6 h, respectively, the removal efficiencies of the sulfate was 30, 72 e 72%, in the operations when the reactor was fed with a COD/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] relation of 1,34. In the essays when the reactor was fed in COD/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] relation of 0,67, the efficiencies of the sulfate reduction was 25, 58 e 55%, respectively. When the reactor was operated with COD/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] relation of 0,34, the efficiencies of sulfate reduction 23, 37 e 27%, respectively. Thus, is possible to conclude that the operations in fed-batch increased the efficiency of sulfate removal, at what time was observed that in batch operations the organic matter removal attained improved efficiencies.
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Gomes, Leda Maria de Souza. "Estudo da produção de cefalosporina C : composição do meio, produtividades especificas e caracterização reologica em processos conduzidos em batelada e batelada alimentada". [s.n.], 1998. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266738.
Testo completoAbstract (sommario):
Orientador: Maria Helena Andrade SantanaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-07-23T11:08:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_LedaMariadeSouza_D.pdf: 4411705 bytes, checksum: f7b72ffd75c1d44a2fec3441e1684626 (MD5) Previous issue date: 1998
Resumo: o bioprocesso para a obtenção de cefalosporina C foi realizado abordando os aspectos de composição do meio, produtividades específicas e caracterização reológica em processos conduzidos em batelada e batelada alimentada. O processo em batelada foi feito em frascos agitados e em reator do tipo tanque agitado de 5 litros, com controle de pH, temperatura, agitação e aeração. Nas fermentações em frascos agitados verificou-se a resposta da linhagem de Cephalosporium acremonium ATCC 48272 em meio sintético, com diferentes fontes de carbono, empregando-se meios contendo glicose, frutose e sacarose. O meio com glicose e sacarose, na relação de 27:36 proporcionou à linhagem um melhor desempenho com relação à produtividade que foi de 0,18 mgcpc/gcél.h.Nos ensaios em biorreator de tanque agitado, em batelada, foi usada a relação de 27:36 de glicose e sacarose, e nos bioprocessos em batelada alimentada foi verificada a influência da relação da glicose e sacarose como fontes de carbono no meio empregando as relações 81:100; 27:126 e 26:187. A melhor produtividade específica obtida nos processos em batelada alimentada foi de 0,62 mgcpc/gcél.hpara o cultivo glicose e sacarose na relação de 81:100. A produtividade específicado processo em batelada foi de 0,74 mgcpc/gcél.h para relação de glicose/sacarose de 27:36. A caracterização reológica dos caldos em viscosímetro de cilindros concêntricos apresentou, para cada bioprocesso estudado, comportamento Newtoniano e pseudoplástico, para tempos distintos de fermentação. O índice de consistência (K) atingiu valor máximo no intervalo entre 3O e 40 horas de fermentação, e o índice de escoamento (n) para todos os ensaios mostrou semelhantes valores. As fotomicrografias realizadas durante os processos mostraram uma correspondência entre as formas das células e as fases do processo: fase inicial de crescimento celular, fase de esgotamento de glicose e formação de cefalosporina C
Abstract: Bioprocess for cephalosporin C production in fed-batch fermentor was studied concermng medium composition, specific productivity and rheological characterization. The batch process was performed in shake flasks and in 5 liters stirred tank reactor provided with pH, temperature, aeration and agitation control. In the shake flask experiments the performance of the strain Cephalosporium acremonium ATCC 48272, was examined with media containing glucose, fructose and sucrose. The medium with glucose and sucrose at the ratio 27:36 enable the best behavior concerning specific productivity, 0.18 mgcpc/gcél.h. In the runs carried out in stirred tank biorreactor the 27:36 ratio for glucose and sucrose was utilized, while in the fed-batch experiments the effect of different glucose ratios, 81:100; 27:126; 26:187 was examined. The higher specific productivity (0.62 mgcpdgcél.h) was observed for the experiment with 81:100 ratio glucose:sucrose. For the batch process with 27:36 glucose:sacarose ratio, the specific productivity was 0.74 mgcpdgcél.h. The rheological characterization of the mash were made in concentric cylinders viscometer. For each bioprocess it presented Newtonian and pseudoplastic behavior depending on the fermentation time. The consistency index (K) reached its maximum value between 3Oand 40 hours fermentation time, while the flow behavior index (n) showed similar values for all experiments. The photomicrographs taken during the process showed a relationship between the three cell morphologies and the three bioprocess phases: initial phase, glucose depletion phase and cephalosporin C production phase
Doutorado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Doutor em Engenharia Química
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Mello, Roseli Aparecida de. "Produção do bioaroma acetoína por Hanseniaspora guilliermondii CCT3800 através do processo fermentativo batelada alimentada". Florianópolis, SC, 2001. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/81940.
Testo completoAbstract (sommario):
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia.Made available in DSpace on 2012-10-19T09:31:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189143.pdf: 1250491 bytes, checksum: 1967bb12041c2f7b78ff0e110744f526 (MD5)
Os aromas estão entre os mais valiosos constituintes de alimentos, bebidas fármacos e cosméticos. As leveduras do vinho, em especial a levedura Hanseniaspora guilliermondii, têm-se mostrado boas produtoras de acetoína, um potencializador de aromas. Em face disso, o presente trabalho tem como objetivo o estudo da produção de acetoína por Hanseniaspora guiliermondii em processo fermentativo batelada alimentada, buscando manter a concentração de glicose no meio de crescimento entre 30 e 12 g.L-1. Para tanto foram realizados diversos experimentos em batelada e batelada alimentada com o propósito de aumentar a concentração de acetoína no meio de cultura. No primeiro ensaio em frascos agitados as concentrações de acetoína ficaram em torno de 330 mg.L-1, Nos ensaios realizados em batelada a concentração de acetoína alcançou 366 mg.L-1 resultados semelhantes aos encontrados na literatura. Posteriormente foram realizados ensaios em batelada alimentada, onde o primeiro ensaio foi realizado com solução de alimentação constituída unicamente de glicose concentrada, e um segundo ensaio foi realizado usando glicose concentrada com nutrientes. Foi realizado também um ensaio para verificar a influência da aeração na produção do composto em estudo. No primeiro ensaio com alimentação sem nutrientes obteve-se uma produção de 380 mg.L-1, sendo que no segundo ensaio foi obtido uma produção de 572 mg.L-1, e no ensaio onde se verificou a influência da aeração a produção de acetoína chegou a mais de 1g.L-1, este último bem maior aos citados pela literatura.
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Oliva, Neto Pedro de. "Influencia da contaminação por bacterias lacticas na fermentação alcoolica pelo processo de batelada alimentada". [s.n.], 1990. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/256597.
Testo completoAbstract (sommario):
Orientador: Fumio YokoyaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-07-13T22:13:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OlivaNeto_Pedrode_M.pdf: 3938694 bytes, checksum: b06fecbb0e1698db9875252607095764 (MD5) Previous issue date: 1990
Resumo: Este trabalho foi realizado em duas etapas: uma envolvendo isolamento, taxonomia e testes de resistência ao etanol e floculação do fermento comercial, no intuito de selecionar bactérias táticas, natura!mente contaminantes de dornas de fermentação. Na segunda etapa, foi montado um sistema piloto de Saneada para realização dos ensaios de fermentação. Inoculando com uma bactéria selecionada na primeira etapa - o LactobaclIIus fermentum nº 28 , simulando-se a infecção bacteriana das dornas de fermentação nas usinas, através do processo cíclico de batelada alimentada. Para a primeira etapa, a amostragem foi feita tícleite de leyeduras", sem tratamento ácido, obtido de duas destilarias anexas no mes de agosto de 1988. A primeira - Usina Santa Adélia (Jabotícabal-SP) - apresentava problemas microbiológicos e a segunda Usina Modelo - operava normalmente. Os resultados da taxonomia demonstraram que e bactéria predominantemente encontrada foi Lactobaci!Ius fermentum (62%), seguida de LactobaciIIua murinus (9%), Lactobacillus vaccInostercus (9%), LactobaciIlus piantarum (2%) e Leuconostoc (2%). Dentre os lactobacilos houve um predomínio do tipo heterofermentativo obrigatório (85%). As cepas testadas apresentaram-se resistentes a 7% (v/v) de etanol e 63% resistiram a 10%, demonstrando adaptação ao ambiente alcoólico. A característica de floculação do fermento foi manifestada em 67% das cepas testadas. Quanto às usinas, confirmou-se que a Usina Santa Adélia apresentava maior índice de contam inação, de cepas resistentes ao etanol e de floculação do fermento comercial. Os resultados dos ensaios de fermentação demonstraram que acima Ce 4,8 g/l de acidez, expressa em ácido látlco, e a relação levedura/bactéria inferior a 0,9, as características vitais e o crescimento da levedura foram seriamente comprometidos. A produtividade de etanol (Pe) e a taxa de consumo de açúcar (Ps) sofreram queda semelhante (em torno de 54%), entre a média dos primeiros 9 cicios e o 16° cicio, onde a acidez e a contaminação foram máximas. Isso causou a diminuição na velocidade de consumo de açúcar pela levedura, e a consequente queda na produção de etanol, devido ao excesso de acidez proveniente da contaminação bacteriana. Os parâmetros de rendimento de álcool , Yp/so e porcentagem de ART consumido, também apresentaram uma queda acentuada nos ciclos finais, servindo também como índices para avaliação da infecção na produção de etanol. O fator de conversão de açúcar consumido em etanol produzido - Yp/s não demonstrou o efeito da acidez sobre a produção de etanol, isso, foi distribuição o cálculo baseando-se no açúcar consumido pela levedura e não no disponível no sistema
Abstract: This research was carried out in 2 stages. The first stage involved isolation, taxonomy, tests of resistance to ethanol and commercial yeast flocculation tests, all aimed at selecting lactic bacteria which were natural contaminants of fermentation vats. In the second stage, a pilot system was set up to carry out fermentation assays simulating distillery conditions and using one of the bacteria's selected in the first stage. Under these conditions Lactobacillus fermentum isolated n 28 was tested, reproducing the bacterial infection of the distillery fermentation vats by way of a fed-batch process. For the first stage of experiment, concentrated yeast samples from two distilleries were obtained, without cid treatment, during August , 1388. The first distillery (Santa AdeIla - Jaboticabal, S.P.) was presenting microbiological problems, while the second (Modelo - Piracicaba, SP) was operating formally. The results of the taxonomic study showed that the predominant bacterium present woo Lactobacillus fermentum (Bet), followed by Lactobacilus murinus (9%), Lactobacillus vacclnostercus (9%), Lactobacillus plantarun (2%) and Leuconostoc (2%). Among the lactobaciIIus, the obligate he terofermentatiue types were predominant Í8BX). The strains tested were all resistant to 7% (v/u) ethanol, and 64% were resistant to 10%, demonstrating adaptation to the alcoholic environment. Flocculation of the yeast was a characteristic of 67% of the strains tested. Regarding the distilleries, the expected results were confirmed. The Santa fidélla showed a higher level of contamination, with strains more resistant to alcohol and floculation of the commercial yeast. The results of the fermentation assays, showed that both the vital characteristics and growth of the yeast were seriously undermined when the acid concentration exceeded 4,8 g/f (expressed as lactic acid) and yeast/bacteria ratio of about 0,9. The alcohol productivity (Pern) and sugar consumption ratios (Ps> suffered similar decrease (about 54%) between the average of the first 9 cycles and that of the sixteenth cycle, when the acidity and contamination were maximum. This indicated a loss in the velocity of sugar consumption by yeast, and a consequent fail in the production of ethanol, due to the excess of acidity caused by the bacteria! contamination. The parameters alcohol yield, Yp/so and the percentage of total sugars consumed also showed accentuated fails during the final cycles, and therefore could also serve as index for the evaluate some of infection in the ethanol production. The conversion factor Yp/s was not affected by the acidity. This was related to the fact that the calculations were based on the sugar consumed by the yeast, and not that available within the system
Mestrado
Mestre em Ciência de Alimentos
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Costa, Cecília Ladeira Lopes. "Produção de ácido clavulânico por Streptomyces clavuligerus em cultivos em batelada e batelada alimentada com pulsos de glicerol sob diferentes condições de temperatura". Universidade Federal de São Carlos, 2010. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4038.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2010-03-25Financiadora de Estudos e Projetos
The production of enzymes β-lactamases by pathogenic bacteria is the most common mechanism of resistance to β-lactam antibiotics. The β-lactamases catalyze the hydrolysis of β-lactam ring, splitting the amide bond, as a result, the antibiotics become ineffective. Clavulanic acid (CA) is a secondary metabolite β-lactam produced during the fermentation of Streptomyces clavuligerus and has a potent inhibitory activity of β-lactamases. Like other β-lactam compounds, CA is chemically unstable under high temperature conditions. The decomposition of the AC during the bacterial fermentation reduces its concentration in the broth which results in low yields of the process. In this study the production of CA was evaluated in batch processes and batch with glycerol pulses at different temperature conditions in shaker operated at 250 rpm and pH 6.8. Initially, three batch cultures containing glycerol as carbon source were performed at temperatures of 30, 25 and 20ºC. Batch cultivation at 30°C was considered as a control run. Then, other three batch tests were performed with reduction of temperature of 30°C for 25 or 20°C after the exhaustion of glycerol in the broth culture. Added, also were performed four cultures with reduction of temperature associated with feeding of glycerol (1, 2, 3 and 4 pulses of glycerol), resulting in twelve cultures. In general, the production of CA increased with decreasing temperature and feeding of glycerol was beneficial for CA production. For all experiments under low temperatures, the maximum production (CCA-max) and productivity in CC (PCA-max in mg.L-1.h-1) were higher than the control run. In addition, a significant increase product (CA) yield coefficient in relation to the glycerol consumption (YCA/G, mg.g-1) reaching 59.3 mg.g-1 for the batch culture at 20°C, while for the control run was obtained 10.2 mg.g-1. The CCA-max obtained was 1115.6 mg L-1 in cultivation with temperature reduction from 30 to 25°C and three pulses of glycerol, which represented about 7 times the yield on the run control culture at 30°C. The CA degradation in fermentation broth at temperatures of 30, 25 and 20ºC was also evaluated in this study. Values of constant degradation of CA (kdCA) were obtained in different cultivation times. The highest kdCA value in the broth was obtained at 30°C, 0.01306 h-1, and values for 25 and 20ºC were statistically similar, 0.00303 and 0.00173 h-1. The higher rate of production of CA (rCA) of 10.9 mg.L-1.h-1 was observed at 25°C. The results obtained demonstrate the potential application of temperature manipulation during S. clavuligerus fermentation for the optimization of CA production process.
A produção de enzimas β-lactamases por bactérias patogênicas é o mecanismo de resistência mais comum aos antibióticos β-lactâmicos. As β-lactamases catalisam a hidrólise do anel β-lactâmico, rompendo a ligação amida o que leva à perda da atividade antimicrobiana do antibiótico. O ácido clavulânico (AC) é um metabólito secundário β- lactâmico produzido durante a fermentação de Streptomyces clavuligerus e possui uma potente atividade inibitória de β-lactamases. Como outros compostos β-lactâmicos, AC é quimicamente instável sob condições elevadas temperaturas. A decomposição do AC durante a fermentação bacteriana reduz sua concentração no caldo o que se traduz em baixos rendimentos do processo. No presente trabalho foi avaliada a produção de AC em processos em batelada e batelada com pulsos de glicerol em diferentes condições de temperatura em mesa incubadora rotativa operados a 250 rpm e pH 6,8. Inicialmente, três cultivos em batelada, contendo glicerol como fonte de carbono, foram conduzidos em temperaturas de 30, 25 e 20ºC, onde a 30ºC foi considerado ensaio controle. Em seguida, outros três ensaios em batelada foram realizados com redução de temperatura de 30ºC para 25 ou 20ºC após a exaustão de glicerol no caldo de cultivo. Também foram realizados quatro cultivos com redução de temperatura associado com alimentação de glicerol (1, 2, 3 e 4 pulsos de glicerol), totalizando doze cultivos. Em geral, a produção de AC aumentou com o decréscimo de temperatura e a alimentação de glicerol foi benéfica para a produção. Para todos os cultivos em quaisquer condições de baixas temperaturas, a produção máxima de AC e produtividades em AC (PAC-máx em mg.L-1.h-1) observadas foram superiores àquelas obtidas no cultivo controle. Além disso, houve um aumento significativo do rendimento AC por glicerol (YAC/G, mg.g-1) chegando a 59,3 mg.g-1 no cultivo em batelada a 20ºC, enquanto que para o controle foi observado um rendimento de 10,2 mg.g-1. A concentração máxima de AC obtida foi de 1115,6 mg.L-1 para o cultivo com redução de temperatura de 30 para 25ºC e três pulsos de glicerol o que representou cerca de 7 vezes a produção obtida no cultivo controle em batelada a 30ºC. A degradação de AC em caldo de fermentação nas temperaturas de 30, 25 e 20ºC também foi avaliada neste estudo. Valores de constantes de degradação de AC relativas ao modelo de degradação de primeira ordem (kdAC) foram obtidos em diferentes tempos de cultivo. O maior valor de kdAC foi encontrado a 30ºC (0,01306 h-1) e os valores para 25 e 20ºC foram estatisticamente semelhantes (0,00303 e 0,00173 h-1). A maior velocidade de produção de AC (rAC) de 10,9 mg.L-1.h-1 foi observada a 25ºC.Estes resultados demonstram o potencial de aplicação da manipulação da temperatura durante a fermentação de S. clavuligerus para a otimização do processo de produção de AC.
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Vilela, Paulo Roberto Chiarolanza. "Modelagem, simulação e otimização dinâmica aplicada a um processo de fermentação alcoólica em batelada alimentada". Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-21122015-102442/.
Testo completoAbstract (sommario):
O uso de etanol combustível no Brasil é hoje considerado o mais importante programa de combustível comercial renovável do mundo, sendo um potencial substituto aos derivados de petróleo. O aumento de rendimento fermentativo e a diminuição das perdas são objetivos de estudo em diversos centros de pesquisa, sendo o estudo da modelagem matemática e simulação do processo de grande importância para tal. A presente pesquisa apresenta como função identificar um modelo matemático para a linhagem isolada de Saccharomyces cerevisiae PE-2, de maneira a otimizar a maneira como é realizada a sua alimentação através de um controle H∞ por representação quasi-LPV. São realizados 9 ensaios de fermentação em 3 temperaturas distintas sob mesmas condições de concentração de substrato entrante. Após a finalização dos experimentos e análises, realiza-se a estimativa dos parâmetros componentes das equações diferenciais que modelam a cinética fermentativa, através de um algoritmo Quasi-Newton. De posse do modelo matemático, desenvolve-se um controle otimizado para a temperatura de 33ºC (temperatura usual de controle no processo industrial), considerando os parâmetros \"s\" e \"v\" variantes no tempo e os parâmetros x = 150 g/L e p = 70 g/L fixados, sendo valores médios obtidos durante o experimento. A utilização do controle desenvolvido possibilita um aumento de produtividade na faixa de 10% com relação a alimentação realizada em laboratório. Os resultados finais comprovam a eficiência do modelo matemático desenvolvido, comparado a outros estudos semelhantes, a influência da temperatura nos parâmetros cinéticos e a possibilidade de otimizar o processo através de um controle avançado do processo.The use of ethanol in Brazil is considered the most important commercial renewable fuel program in the world, with a potential substitute for oil products. The increase in fermentation yield and losses reduction are objectives of study in various research centers, where the study of mathematical modeling and simulation of the process is of significant importance. This research presents as function to identify a mathematical model for the isolated strain of Saccharomyces cerevisiae PE-2, in order to optimize the way their substrate is fed, through a H∞ control based on quasi-LPV representation. Nine fermentation tests are performed at three different temperatures under the same conditions for incoming substrate concentration. After the experiments and analysis, it is carried out the estimation of parameters which are components of the differential equations that explain the fermentation kinetics, through a Quasi-Newton algorithm. With the mathematical model obtained, it is developed an optimal control for temperature 33°C (usual temperature control in the industrial process), considering the parameters \"s\" e \"v\" variyng in time and the parameters x = 150 g/L e p = 70 g/L set, which are average values obtained over the tests. The use of the control developed, applied to the flow variation, allows increasing productivity in 10% when compared with the flow performed in the tests conditions. The final results demonstrated the efficacy of the developed mathematical model, compared to other similar studies, the influence of temperature on the kinetic parameters and the possibility to optimize the process through an advanced process control.
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Morais, Meline Rezende [UNESP]. "Estudo sobre interações entre leveduras Saccharomyces cerevisiae nas fermentações em batelada alimentada em altas temperaturas". Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2013. http://hdl.handle.net/11449/100766.
Testo completoAbstract (sommario):
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000719056.pdf: 1241756 bytes, checksum: ade866cb60e3e153cf9565f03fe841d5 (MD5)Fermentações sucessivas com alta densidade celular são realizadas em Usinas de produção de etanol no Brasil e devido às dificuldades de esterilização, bactérias e leveduras selvagens competem entre si por nutrientes e pela dominância no processo. O objetivo do presente estudo consistiu em melhorar as condições de clarificação do melaço, propagação e fermentação da linhagem de levedura Saccharomyces cerevisiae do laboratório IQAr/45-2, visando a maior produção de etanol sem perda de viabilidade nos processos com e sem reutilização celular. Estudou-se também as associações entre a levedura IQAr/45-2 e as leveduras industriais (PE-2, CAT-1 e SA-1). Para a clarificação do melaço variou-se o acidulante (fosfato e ácido sulfúrico), pH inicial do melaço, temperatura e tempo de decantação, com intuito de levar a uma maior remoção de impurezas presente nesta matéria-prima. A melhor condição de propagação para levedura IQAr/45-2 consistiu em três etapas de concentrações crescentes de açúcar no melaço (4%, 8% e 12%) à 30°C com agitação (100 rpm). Esta condição de propagação levou a um rendimento de biomassa de 6,1g.L-1. Elevando-se a temperatura para 37°C, o tempo de propagação de cada etapa pode ser reduzido para 12h (cada) à custa de um aumento em uma etapa (melaço 3%, 5%, 8% e 12%), com biomassa variando de acordo com a levedura: 7,6g.L-1 para PE-2, 6,7g.L-1 para SA-1, 6,4g.L-1 para CAT-1 e 2,5g.L-1 para IQAr/45-2. Apesar de apresentar um menor crescimento a 37°C, a levedura IQAr/45-2 não mostrou instabilidade genética em meios cromogênios diferenciais. Para otimizar as condições de fermentação da levedura IQAr/45-2 em mini-reatores variou-se o tempo e fluxo de alimentação, temperatura e concentração de açúcar no mosto de alimentação visando um maior rendimento...
Successive fermentations at high cell densities and cell reuse currently take part of the routine of Brazil distilleries for fuel ethanol production. Due to difficulties related to sterilization, bacteria and Saccharomyces and non-Saccharomyces yeasts compete with each other for nutrients and dominance of the process. The aim of the present work is to optimize and improve processes for molasses clarification, inoculum propagation, fermentation conditions and storage of Saccharomyces cerevisiae IQAr/45-2 between fermentation cycles with and without revitalization in order to minimize losses in ethanol production and viability during repetitive fermentations. It was also studied associations between the strain IQAr/45-2 and industrial yeasts (PE-2, CAT-1 and SA-1). In order to improve conditions for molasses clarification, acidification agents (phosphate and sulfuric acid), initial pH, temperature and decantation time were varied during the experiments. The best propagation condition for the strain IQAr/45-2 consisted on three consecutive steps of growth in increasing sugar concentrations (4%, 8% and 12%) at 30°C with agitation (100 rpm). Under these conditions, the biomass accumulated at the end of the propagation was 6.1 g.L-1. On the other hand, raising the propagation temperature from 30°C to 37°C, the time of each step decreased from 24h to 12h, while the biomass formed at the end of the entire propagation varied with the strain as follows: 7,6 g.L-1 for PE-2, 6,7g.L-1 for SA-1, 6,4g.L-1 for strain CAT-1 e 2,5g.L-1for strain IQAr/45-2. Any genetic instability occurred, as shown by the colonies formed on the differential chromogenic medium, when samples from the final culture propagated at 37°C were plated. Optimization of the fermentation conditions for the strain IQAr/45-2 was established in mini-reactors... (Complete abstract click electronic access below)
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Bernardo, Marcela Piassi [UNESP]. "Produção e purificação de L (+) ácido lático por Lactobacillus rhammosus utilizando processo de batelada alimentada". Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2014. http://hdl.handle.net/11449/110415.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2014-02-21Bitstream added on 2014-11-10T11:58:41Z : No. of bitstreams: 1
000789737.pdf: 1804192 bytes, checksum: fa484a25d9a190305e09f0aa9e1e7ae6 (MD5)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
O presente trabalho apresenta um estudo sobre a produção de L(+) ácido lático por Lactobacillus rhamnosus B 103 utilizando diversas estratégias fermentativas com o objetivo de aumentar a produção. Foram também realizados estudos sobre o processo de purificação do ácido em questão. Foi utilizado o meio otimizado, essencialmente composto por resíduos da agroindústria: 60,00 g/L de lactose de soro de queijo (90,00 g/L de açúcares redutores totais), 45,00 mL/L de água de maceração de milho, 1,00 mL/L de Tween 80 e 0,075 g/L de sulfato de manganês. Foram realizados 4 tipos de fermentações em batelada: batelada simples, batelada alimentada por fluxo constante, batelada alimentada por pulso e batelada alimentada por pH-stat. Foram estudados os parâmetros cinéticos, de produção e produtividade. A fermentação com melhores resultados foi a batelada alimentada por pH stat, quando o meio de alimentação foi composto exclusivamente por resíduos da agroindústria (soro de queijo e água de maceração de milho). A produção foi de 143,70 g/L e a produtividade, para ácido lático, em 24, 48 e 96 horas foram 2,70; 2,25 e 1,49 g/L/h respectivamente. Para a fermentação em batelada a produção foi de 57,00 g/L, para a batelada alimentada por pulso foi de 98,90 g/L e para a batelada alimentada com fluxo constante foi de 80,45 g/L. Para a extração e purificação do ácido lático foram realizados estudos utilizando carvão ativado, troca iônica, nanofiltração e filtração à vácuo utilizando carvão ativado e celite. A dupla filtração à vácuo utilizando carvão ativado e celite apresentou melhor recuperação de ácido lático (71%), relação açúcares redutores/ácido lático de 0,5% e 100% de remoção de proteínas
This work presents study of production of L(+) lactic acid by Lactobacillus rhamnosus B 103 using different fermentative strategies with the aim of increase the production by fed batch fermentation. The study about the purification process of the lactic acid was also made. Optimized medium used was essentially composed of agribusiness residues: 60,00 g/L of lactose from whey (90,00 g/L of total reducing sugars), 45,00 mL/L of corn steep liquor, 1,00 mL/L of Tween 80 and 0,075 g/L of manganese sulfate. Four different kinds of batch fermentation were made: simple batch, constant feed rate fedbatch, pulse fed-batch and pH stat. The kinetic parameters of production and productivity were investigated during this study too. The best fermentation was the pH stat with feed medium containing only whey and corn steep liquor. The production was 143,70 g/L and the productivity for lactic acid in 24, 48 and 96 hours were 2,70; 2,25 and 1,49 g/L/h respectively. For the batch process the production was 57,00 g/L, for pulse fed-batch was 98,90 g/L and for constant feed fed-batch was 80,45 g/L. For extraction and purification of lactic acid different process were studied too: activated carbon, ion exchange, ultrafiltration, nanofiltration and vacuum filtration using activated carbon and celite. The double vacuum filtration using activated carbon and celite was the best process with recovery of lactic acid of 71%, lactic acid and reducing sugars relation of 0,5% and 100% of protein remotion
FAPESP: 11/15805-9
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Marder, Laura Schirmbeck. "Produção da proteína recombinante anexina V humana em cultivos de Escherichia coli em batelada alimentada". Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 2013. http://hdl.handle.net/10923/5517.
Testo completoAbstract (sommario):
Made available in DSpace on 2013-10-29T16:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013Annexin V is an endogenous human protein Ca+2 dependent, with a molecular weight of 35. 8 kDa, widely distributed intracellularly, with very high concentrations in the placenta and lower concentrations in endothelial cells, kidneys, myocardium, skeletal muscle, skin, red cells, platelets and monocytes. Annexin V binds preferably to phosphatidylserine, a phospholipid commonly present on inner leaflet of lipid bilayer, which during cell apoptosis is translocated to outer leaflet of cell membrane. Despite of Annexin V is a relatively large protein, it was shown early on that the protein can be internalized at sites of ischemic injury both in the heart and in the brain and cross the intact blood-brain barrier, being increasingly used as a tool to detect apoptosis in several diseases such as Alzheimer and Ischemia and in drug. Therefore, production of recombinant human Annexin V using recombinant DNA technique along with High Cell Density Culture and protein purification becomes applicable to commercialize it in Brazil, increasing and facilitating the access of pharmaceutical industries and research laboratories in purchase product. We developed a protocol to produce recombinant human annexin V in large scale, in which approximately 20 mg of recombinant protein was yielded from 3 g of E. coliBL21(DE3) wet cells. N-terminal amino acid sequencing and massspectrometry analysis provided evidence for the identity and purity of therecombinant protein, as well as an apoptosis/necrosis in vitro detectionkit produced performed similarities with an imported commercialized kit in Brazil.
A Anexina V é uma proteína humana endógena dependente de Ca+2, com peso molecular de 35,8 kDa, amplamente distribuída intracelularmente em altas concentrações na placenta e em concentrações mais baixas nas células endoteliais, renais, miocárdicas, epiteliais, esqueléticas musculares, eritrócitos, plaquetas e monócitos. Apresenta como principal característica a capacidade de se ligar à fosfatidilserina, um fosfolipídeo presente na camada interna da bicamada lipídica, que durante a apoptose celular é translocada para a camada externa da membrana celular. Apesar de ser uma proteína de tamanho relativamente grande, a Anexina V apresentou a capacidade de penetrar em sítios de injúria isquêmica tanto miocárdica quanto cerebral, atravessando a Barreira Hemato-Encefálica, sendo cada vez mais utilizada para deteção de apoptose em diversas doenças como Alzheimer e Isquemia e em monitoramento de drogas anticâncer. Por esses motivos, se torna relevante a produção da proteína Anexina V humana através da técnica do DNA recombinante em larga escala para que possa ser comercializada no Brasil, aumentando e facilitando o acesso de laboratórios de pesquisa e indústrias farmacêuticas na aquisição deste produto. Desenvolvemos um protocolo para cultivoem biorreator de grandes quantidades de Anexina V recombinante, no qual aproximadamente 20 mg de proteína recombinante podem ser obtidos a partir de 3 g de célula úmida de E. coli BL21(DE3). As análises porsequenciamento N-terminal de aminoácidos e espectrometria de massas proveram evidências para a identidade e pureza da proteína recombinante, assim como um desenvolvimento de um kit para marcação de apoptose in vitro apresentou muita semelhança com outro kit importado já comercializado no Brasil.
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Morais, Meline Rezende. "Estudo sobre interações entre leveduras Saccharomyces cerevisiae nas fermentações em batelada alimentada em altas temperaturas /". Araraquara, 2013. http://hdl.handle.net/11449/100766.
Testo completoAbstract (sommario):
Orientador: Cecilia LaluceBanca: Maria Lucia Gonsales da Costa Araujo
Banca: Sandra Regina Ceccato Antonini
Banca: Debora Colombi
Banca: Luiz Carlos Basso
Resumo: Fermentações sucessivas com alta densidade celular são realizadas em Usinas de produção de etanol no Brasil e devido às dificuldades de esterilização, bactérias e leveduras selvagens competem entre si por nutrientes e pela dominância no processo. O objetivo do presente estudo consistiu em melhorar as condições de clarificação do melaço, propagação e fermentação da linhagem de levedura Saccharomyces cerevisiae do laboratório IQAr/45-2, visando a maior produção de etanol sem perda de viabilidade nos processos com e sem reutilização celular. Estudou-se também as associações entre a levedura IQAr/45-2 e as leveduras industriais (PE-2, CAT-1 e SA-1). Para a clarificação do melaço variou-se o acidulante (fosfato e ácido sulfúrico), pH inicial do melaço, temperatura e tempo de decantação, com intuito de levar a uma maior remoção de impurezas presente nesta matéria-prima. A melhor condição de propagação para levedura IQAr/45-2 consistiu em três etapas de concentrações crescentes de açúcar no melaço (4%, 8% e 12%) à 30°C com agitação (100 rpm). Esta condição de propagação levou a um rendimento de biomassa de 6,1g.L-1. Elevando-se a temperatura para 37°C, o tempo de propagação de cada etapa pode ser reduzido para 12h (cada) à custa de um aumento em uma etapa (melaço 3%, 5%, 8% e 12%), com biomassa variando de acordo com a levedura: 7,6g.L-1 para PE-2, 6,7g.L-1 para SA-1, 6,4g.L-1 para CAT-1 e 2,5g.L-1 para IQAr/45-2. Apesar de apresentar um menor crescimento a 37°C, a levedura IQAr/45-2 não mostrou instabilidade genética em meios cromogênios diferenciais. Para otimizar as condições de fermentação da levedura IQAr/45-2 em mini-reatores variou-se o tempo e fluxo de alimentação, temperatura e concentração de açúcar no mosto de alimentação visando um maior rendimento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Successive fermentations at high cell densities and cell reuse currently take part of the routine of Brazil distilleries for fuel ethanol production. Due to difficulties related to sterilization, bacteria and Saccharomyces and non-Saccharomyces yeasts compete with each other for nutrients and dominance of the process. The aim of the present work is to optimize and improve processes for molasses clarification, inoculum propagation, fermentation conditions and storage of Saccharomyces cerevisiae IQAr/45-2 between fermentation cycles with and without revitalization in order to minimize losses in ethanol production and viability during repetitive fermentations. It was also studied associations between the strain IQAr/45-2 and industrial yeasts (PE-2, CAT-1 and SA-1). In order to improve conditions for molasses clarification, acidification agents (phosphate and sulfuric acid), initial pH, temperature and decantation time were varied during the experiments. The best propagation condition for the strain IQAr/45-2 consisted on three consecutive steps of growth in increasing sugar concentrations (4%, 8% and 12%) at 30°C with agitation (100 rpm). Under these conditions, the biomass accumulated at the end of the propagation was 6.1 g.L-1. On the other hand, raising the propagation temperature from 30°C to 37°C, the time of each step decreased from 24h to 12h, while the biomass formed at the end of the entire propagation varied with the strain as follows: 7,6 g.L-1 for PE-2, 6,7g.L-1 for SA-1, 6,4g.L-1 for strain CAT-1 e 2,5g.L-1for strain IQAr/45-2. Any genetic instability occurred, as shown by the colonies formed on the differential chromogenic medium, when samples from the final culture propagated at 37°C were plated. Optimization of the fermentation conditions for the strain IQAr/45-2 was established in mini-reactors... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor
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Bernardo, Marcela Piassi. "Produção e purificação de L (+) ácido lático por Lactobacillus rhammosus utilizando processo de batelada alimentada /". Rio Claro, 2014. http://hdl.handle.net/11449/110415.
Testo completoAbstract (sommario):
Orientador: Jonas ContieroCoorientador: Luciana Fontes Coelho
Banca: Edwil Aparecida de Lucca Gattas
Banca: Sandra Helena da Cruz
Resumo: O presente trabalho apresenta um estudo sobre a produção de L(+) ácido lático por Lactobacillus rhamnosus B 103 utilizando diversas estratégias fermentativas com o objetivo de aumentar a produção. Foram também realizados estudos sobre o processo de purificação do ácido em questão. Foi utilizado o meio otimizado, essencialmente composto por resíduos da agroindústria: 60,00 g/L de lactose de soro de queijo (90,00 g/L de açúcares redutores totais), 45,00 mL/L de água de maceração de milho, 1,00 mL/L de Tween 80 e 0,075 g/L de sulfato de manganês. Foram realizados 4 tipos de fermentações em batelada: batelada simples, batelada alimentada por fluxo constante, batelada alimentada por pulso e batelada alimentada por pH-stat. Foram estudados os parâmetros cinéticos, de produção e produtividade. A fermentação com melhores resultados foi a batelada alimentada por pH stat, quando o meio de alimentação foi composto exclusivamente por resíduos da agroindústria (soro de queijo e água de maceração de milho). A produção foi de 143,70 g/L e a produtividade, para ácido lático, em 24, 48 e 96 horas foram 2,70; 2,25 e 1,49 g/L/h respectivamente. Para a fermentação em batelada a produção foi de 57,00 g/L, para a batelada alimentada por pulso foi de 98,90 g/L e para a batelada alimentada com fluxo constante foi de 80,45 g/L. Para a extração e purificação do ácido lático foram realizados estudos utilizando carvão ativado, troca iônica, nanofiltração e filtração à vácuo utilizando carvão ativado e celite. A dupla filtração à vácuo utilizando carvão ativado e celite apresentou melhor recuperação de ácido lático (71%), relação açúcares redutores/ácido lático de 0,5% e 100% de remoção de proteínas
Abstract: This work presents study of production of L(+) lactic acid by Lactobacillus rhamnosus B 103 using different fermentative strategies with the aim of increase the production by fed batch fermentation. The study about the purification process of the lactic acid was also made. Optimized medium used was essentially composed of agribusiness residues: 60,00 g/L of lactose from whey (90,00 g/L of total reducing sugars), 45,00 mL/L of corn steep liquor, 1,00 mL/L of Tween 80 and 0,075 g/L of manganese sulfate. Four different kinds of batch fermentation were made: simple batch, constant feed rate fedbatch, pulse fed-batch and pH stat. The kinetic parameters of production and productivity were investigated during this study too. The best fermentation was the pH stat with feed medium containing only whey and corn steep liquor. The production was 143,70 g/L and the productivity for lactic acid in 24, 48 and 96 hours were 2,70; 2,25 and 1,49 g/L/h respectively. For the batch process the production was 57,00 g/L, for pulse fed-batch was 98,90 g/L and for constant feed fed-batch was 80,45 g/L. For extraction and purification of lactic acid different process were studied too: activated carbon, ion exchange, ultrafiltration, nanofiltration and vacuum filtration using activated carbon and celite. The double vacuum filtration using activated carbon and celite was the best process with recovery of lactic acid of 71%, lactic acid and reducing sugars relation of 0,5% and 100% of protein remotion
Mestre
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Friedl, Gregor Franz. "Estudo da remoção de sulfato em biorreator operado em batelada e batelada alimentada seqüenciais, contendo biomassa imobilizada e utilizando agitação mecânica e \"draft-tube\"". Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-31052008-045851/.
Testo completoAbstract (sommario):
Um reator anaeróbio tratando esgoto sintético de baixa concentração de matéria orgânica (500 mgDQO/L-1) e enriquecido com diferentes concentrações de sulfato (razões DQO/[SO4-2] de 1,34, 0,67 e 0,34) foi submetido à diferentes estratégias de alimentação (batelada e batelada alimentada de 3 h e de 6 h). O reator operou com capacidade de 4,0 L e tratou por ciclo de 8 h um volume de 2,0 L de esgoto sintético. Desta forma, executaram-se 9 condições diferentes que foram submetidas à análise com o objetivo de investigar a influência do tempo de alimentação e da razão DQO/[SO4-2] no desempenho do sistema. A temperatura do reator foi constante em 30 ± 1°C e a agitação mecânica foi fixada em 400 rpm. Como suporte para a imobilização da biomassa foram utilizados cubos de espuma de poliuretano. Os resultados obtidos demonstraram que a operação em batelada alimentada de 3 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34 apresentou as melhores condições para a remoção de matéria orgânica (89%). Quanto à remoção de sulfato observou-se uma estagnação neste mesmo modo de operação ao aumentar a concentração de sulfato no afluente, enquanto que na operação com alimentação em batelada alimentada de 6 h, a carga de sulfato removida (CSR) cresceu linearmente. Assim, a maior carga de sulfato removida foi registrada durante o ensaio em batelada alimentada de 6 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34, no qual foram removidos 0,55 g SO4-2(L.d). Com uma razão DQO/[SO4-2] de 1,34 e um tempo de enchimento de 6 h, o reator apresentou o melhor desempenho em termos de eficiência de remoção de sulfato (71%). Em todos os ensaios o reator apresentou estabilidade, com uma produção alta de alcalinidade a bicarbonato e a concentração de ácidos voláteis se manteve em níveis adequados.An anaerobic sequencing batch reactor treating synthetic low strength wastewater (500 mgCOD/L-1) enriched with different sulfate concentrations (COD/[SO42] ratios of 1,34, 0,67 and 0,34) was operated at different fill times (batch mode and sequencing batch mode of 3 h and 6 h fill time). The reactor operated with a capacity of 4,0 L and treated per 8-h cycle 2,0 L of synthetic wastewater. Thus, 9 different configurations resulted from this configuration and were submitted under analyses with the objective to investigate the influence of each of those parameters on the performance of the system. The reactor was operated at a constant temperature of 30 ± 1°C and an mechanical agitation rate of 400 rpm. Cubic particles of polyurethane were used as support material for anaerobic biomass immobilization. The results showed that operating the reactor with a fill time of 3 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34 was the most eficient strategy for COD removal (89%). During the same operation mode (3 h fill time) sulfate removal seemed to suffer stagnation due to the increasing sulfite concentation in the reactor, whereas with a fill time of 6 h the sulfate load removal increased linerally with increasing sulfate load. So the biggest removal, in terms of volumetric sulfate load, was obtained operating the reactor in sequencing batch mode with a fill time of 6 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34. During this test the reactor removed 0,55 gSO4-2/(L.d) of 2,29 gSO4-2/(L.d) applied on the system. Operating at a COD/[SO4-2] ratio of 1,34 and a fill time of 6 h the reactor obtained the best results in terms of sulfate removal efficiency, with 71% of the sulfate removed from the system. In the entire period of analisis the reactor showed stability with a suficient production of alkalinity to maintain the concentration of volatil acids in adequate levels.
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Soares, Mariana de Lucena. "Efeitos do teor de lignina na sacarificação e fermentação simultânea do bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanol". Universidade Federal de Pernambuco, 2012. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/12255.
Testo completoAbstract (sommario):
Submitted by Chaylane Marques (chaylane.marques@ufpe.br) on 2015-03-12T18:43:28Z
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CNPQ
O bagaço de cana-de-açúcar compreende um dos principais resíduos agroindustriais produzidos no Brasil, e que pode ser utilizado como matéria prima para produção de etanol. Devido a sua natureza heterogênea, pré-tratamentos tem sido propostos para desestruturar a biomassa lignocelulósica e assim maximizar a eficiência da etapa de hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do tratamento de deslignificação alcalina na sacarificação e fermentação simultânea (SSF) de bagaço de cana-de-açúcar, pré-tratado por explosão a vapor, para produção de etanol. Foram utilizados materiais não deslignificados (ND) e deslignificados com 0,5 e 1 % de NaOH (D 0,5 % e D 1 %). As SSF em batelada foram conduzidas em erlenmeyers de 250 mL, com 8 g de bagaço, 100 mL de tampão citrato de sódio (pH 4,8) e preparações comerciais de celulases e β-glicosidase, 10 FPU/g de celulose e 5% v/v, respectivamente. Inicialmente foi realizada uma etapa de pré-sacarificação a 50ºC e 150 rpm durante 6 horas, e logo após este período, a temperatura e a agitação foram reduzidas para 37°C e 80 rpm respectivamente, em que foi inoculada uma suspensão de S. cerevisiae UFPEDA 1238. Para aumentar a produção de etanol também foi realizada uma batelada alimentada iniciando-se com 8 g de bagaço e adicionando-se 1 g a cada 24 horas até 120 horas. A etapa de deslignificação alcalina seguida do pré-tratamento por explosão a vapor contribuiu para a remoção de 52 % e 77 % da lignina para o material D 0,5 % e D 1 %, respectivamente. O material D 0,5 % apresentou valores de conversão de celulose em etanol não significativamente diferentes daqueles obtidos com o material D 1 %. A redução do teor de lignina alcançado na deslignificação com 0,5 % de NaOH, associada à SSF em batelada alimentada, permitiu o aumento da produção de etanol em 700 % em relação ao material não deslignificado e em 102 % em relação ao material deslignificado com o dobro de NaOH.
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Soares, Mariana de Lucena. "Efeitos do teor de lignina na sacarificação e fermentação simultânea do bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanol". Universidade Federal de Pernambuco, 2013. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/13361.
Testo completoAbstract (sommario):
Submitted by Eduardo Barros de Almeida Silva (eduardo.philippe@ufpe.br) on 2015-04-17T14:19:33Z
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CNPq
O bagaço de cana-de-açúcar compreende um dos principais resíduos agroindustriais produzidos no Brasil, e que pode ser utilizado como matéria prima para produção de etanol. Devido a sua natureza heterogênea, pré-tratamentos tem sido propostos para desestruturar a biomassa lignocelulósica e assim maximizar a eficiência da etapa de hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do tratamento de deslignificação alcalina na sacarificação e fermentação simultânea (SSF) de bagaço de cana-de-açúcar, pré-tratado por explosão a vapor, para produção de etanol. Foram utilizados materiais não deslignificados (ND) e deslignificados com 0,5 e 1 % de NaOH (D 0,5 % e D 1 %). As SSF em batelada foram conduzidas em erlenmeyers de 250 mL, com 8 g de bagaço, 100 mL de tampão citrato de sódio (pH 4,8) e preparações comerciais de celulases e β-glicosidase, 10 FPU/g de celulose e 5% v/v, respectivamente. Inicialmente foi realizada uma etapa de pré-sacarificação a 50ºC e 150 rpm durante 6 horas, e logo após este período, a temperatura e a agitação foram reduzidas para 37°C e 80 rpm respectivamente, em que foi inoculada uma suspensão de S. cerevisiae UFPEDA 1238. Para aumentar a produção de etanol também foi realizada uma batelada alimentada iniciando-se com 8 g de bagaço e adicionando-se 1 g a cada 24 horas até 120 horas. A etapa de deslignificação alcalina seguida do pré-tratamento por explosão a vapor contribuiu para a remoção de 52 % e 77 % da lignina para o material D 0,5 % e D 1 %, respectivamente. O material D 0,5 % apresentou valores de conversão de celulose em etanol não significativamente diferentes daqueles obtidos com o material D 1 %. A redução do teor de lignina alcançado na deslignificação com 0,5 % de NaOH, associada à SSF em batelada alimentada, permitiu o aumento da produção de etanol em 700 % em relação ao material não deslignificado e em 102 % em relação ao material deslignificado com o dobro de NaOH.
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Mendes, Guilherme Lopes. "Produção de inulinase por Kluyveromyces marxianus em processo batelada alimentada a partir de meios industriais pre-tratados". [s.n.], 2006. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/255032.
Testo completoAbstract (sommario):
Orientador: Maria Isabel RodriguesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
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Mestrado
Mestre em Engenharia de Alimentos
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Marder, Laura Schirmbeck. "Produ??o da prote?na recombinante anexina V humana em cultivos de Escherichia coli em batelada alimentada". Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, 2013. http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5477.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2013-03-27Annexin V is an endogenous human protein Ca+2 dependent, with a molecular weight of 35.8 kDa, widely distributed intracellularly, with very high concentrations in the placenta and lower concentrations in endothelial cells, kidneys, myocardium, skeletal muscle, skin, red cells, platelets and monocytes. Annexin V binds preferably to phosphatidylserine, a phospholipid commonly present on inner leaflet of lipid bilayer, which during cell apoptosis is translocated to outer leaflet of cell membrane. Despite of Annexin V is a relatively large protein, it was shown early on that the protein can be internalized at sites of ischemic injury both in the heart and in the brain and cross the intact blood-brain barrier, being increasingly used as a tool to detect apoptosis in several diseases such as Alzheimer and Ischemia and in drug. Therefore, production of recombinant human Annexin V using recombinant DNA technique along with High Cell Density Culture and protein purification becomes applicable to commercialize it in Brazil, increasing and facilitating the access of pharmaceutical industries and research laboratories in purchase product. We developed a protocol to produce recombinant human annexin V in large scale, in which approximately 20 mg of recombinant protein was yielded from 3 g of E. coliBL21(DE3) wet cells. N-terminal amino acid sequencing and massspectrometry analysis provided evidence for the identity and purity of therecombinant protein, as well as an apoptosis/necrosis in vitro detectionkit produced performed similarities with an imported commercialized kit in Brazil.
A Anexina V ? uma prote?na humana end?gena dependente de Ca+2, com peso molecular de 35,8 kDa, amplamente distribu?da intracelularmente em altas concentra??es na placenta e em concentra??es mais baixas nas c?lulas endoteliais, renais, mioc?rdicas, epiteliais, esquel?ticas musculares, eritr?citos, plaquetas e mon?citos. Apresenta como principal caracter?stica a capacidade de se ligar ? fosfatidilserina, um fosfolip?deo presente na camada interna da bicamada lip?dica, que durante a apoptose celular ? translocada para a camada externa da membrana celular. Apesar de ser uma prote?na de tamanho relativamente grande, a Anexina V apresentou a capacidade de penetrar em s?tios de inj?ria isqu?mica tanto mioc?rdica quanto cerebral, atravessando a Barreira Hemato-Encef?lica, sendo cada vez mais utilizada para dete??o de apoptose em diversas doen?as como Alzheimer e Isquemia e em monitoramento de drogas antic?ncer. Por esses motivos, se torna relevante a produ??o da prote?na Anexina V humana atrav?s da t?cnica do DNA recombinante em larga escala para que possa ser comercializada no Brasil, aumentando e facilitando o acesso de laborat?rios de pesquisa e ind?strias farmac?uticas na aquisi??o deste produto. Desenvolvemos um protocolo para cultivoem biorreator de grandes quantidades de Anexina V recombinante, no qual aproximadamente 20 mg de prote?na recombinante podem ser obtidos a partir de 3 g de c?lula ?mida de E. coli BL21(DE3). As an?lises porsequenciamento N-terminal de amino?cidos e espectrometria de massas proveram evid?ncias para a identidade e pureza da prote?na recombinante, assim como um desenvolvimento de um kit para marca??o de apoptose in vitro apresentou muita semelhan?a com outro kit importado j? comercializado no Brasil.
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Lunardi, Juleane. "Produção da proteína recombinante estreptoquinase (Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis) em biorreator utilizando diferentes estratégias de batelada alimentada". Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 2011. http://hdl.handle.net/10923/1427.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2011Streptokinase (SK) is a group of extracellular proteins produced by a variety of streptococci beta-hemolytic strains, and is a plasminogen activator composed of 414 amino acids with a molecular mass of 47 kDa. SK forms a high affinity equimolar complex with a plasminogen. The resulting complex can convert plasminogen to plasmin, the active protease that degrades fibrin in the blood clot. This protein is now widely used as a thrombolytic agent in the treatment of acute myocardial infarction and others circulatory disorders. The low SK production yields from natural host and its pathogenicity are the main reasons for exploration of recombinant DNA technology route for this important protein. Escherichia coli is the most commonly used host for heterologous protein production and the preferred method for increasing the concentration of heterologous recombinant protein, which is proportional to both cell density and specific cellular product yield, is the fed-batch strategy. Being the Brazil totally dependent on the import of this biopharmaceutical, an alternative to streptokinase was the production of this biopharmaceutical by recombinant DNA techniques with expression experiments and bioreactor cultivation, purification and the protein activity assay of the recombinant streptokinase. In this work were performed SKC bioreactor cultivations through fed-batch techniques, testing different feeding media, feeding strategies and induction time with IPTG, After defining the best conditions for growing the recombinant protein was purified and its homogeneous form was used to perform of biological activity assay. The maximum biomass achieved was 18. 94 g/L in LB medium using linear fed-batch strategy in the presence of glucose and MgSO4. Approximately 21 mg of homogeneous SKC were obtained from 2 g of wet weight cells using a three-step protocol with two chromatography columns. When compared to an International standard in a colorimetric assay, the specific activity of SKC was approximately 99%, showing that recombinant SKC has a very similar specific activity to the standard.
A estreptoquinase (SK) é uma proteína extracelular produzida por uma variedade de linhagens de Streptococcus beta-hemolíticos, é uma proteína ativadora do plasmigênio composta de 414 aminoácidos com uma massa molecular de aproximadamente 47 kDa. A SK forma um complexo equimolar com o plasminogênio. Esse complexo resultante pode converter diretamente outra molécula de plasminogênio em plasmina, a protease ativa que degrada a fibrina presente nos coágulos sanguíneos. Esta enzima é hoje amplamente usada como agente trombolítico no tratamento do infarto agudo do miocárdio e outras desordens circulatórias. A baixa produtividade da estreptoquinase a partir das células de Streptococcus e a patogenicidade deste microorganismo são as principais razões para a exploração da tecnologia de DNA recombinante para produção desta importante proteína. Escherichia coli é o microorganismo mais comum utilizado para produção de proteínas heterólogas e o método de preferência para o aumento da concentração de proteínas recombinantes proporcional à densidade de células e produção de produtos específicos da célula, é a estratégia em bateladaalimentada. Sendo o Brasil totalmente dependente da importação de biofármacos, uma alternativa à estreptoquinase seria a produção desse biofármaco por meio de técnicas de DNA recombinante com experimentos de superexpressão e cultivo em biorreator, purificação e o ensaio de atividade da proteína estreptoquinase recombinante. Neste trabalho foram realizados cultivos de estreptoquinase de Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis grupo C (SKC) em biorreator através de técnicas de batelada alimentada, testando diferentes meios de alimentação, estratégias de alimentação e tempos de indução com IPTG. Após definidas as melhores condições de cultivo a proteína recombinante foi purificada e sua forma homogênea foi utilizada para realização dos ensaios de atividade biológica. A máxima biomassa alcançada foi de 18,94 g/L em meio de cultura Luria - Bertani (LB) usando uma estratégia de alimentação linear na presença de glicose e MgSO4. Aproximadamente 21 mg de SKC homogênea foram obtidas a partir de 2 g de célula úmida usando um protocolo de purificação de três etapas com duas colunas cromatográficas. Quando comparada com o Padrão Internacional no ensaio colorimétrico, a atividade específica de SKC foi de aproximadamente 99%, mostrando que a SKC recombinante obteve uma atividade especifica muito similar ao padrão.
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Roth, Gustavo. "Produção de L-asparaginase II recombinante de Erwinia carotovora em cultivos de Escherichia coli em batelada alimentada". Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 2011. http://hdl.handle.net/10923/1286.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2011Biopharmaceutical drugs are mainly recombinant proteins produced by biotechnological tools. Currently on the market L-asparaginase preparations, derived either from Escherichia coli or Erwinia chrysanthemi, have been used as a therapeutic agent on the effective treatment of acute lymphoblastic leukemia (ALL) for more than 40 years. The interest in Erwinia carotovora L-asparaginase type II stems from its significantly lower glutaminase- and similar asparaginase-activity compared to current therapeutic preparations, this is particularly important since the glutaminase-activity has been implicated in causing serious side effects. The aim of this work is to apply a combination of technologies to develop a productive and simplified process for production of homogeneous and active recombinant L-asparaginase II from Erwinia carotovora (rErAII) in E. coli as host cells. The shake flasks and bioreactor conditions for productive rErAII expression are described, as well as a one-step ion-exchange liquid chromatography purification protocol followed by enzyme kinetics and thermodynamics through isothermal titration calorimetry (ITC).By using a robust fed-batch technique with pre-determined exponential feeding rates the bioreactor culture system yielded 30. 7 gram of dry cell weight and 0. 9 gram of recombinant rErAII protein in soluble form per liter of culture broth. This was achieved in cultures maintained at 30 ºC, in Terrific Broth medium under isopropil β-D-tiogalactopiranosideo (IPTG) induction and using E. coli C43 (DE3) as a host cell. The established one-step purification protocol yielded more than 5 mg of homogeneous rErAII per gram of dry cell weight, corresponding to 168 mg of rErAII protein per culture liter. The work shows that it is possible to produce an active homogeneous rErAII enzyme in the soluble cell fraction through IPTG-induced E. coli fed-batch cultivation. The rErAII proved to be a promising alternative therapy in the treatment of ALL, due to its lower glutaminase activity. When compared to well-established spectrophotometric assays, the straightforward calorimetric techniques for enzyme kinetics determination are accurate and precise either for purified enzymes or crude extracts. These data will contribute to biopharmaceutical companies interested in developing biosimilars, to healthcare policies, and quality control improvement.
Biofármacos são, na sua maioria, proteínas recombinantes produzidas por ferramentas biotecnológicas. Preparações de L-asparaginase que atualmente estão no mercado, derivadas de Escherichia coli ou Eravinia chrysanthemi, têm sido utilizadas como agentes terapêuticos no tratamento efetivo de leucemia linfoblástica aguda (ALI-) por mais de 40 anos. O interesse em L-asparaginase tipo 11 de Ertivinicr carotovora decorre da sua atividade de glutaminase reduzida e sua atividade de asparaginase similar quando comparada a preparações terapêuticas atualmente em uso. Isso é particularmente importante uma vez que a atividade de glutaminase foi relacionada a sérios efeitos colaterais. O objetivo desse trabalho é aplicar uma combinação de tecnologias para desenvolver um processo simplificado e produtivo para a produção de L-asparaginase II recombinante homogênea e ativa de Envinia carolovora (rErAll) em células hospedeiras de E. coli. Neste trabalho são descritas as condições para a expressão produtiva de rErAll em agitador orbital e em biorreator, assim como um protocolo de purificação em uma única etapa, por cromatografia líquida de troca fônica, seguida pela determinação dos parâmetros cinéticos e termodinâmicos da enzima através de calorimetria de titulação isotérmica (ITC). Usando uma técnica robusta de batelada alimentada, com vazão em perfil exponencial pré-determinado, o sistema de cultivo em biorreator rendeu 30,7 gramas de células secas e 0,9 gramas de proteína rErAll na fração solúvel por litro de meio de cultivo. Os resultados foram atingidos em cultivos mantidos a 30°C, em meio de cultura Terrific Broth sob indução de isopropil 0-D-tiogalactopiranosideo (IPTG) e utilizando E. coli C43 (DE3) como célula hospedeira.O protocolo de purificação de uma única etapa rendeu aproximadamente 5 mg de rErAll homogênea por grama de célula seca, correspondendo a 168 mg de proteína rErAll por litro de meio de cultura. O trabalho demonstra que é possível produzir na fração celular solúvel a enzima rErAII ativa e homogênea, por meio de cultivos de E. coli em batelada alimentada sob a indução de IPTG. A rErAll mostrou ser uma terapia alternativa promissora para o tratamento de ALL devido a sua atividade de glutaminase reduzida. Quando comparada a ensaios espectrofotornétricos bem estabelecidos, as técnicas calorimétricas diretas para determinação de cinética enzimática são exatas e precisas, tanto para enzimas purificadas quanto para extratos brutos. Esses dados poderão contribuir para indústrias farmacêuticas interessadas em desenvolver biosimilares. para políticas de saúde e para o melhoramento do controle de qualidade de enzimas terapêuticas.
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COSTA, Claudemir Santos da. "Produção de protease por Bacillus firmus via batelada alimentada utilizando-se perfis constante e exponencial de alimentação". Universidade Federal de Pernambuco, 2005. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/1539.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2005O gênero Bacillus é utilizado extensivamente na produção industrial de enzimas. B. firmus produz uma protease alcalina compatível para ser usada como um aditivo em detergentes. Como em outros Bacilli, a protease é sintetizada em B. firmus em resposta à exaustão de nutrientes. Os objetivos deste trabalho foram testar a instrumentação e software de controle, desenvolvidos no Laboratório de Processos Biotecnológicos, e investigar a produção de protease por B. firmus via batelada alimentada com perfis constante e exponencial de alimentação. Os cultivos foram realizados em um biorreator com 4 litros de volume de trabalho, utilizando-se meio de cultura com glicose e uréia como fontes de carbono/energia e nitrogênio, respectivamente. Uma regulação em malha aberta, pré-definida, controlada por microcomputador, foi utilizada para implementar o ponto de referência da taxa de alimentação. O microcomputador foi conectado a uma bomba peristáltica através de uma interface digital/analógica de 8 bits, e a linguagem de programação utilizada foi Visual Basic 5. Após uma fase inicial de crescimento em batelada, uma solução altamente concentrada de glicose foi usada para alimentar o biorreator, de forma que a variação de volume foi desconsiderada. Durante a batelada alimentada com perfil constante de alimentação, a velocidade específica de crescimento, μ, variou na faixa de 0,25-0,01 h-1. A velocidade específica de produção de protease apresentou um valor máximo em μ entre 0,1 e 0,15 h-1, e a produção parou em μ igual a 0,05 h-1. Parâmetros cinéticos foram obtidos através destes resultados, e, para se maximizar a produção de protease, um perfil exponencial de alimentação foi estimado. Batelada alimentada exponencial foi, então, realizada através da implementação do perfil estimado. Apesar do crescimento do microrganismo seguir um perfil exponencial, como previsto pelo modelo, com valor de μ constante, próximo ao planejado (0,1 e 0,15 h-1), a produção de protease não foi otimizada. Uma terceira estratégia de cultivo foi realizada, desta vez, com a implementação de cinco vazões constantes de alimentação em degraus, para garantir a manutenção de μ numa faixa supostamente ideal para produção (0,2 a 0,1 h-1), porém a otimização não foi observada. A produção foi maior nos cultivos em perfil constante que nos cultivos sob perfil exponencial ou com diferentes perfis constantes
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Roth, Gustavo. "Produ??o de L-asparaginase II recombinante de Erwinia carotovora em cultivos de Escherichia coli em batelada alimentada". Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, 2012. http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5425.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2012-01-13Biopharmaceutical drugs are mainly recombinant proteins produced by biotechnological tools. Currently on the market L-asparaginase preparations, derived either from Escherichia coli or Erwinia chrysanthemi, have been used as a therapeutic agent on the effective treatment of acute lymphoblastic leukemia (ALL) for more than 40 years. The interest in Erwinia carotovora L-asparaginase type II stems from its significantly lower glutaminase- and similar asparaginase-activity compared to current therapeutic preparations, this is particularly important since the glutaminase-activity has been implicated in causing serious side effects. The aim of this work is to apply a combination of technologies to develop a productive and simplified process for production of homogeneous and active recombinant L-asparaginase II from Erwinia carotovora (rErAII) in E. coli as host cells. The shake flasks and bioreactor conditions for productive rErAII expression are described, as well as a one-step ion-exchange liquid chromatography purification protocol followed by enzyme kinetics and thermodynamics through isothermal titration calorimetry (ITC). By using a robust fed-batch technique with pre-determined exponential feeding rates the bioreactor culture system yielded 30.7 gram of dry cell weight and 0.9 gram of recombinant rErAII protein in soluble form per liter of culture broth. This was achieved in cultures maintained at 30 ?C, in Terrific Broth medium under isopropil ?-D-tiogalactopiranosideo (IPTG) induction and using E. coli C43 (DE3) as a host cell. The established one-step purification protocol yielded more than 5 mg of homogeneous rErAII per gram of dry cell weight, corresponding to 168 mg of rErAII protein per culture liter. The work shows that it is possible to produce an active homogeneous rErAII enzyme in the soluble cell fraction through IPTG-induced E. coli fed-batch cultivation. The rErAII proved to be a promising alternative therapy in the treatment of ALL, due to its lower glutaminase activity. When compared to well-established spectrophotometric assays, the straightforward calorimetric techniques for enzyme kinetics determination are accurate and precise either for purified enzymes or crude extracts. These data will contribute to biopharmaceutical companies interested in developing biosimilars, to healthcare policies, and quality control improvement.
Biof?rmacos s?o, na sua maioria, prote?nas recombinantes produzidas por ferramentas biotecnol?gicas. Prepara??es de L-asparaginase que atualmente est?o no mercado, derivadas de Escherichia coli ou Eravinia chrysanthemi, t?m sido utilizadas como agentes terap?uticos no tratamento efetivo de leucemia linfobl?stica aguda (ALI-) por mais de 40 anos. O interesse em L-asparaginase tipo 11 de Ertivinicr carotovora decorre da sua atividade de glutaminase reduzida e sua atividade de asparaginase similar quando comparada a prepara??es terap?uticas atualmente em uso. Isso ? particularmente importante uma vez que a atividade de glutaminase foi relacionada a s?rios efeitos colaterais. O objetivo desse trabalho ? aplicar uma combina??o de tecnologias para desenvolver um processo simplificado e produtivo para a produ??o de L-asparaginase II recombinante homog?nea e ativa de Envinia carolovora (rErAll) em c?lulas hospedeiras de E. coli. Neste trabalho s?o descritas as condi??es para a express?o produtiva de rErAll em agitador orbital e em biorreator, assim como um protocolo de purifica??o em uma ?nica etapa, por cromatografia l?quida de troca f?nica, seguida pela determina??o dos par?metros cin?ticos e termodin?micos da enzima atrav?s de calorimetria de titula??o isot?rmica (ITC). Usando uma t?cnica robusta de batelada alimentada, com vaz?o em perfil exponencial pr?-determinado, o sistema de cultivo em biorreator rendeu 30,7 gramas de c?lulas secas e 0,9 gramas de prote?na rErAll na fra??o sol?vel por litro de meio de cultivo. Os resultados foram atingidos em cultivos mantidos a 30?C, em meio de cultura Terrific Broth sob indu??o de isopropil 0-D-tiogalactopiranosideo (IPTG) e utilizando E. coli C43 (DE3) como c?lula hospedeira. O protocolo de purifica??o de uma ?nica etapa rendeu aproximadamente 5 mg de rErAll homog?nea por grama de c?lula seca, correspondendo a 168 mg de prote?na rErAll por litro de meio de cultura. O trabalho demonstra que ? poss?vel produzir na fra??o celular sol?vel a enzima rErAII ativa e homog?nea, por meio de cultivos de E. coli em batelada alimentada sob a indu??o de IPTG. A rErAll mostrou ser uma terapia alternativa promissora para o tratamento de ALL devido a sua atividade de glutaminase reduzida. Quando comparada a ensaios espectrofotorn?tricos bem estabelecidos, as t?cnicas calorim?tricas diretas para determina??o de cin?tica enzim?tica s?o exatas e precisas, tanto para enzimas purificadas quanto para extratos brutos. Esses dados poder?o contribuir para ind?strias farmac?uticas interessadas em desenvolver biosimilares. para pol?ticas de sa?de e para o melhoramento do controle de qualidade de enzimas terap?uticas.
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Oliveira, Débora de. "Uso de um sensor de compostos volateis para o controle de uma fermentação batelada alimentada de Sacharomyces cerevisiae". reponame:Repositório Institucional da UFSC, 1995. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/157896.
Testo completoAbstract (sommario):
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro TecnologicoMade available in DSpace on 2016-01-08T19:20:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 101469.pdf: 9050869 bytes, checksum: 333d51f5dc75c2d617641b5544d4135b (MD5) Previous issue date: 1995
O trabalho visa a maximização da produção de Saccharomyces cerevisiae, em um processo fed-batch, fazendo o controle do etanol produzido na fermentação. Nos experimentos, utilizou-se um sensor à membrana colocado no reator e acoplado a um cromatógrafo em fase gasosa. O sistema é ligado a um microcomputador, o qual quantifica o etanol produzido durante o processo. A partir deste dado, emprega-se uma estratégia de controle, manipulando-se a alimentação do principal substrato carbonado, a glicose. Os resultados obtidos experimentalmente revelam um aumento considerável da produção da levedura.
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Teodoro, Juliana Conceição. "Influência das condições de alimentação do meio suplementar na produção de ácido clavulânico por Streptomyces clavuligerus em batelada alimentada". Universidade Federal de São Carlos, 2004. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4003.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2004-03-25Universidade Federal de Sao Carlos
The clavulanic acid (CA) is an important inhibitor of β-lactamases, enzymes that clives the β-lactam ring of penicillins and cephalosporins, inativating these compounds. CA is traditionally produced by Streptomyces clavuligerus in batch (B) or feed batch (FB) cultivations. Considering that the products of easily assimilable catabolic carbon source catabolism repress the biosynthesis of secondary metabolite, including CA, production in FB is preferable because control of nutrient level can be performed. In the present work the effect of supplementing medium (composition, concentration of glycerol and feed flow rate) on the production of CA was evaluated in fed batch cultivations in 4L stirred-tank bioreactor. Aeration was set at 0.5 vvm, the agitation rate was controlled at 800 rpm and pH at 6.8. Initially, a batch cultivation was carried out with glycerol (15 g.L-1) and Samprosoy (20 g.L-1), a soy protein hydrolyzate, as carbon and nitrogen sources, respectively. The results obtained from this experimental, concerning CA production, were considered as standart for comparasion with furter experimental results. Also, the observed glycerol consuption rate was used to define the glycerol feed rate infurter experiments. The kinetic model considering non-associated production with CA degradation was fitted to the experimental results and cultivation in FB were simulated under different conditions of volumetric flow rate (F) and glycerol concentration on supplementary medium (Cse). The experimental results showed that the rate of production of CA and glycerol consumption, were directly related, condition not predicted by model, besides, its negative effect on the AC production after the feeding indicate a possible inhibition/repression effect of glycerol. The possible negative effect of glycerol not confirmed by the results of a batch cultivation with pulse of glycerol at 24 hours cultivation, indicating that this effects caused by others compounds in the culture medium or due to dilution of the medium. The subsequent results with different feeding conditions and glycerol concentration utilizing complete supplementary medium, with only glycerol, indicate that CA production is increased in process with high Cse and low volumetric flow rate (F) that guarantee sufficient carbon source and minimize the dilution effects.
O ácido clavulânico (AC) é um importante inibidor das enzimas β-lactamases que clivam o anel β-lactâmico de antibióticos como penicilinas e cefalosporinas, tornando esses compostos inativos. O AC é tradicionalmente produzido por Streptomyces clavuligerus em cultivos operados em batelada (B) e em batelada alimentada (BA). Pelo fato dos produtos do catabolismo de fontes de carbono facilmente assimiláveis acabarem por reprimir as enzimas responsáveis pela biossíntese de metabólitos secundários, entre os quais inclui-se o AC, a produção em BA é preferível, uma vez que torna possível controlar os níveis de nutrientes no caldo. No presente trabalho foram avaliados os efeitos da alimentação de meio de cultura suplementar (composição, concentração de glicerol e vazão) na produção de AC em batelada alimentada em biorreator de bancada de 4L em cultivos operados a 800 rpm, 0,5 vvm e pH = 6,8. Inicialmente, realizou-se um cultivo em batelada em meio de cultura contendo de glicerol (15 g.L-1) e Samprosoy 90 NB (20 g.L-1), uma proteína isolada de soja. Os resultados desse cultivo em termos de produção de AC serviram de padrão de comparação e a velocidade de consumo de glicerol como base para definir a velocidade de alimentação de glicerol nos cultivos em BA. Um modelo cinético para produto não associado ao crescimento considerando degradação do AC foi ajustado aos resultados experimentais e simulações foram realizadas para cultivos em BA, definindo as condições que deveria conduzir tais cultivos com o intuito de se obter os resultados esperados. Foram realizados cultivos em diferentes condições de vazão volumétrica de alimentação (F) e concentração de glicerol no meio suplementar (Cse). Os resultados experimentais mostraram uma relação linear entre as velocidades de AC e de consumo de glicerol, condição não prevista pelo modelo, além de um efeito negativo na produção de AC num período após o início de alimentação, indicando uma possível inibição ou repressão pelo glicerol, o que foi descartado pelos resultados de um cultivo em batelada com pulso de glicerol em 24 horas, indicando que tal influência poderia ser devido a outro (s) constituinte (s) do meio ou a diluição. Os resultados de cultivos subseqüentes, em diferentes condições de vazão e de concentração de glicerol e com meio de cultura suplementar completo e com apenas glicerol, indicaram que a produção de AC é melhorada operando o processo com alta Cse e baixas vazões (F), condições que asseguram suficiência em fonte de carbono e minimizam os efeitos de diluição
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Oliveira, Kassandra Sussi Mustafé [UNESP]. "Diferentes parâmetros de produção de goma xantana pela fermentação de Xanthomonas campestris pv campestris". Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2009. http://hdl.handle.net/11449/94986.
Testo completoAbstract (sommario):
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oliveira_ksm_me_rcla.pdf: 637533 bytes, checksum: f315d101c191461c95fee11e9fd4d042 (MD5)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
A goma xantana é um biopolímero produzido por Xanthomonas campestris muito utilizado como agente espessante. A síntese do biopolímero pode ocorrer em variadas condições, no entanto a qualidade a goma produzida também muda. Alguns trabalhos sugerem que a produção de goma xantana por batelada alimentada pode resultar num desempenho melhor em concentração de goma, rendimento e produtividade quando comparado à batelada simples. Nesse trabalho foram avaliados a influência de diferentes metodologias de oferta de sacarose na produção de goma xantana e sua qualidade, e também a produtividade e rendimento do processo. As melhores metodologias foram testadas em bioreator de 7,5L. Também foram avaliadas diferentes metodologias de separação do biopolímero (com o acréscimo de sais ao caldo ou ao etanol na etapa de extração da goma), bem como a influência de surfactantes e sais na viscosidade da goma em solução. Em incubadora com agitação orbital a quantidade e qualidade de goma xantana produzida a 25°C foram mais interessantes. Em fermentador, a produção de xantana a 30°C em meio contendo 2% de sacarose pode ter seu tempo reduzido sem que isso afete a concentração e a viscosidade da goma obtida. A viscosidade do biopolímero produzido a 25°C em meio contendo 4% de sacarose foi superior (365,9 cP) quando comparado ao biopolímero produzido a 30°C, em meio contendo 2% de sacarose. A produtividade e concentração de goma obtidos estão entre os encontrados na literatura (0,34 g xantana L-1 h-1 e 24 g xantana L-1). O uso de sais na extração da goma permite a redução do solvente utilizado e uma goma de melhor qualidade. Destacaram-se a utilização dos sais NaCl na concentração de 0,01% e CaCl2 a 0,05%. O tratamento térmico aumenta a quantidade e a viscosidade do biopolímero além de eliminar as células. A adição de 0,01% de SDS e de 0,001% de Tween 80 na solução de goma xantana aumenta sua viscosidade.
Xanthan gum is a biopolymer produced by Xanthomonas campestris, used as a thickener. Its synthesis can happen in different conditions, but quality of xanthan produced also changes. Studies suggest that fed batch xanthan gum production can result in better performance in gum concentration, yield and productivity, when compared to batch. This work evaluates the influence of different methods of sucrose supply on xanthan gum quantity and quality, as well its productivity and process efficiency. The best methods were tested in a bioreactor of 7.5 L. Were also evaluated different separation methods (with the addition of salt in broth or ethanol during the separation phase) and the influence of surfactants on viscosity on xanthan solution. In shaker incubator, the gum produced at 25°C was more interesting. In bioreactor, the xanthan production at 30°C using 2% sucrose can be reduced to 40 hours, without affecting concentration and viscosity of the gum obtained. The viscosity of the biopolymer produced at 25°C using 4% sucrose were higher (365.9 cP) when compared to biopolymer produced at 30°C with 2% sucrose. Concentration and yield are similar than those found in the literature (0.34 g xanthan L-1 h-1 and 24 g xanthan L-1). The use of salts in xanthan extraction reduces the input and a better quality gum. The salts NaCl (concentration of 0.01%) and CaCl2 (0.05%) showed best results. Heat treatment increases the xanthan quantity and viscosity and eliminates cells from broth. The addition of 0.01% SDS and 0.001% Tween 80 in the solution of xanthan gum increases its viscosity.
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Hendler, Bernardo. "Construção de um software de simulação e ajuste de curvas cinéticas para o processo de fermentação em batelada alimentada". [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266887.
Testo completoAbstract (sommario):
Orientador: Rubens Maciel FilhoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Made available in DSpace on 2018-08-18T20:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hendler_Bernardo_M.pdf: 3413673 bytes, checksum: adc25e09545e580c1ebf374d501f64b9 (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver um programa computacional capaz de auxiliar o estudo da cinética de fermentação em reator de batelada alimentada ou simples. O resultado foi o programa nomeado FERMENTA, o qual simula fermentação considerando tanto um único substrato, os açúcares redutores totais (ART), como dois substratos, a glicose e a frutose. A descrição cinética resulta de um procedimento computacional de simulação que utiliza equações modelo para a estimativa da velocidade específica de crescimento da levedura ( ? ), resolvendo numericamente, por Runge-Kutta de quarta ordem, as equações diferenciais dos balanços de massa para os componentes no reator. Os dados inseridos são os parâmetros de operação do reator e os valores dos parâmetros cinéticos da equação escolhida. A resposta é apresentada como gráfico das curvas cinéticas da concentração dos componentes, informando qualquer valor em qualquer instante. Se há dados experimentais, também são calculados os desvios entre estes e os valores simulados. Uma estratégia de regressão a partir da simulação utiliza uma matriz do tipo empregado em desenho fatorial completo e permite o ajuste dos parâmetros da equação para ? ao conjunto de dados experimentais, sem o conhecimento prévio dos valores dos parâmetros cinéticos nesta equação. A resposta, ou "melhor ajuste", é o conjunto dos valores destes parâmetros que minimiza os desvios. O programa disponibiliza 28 diferentes equações para ? , todas coletadas na literatura. Quando simula ou ajusta considerando dois substratos, resolve para ? = ?G + ?F ,ou seja, estratifica a modelagem do metabolismo para cada substrato e, deste modo, tem-se 282 =784 modelos diferentes que podem ser testados. A linguagem de programação empregada foi o Object Pascal e a construção do programa utilizou o software compilador Borland® Delphi 7, o que permitiu obter-se um aplicativo de fácil utilização, orientado por eventos simples e em ambiente Windows
Abstract: This work aimed at developing a computer program able to the study of alcoholic fermentation kinetics in single or fed-batch reactor. The result was a program named FERMENTA, which simulates the fermentation, considering both a single substrate, the Total Reducing Sugars (TRS), and for two substrates, glucose and fructose. The kinetic description results from a computational procedure for simulation that uses equations to estimate the yeast specific growth rate ( ? ), and to solve numerically, by fourth order Runge-Kutta, mass balances differential equations for the components in the reactor. Data are inserted as the parameters of reactor operation and the equation kinetics coefficients values. The result is shown as a graph of the kinetic curves for components concentration, also informing any value at any time. With the experimental data, the deviations between it and simulated values are also calculated. A strategy of recurrence from the simulation using a matrix of the type used in full factorial design allows adjusting the equation to the experimental data set without prior knowledge of the kinetic coefficients values. The response, or "best fit", is the set of values of these coefficients that minimizes the deviations. The program has 28 different equations for calculate ?, all gathered in the literature. When simulating or adjusting considering two substrates, the program solves for ? = ?G + ?F equation, i.e., it stratifies the metabolism by substrate and, thus, there are 282 = 784 different models that can be tested. The computer language used was the Object Pascal and the program construction used Borland® Delphi 7 Studio Architec Edition software, which allowed to obtain an application for Windows environment, simple event-driven and easy to use
Mestrado
Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos
Mestre em Engenharia Química
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Pinto, Vitor Debiazzi Pereira. "Otimização de reator batelada alimentada para hidrolise de palha de cana de açúcar aplicando a teoria do controle ótimo". Universidade Federal de Goiás, 2016. http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/6887.
Testo completoAbstract (sommario):
Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-03-02T19:40:52Z
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
From the economic point of view it is important to process high charges of solid in enzimatic hydrolysis of the lignocellulosic residues for the production of 2G ethanol, but batch operation with high initial charges of substrate can cause inefficient mixture, damaging the reactional process. An attractive alternative is operating the reactors in fed batch. The aim of this work was to determine, applying the theory of optimal control, the optimal feeding profile of substrate in bench reactor. For this, it was tested two kinetic of Michaelis-Menten: pseudo-homogeneous Michaelis-Menten kinetic and Michaelis Menten kinetic with inhibition by the product, in the last kinetic was obtained the best fit to experimental data. The developed algorithm was run in Matlab® software and the simulation results were experimentally validated. Enzymatic hydrolysis assays were performed with hydrothermally pre-treated sugar cane straw followed by the alkaline delignification. It was obtained good fiting of the simulation data with respect to the experimental data, with values of glucose final concentration close to 164.647 g/L (triplicate average) and in simulation the concentration was 174.93 g/L. Proving that the sugar cane straw, besides being a good feedstock cheap and abundant, it has a great energetic potential. Furthermore, the optimal control strategy was very efficient in optimization of the proposed problem.
Do ponto de vista econômico é importante processar elevadas cargas de sólidos na hidrólise enzimática dos resíduos lignocelulósicos para a produção de etanol 2G, mas operação em batelada com altas cargas iniciais de substrato pode causar uma mistura ineficiente, prejudicando o processo reacional. Uma alternativa atraente é operar os reatores em batelada alimentada. O objetivo deste trabalho foi determinar, aplicando a teoria do controle ótimo, o perfil ótimo de alimentação de substrato em reator de bancada. Para isso, foram testadas duas cinéticas de Michaelis-Menten, a cinética de Michaelis Menten psêudo-homôgenea e a cinética de Michaelis Menten com inibição competitiva pelo produto, onde nesta última cinética foi obtido o melhor ajuste aos dados obtidos experimentalmente. O algoritmo desenvolvido foi executado no software Matlab® e os resultados das simulações foram experimentalmente validados. Os ensaios de hidrólise enzimática foram realizados com palha de cana-de-açúcar pré- tratada hidrotérmicamente, seguido pela deslignificação alcalina com NaOH. Foram obtidos bons ajustes dosdados simulados com respeito aos dados experimentais, com valores de concentração final de glicose de 164,647 g / L (média da triplicata) e na simulação a concentração foi 174,93 g / L. Provando que a palha de cana-de-açúcar, além de ser uma matéria-prima barata e abundante, tem um grande potencial energético. Além disso, a estratégia de controle ótimo foi eficiente na otimização do problema proposto.
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Rech, Rosane. "Estudo da produção de beta-galactosidase por leveduras a partir do soro de queijo". reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2003. http://hdl.handle.net/10183/77969.
Testo completoAbstract (sommario):
Este trabalho teve por objetivo estudar a produtividade do processo de produção de β-galactosidase de leveduras em biorreator utilizando soro de queijo como meio de cultura. Na primeira parte do estudo determinou-se a influência das velocidades de aeração e de agitação do biorreator na produção de β-galactosidase pela levedura Kluyveromyces marxianus. As condições de agitação e aeração testadas foram: 500rpm e 3L/min (condição I); 600rpm e 6L/min (condição II) e 700rpm e 9L/min (condição III). Os resultados mostraram que esta levedura, considerada Crabtree negativa, produz etanol, cuja concentração é maior nas condições de menor aeração. A produção de β-galactosidase mostrou-se dependente das velocidades de aeração, sendo menor na condição de maior aeração, e sendo que a maior produtividade da enzima foi atingida na condição intermediária de oxigenação (condição II). Após, estudou-se diferentes estratégias de alimentação objetivando culturas de alta concentração celular de K. marxianus em cultivos batelada alimentada. Foram testados dois perfis de alimentação (linear e exponencial), três tempos de alimentação (20, 25 e 35 horas) e três diferentes concentrações do meio de alimentação (soro de queijo concentrado duas, três ou quatro vezes). Os resultados mostraram que os cultivos em regime de batelada alimentada não geraram altas concentrações de biomassa. Contudo, a inserção contínua de lactose no meio de cultura induziu uma alta atividade específica de β-galactosidase, aumentando, conseqüentemente, a atividade volumétrica e a produtividade do processo. A melhor estratégia de alimentação, linear crescente durante 25 horas com soro de queijo três vezes concentrado, resultou em uma produtividade β-galactosidase de 291U/(L.h), 50% maior que a produtividade da cultura em batelada. Paralelamente a este estudo, construiu-se uma cepa recombinante de Saccharomyces cerevisiae produtora de β-galactosidase. A levedura S. cerevisiae W303 foi transformada com os plasmídeos integrativos LAC4 e LAC12, que codificam β-galactosidase e lactose-permease de Kluyveromyces lactis. A cepa transformante BLR030 foi escolhida entre as outras devido ao seu crescimento e produção de β-galactosidase. Um meio de cultura composto por soro de queijo desproteinizado suplementado por extrato de levedura (1%) e peptona (3%) foi escolhido, entre os meios testados, para os experimentos em biorreator. Foram realizados cultivos em regime de batelada e batelada alimentada com alimentação linear crescente durante 25 (FB25), 35 (FB35) e 50 (FB50) horas. Os cultivos FB35 e FB50 apresentaram as maiores atividades específicas da enzima (em torno de 1.800U/g) e também a maior produtividade de β-galactosidase (180U/(L.h)).
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Lunardi, Juleane. "Produ??o da prote?na recombinante estreptoquinase (Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis) em biorreator utilizando diferentes estrat?gias de batelada alimentada". Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, 2011. http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5390.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2011-03-31A estreptoquinase (SK) ? uma prote?na extracelular produzida por uma variedade de linhagens de Streptococcus beta-hemol?ticos, ? uma prote?na ativadora do plasmig?nio composta de 414 amino?cidos com uma massa molecular de aproximadamente 47 kDa. A SK forma um complexo equimolar com o plasminog?nio. Esse complexo resultante pode converter diretamente outra mol?cula de plasminog?nio em plasmina, a protease ativa que degrada a fibrina presente nos co?gulos sangu?neos. Esta enzima ? hoje amplamente usada como agente trombol?tico no tratamento do infarto agudo do mioc?rdio e outras desordens circulat?rias. A baixa produtividade da estreptoquinase a partir das c?lulas de Streptococcus e a patogenicidade deste microorganismo s?o as principais raz?es para a explora??o da tecnologia de DNA recombinante para produ??o desta importante prote?na. Escherichia coli ? o microorganismo mais comum utilizado para produ??o de prote?nas heter?logas e o m?todo de prefer?ncia para o aumento da concentra??o de prote?nas recombinantes proporcional ? densidade de c?lulas e produ??o de produtos espec?ficos da c?lula, ? a estrat?gia em bateladaalimentada. Sendo o Brasil totalmente dependente da importa??o de biof?rmacos, uma alternativa ? estreptoquinase seria a produ??o desse biof?rmaco por meio de t?cnicas de DNA recombinante com experimentos de superexpress?o e cultivo em biorreator, purifica??o e o ensaio de atividade da prote?na estreptoquinase recombinante. Neste trabalho foram realizados cultivos de estreptoquinase de Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis grupo C (SKC) em biorreator atrav?s de t?cnicas de batelada alimentada, testando diferentes meios de alimenta??o, estrat?gias de alimenta??o e tempos de indu??o com IPTG. Ap?s definidas as melhores condi??es de cultivo a prote?na recombinante foi purificada e sua forma homog?nea foi utilizada para realiza??o dos ensaios de atividade biol?gica. A m?xima biomassa alcan?ada foi de 18,94 g/L em meio de cultura Luria - Bertani (LB) usando uma estrat?gia de alimenta??o linear na presen?a de glicose e MgSO4. Aproximadamente 21 mg de SKC homog?nea foram obtidas a partir de 2 g de c?lula ?mida usando um protocolo de purifica??o de tr?s etapas com duas colunas cromatogr?ficas. Quando comparada com o Padr?o Internacional no ensaio colorim?trico, a atividade espec?fica de SKC foi de aproximadamente 99%, mostrando que a SKC recombinante obteve uma atividade especifica muito similar ao padr?o
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Sargo, Cíntia Regina. "Aperfeiçoamento de cultivos de alta densidade celular de rE.coli utilizando glicerol como fonte de carbono". Universidade Federal de São Carlos, 2011. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4077.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2011-07-20Financiadora de Estudos e Projetos
Pneumococcal diseases are a major cause of mortality worldwide. New vaccines against Streptococcus pneumoniae are been developed. The pneumococcal surface protein A (PspA) is an important pneumococcal virulence factor and a potential vaccine candidate, therefore, a recombinant fragment of PspA gene was cloned into pET37b and the plasmid was inserted into E. coli BL21(DE3) for improved protein production in high cell density cultures (HCDC). Fed-batch is the operational mode most frequently used to obtain high cell density in recombinant E. coli cultures. Before running a high cell density culture (HCDC) of E. coli, it is usually necessary to decide whether to use glucose or glycerol as carbon source in defined or complex media, with IPTG or lactose as inducing agents. Glycerol has outstanding potential as carbon source because its assimilation does not trigger undesirable metabolite formation, even when growth takes place at high rates. However, glycerol is usually simply used as a glucose substitute in media designed for the latter as carbon source. Furthermore, most of the bioreactor induction strategies have been based on a template from molecular biology shake flask expression studies. Here, both batch and fed-batch defined culture medium formulations were modified to improve performance of the process for glycerol as growth limiting substrate. The experiments were carried out in 5 L bioreactor, using an automatically controlled exponential feeding and glycerol as carbon source. The standard defined medium formulation was modified to improve performance of the process for glycerol as growth limiting substrate and induction by both IPTG and lactose was studied. Specific growth rates up to 0.57 h-1, biomass formation yield of 0.56 g DCW/gglycerol and cellular productivities around 6.0 g (DCW)/ L h were achieved in shortened rE. coli HCDC by increasing the thiamine concentration in the medium, adding phosphate salts to the feeding medium and raising the growth phase temperature to 37°C. The performance of lactose as inducer was investigated by implementing an innovative induction strategy, which consisted of addition of a lactose pulse followed by a continuous supply of lactose mixed with glycerol in the feeding solution. The results indicated similar productivity [1.3 g (DCW)/ L h], protein maximum yield (220 mgprotein/g DCW) and concentration (26 gprotein/L) when using IPTG or lactose. These values are significantly higher than some of the best reported in the literature, confirming the efficacy of the proposed biomass formation and protein production strategy. Glycerol showed outstanding performance as carbon source, enabling high growth rates without acetate formation. Together with automatic control of the exponential feeding profile, the cultivation strategy employed resulted in higher rates of cell growth and protein production, leading to shorter cultivations with higher productivities and, consequently, lower production costs. This work is an important contribution to the field of HCDC with glycerol as carbon source and lactose as inducer.
As doenças pneumocócicas são uma das maiores causas de mortalidade mundial e por isso, o desenvolvimento de novas vacinas contra Streptococcus pneumoniae é crucial para tornar mais eficiente a prevenção contra as doenças causadas por essa bactéria. A proteína de superfície de pneumococo A (PspA) é um importante fator de virulência, sendo uma potencial candidata à antígeno vacinal. Por isso, um fragmento recombinante do gene da PspA foi clonado no plasmídeo pET37b e este foi inserido em células de E. coli BL21(DE3) para a produção da proteína em cultivos de alta densidade celular (HCDC). O modo de operação em batelada alimentada é o mais frequentemente empregado para obter altas densidades celulares em culturas de E. coli recombinante. Antes de realizar um HCDC de E. coli, é normalmente necessário decidir entre o uso de glicose ou glicerol como fonte de carbono em um meio definido ou complexo, tendo IPTG ou lactose como agentes da indução. Glicerol apresenta um excelente potencial como fonte de carbono já que sua assimilação não provoca a formação de metabólitos indesejados, mesmo quando altas velocidades de crescimento são observadas. No entanto, o glicerol é geralmente usado simplesmente como um substituto da glicose em meios de cultivo formulados tendo a última como fonte de carbono. Além disso, a maioria das estratégias de indução em biorreator tem sido baseadas em uma transposição dos estudos de indução em frascos agitados. No presente trabalho, as composições dos meios definidos empregados tanto na batelada como na alimentação foram modificadas visando obter um melhor desempenho do processo tendo glicerol como substrato limitante. Os experimentos foram realizados em biorreator de 5 L, utilizando controle automático da alimentação exponencial e glicerol como fonte de carbono. A formulação do meio definido de cultivo comumente utilizado em HCDCs foi modificada para melhorar o desempenho do processo para glicerol como substrato limitante do crescimento e estudou-se a indução com IPTG e lactose. Velocidades específicas de crescimento de até 0,57 h-1, fator de conversão de substrato a células na ordem de 0,56 g (DCW)/ gglicerol e produtividades celular em torno de 6,0 g (DCW)/L h foram obtidos em HCDC de rE. coli de curta duração devido, principalmente, ao aumento da concentração de tiamina no meio, adição de sais de fosfato no meio de alimentação e aumento da temperatura da fase de crescimento para 37ºC. O desempenho da lactose como indutor foi investigado através da implementação de uma estratégia de indução inovadora, baseada na adição de um pulso de lactose seguido por um fornecimento contínuo de lactose junto com glicerol no meio de alimentação. Os resultados indicaram produtividade celular [1,3 g (DCW)/L h], rendimento máximo de proteína (220 mgproteína/g DCW) e concentração protéica (26 gproteína/L) semelhantes ao se utilizar IPTG ou lactose. Estes valores são significativamente maiores do que alguns dos melhores relatados na literatura, confirmando a eficácia da estratégia proposta para a formação de biomassa e produção protéica. O glicerol mostrou um excelente desempenho como fonte de carbono, possibilitando altas velocidades de crescimento celular sem formação de acetato. O controle automático do perfil de alimentação exponencial, juntamente com as estratégias de cultivo empregadas, resultou em maiores velocidades de crescimento celular e produção de proteína, levando a cultivos mais curtos, com maiores produtividades e, consequentemente, menores custos de produção. Este trabalho é uma contribuição importante para estudos de HCDC com glicerol como fonte de carbono e lactose como indutor.
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Tonello, Tamiris Uana. "Influência da carga orgânica na produção de bio-hidrogênio a partir de resíduo de fecularia em reator ansbbr em batelada alimentada". Universidade Estadual do Oeste do Paraná, 2017. http://tede.unioeste.br/handle/tede/3008.
Testo completoAbstract (sommario):
Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2017-09-04T18:13:04Z
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Energy demand has been met, for the most part, by non-renewable sources of energy, mainly from fossil fuels. These fuels tend to become extinct, so that, in order to guarantee economic, social, and ecological progress,it is necessary to look for renewable alternatives for the generation of energy. Bio-hydrogen production resulting from the biological method stands out due to the possibility of its obtaining from residue. Therefore, this work has the objective of evaluating the efficiency of anaerobic sequential batch reactor with immobilized biomass (AnSBBR) for the production of bio-hydrogen from cassava starch wastewater (CSW). The AnSBBR used in the tests presents mechanical agitation system and total and useful volumes of 6.0 and 4.3 L, respectively. The reactor was kept in a controlled temperature chamber (30 °C). Four experimental conditions (I, II, III, and IV) were carried out in a fed batch with organic volumetric loads (9.0, 13.5, 18.0, and 18.0 g-total sugars L-1d-1) for cycle durations of 4; 4; 3; and 2 h, respectively.Conditions I, II, and IV were inoculated with sludge from an anaerobic reactor from CSW, and condition III was with auto-fermented inoculum. It was found that the inoculum from the anaerobic reactor of the cassava starch effluent influenced the production of biogas in AnSBBR reactors. Condition II showed total sugar conversion of 84%, hydrogen molar productivity of 35.8 mLH2 m-3d-1 and hydrogen yield related to total sugar applied and removed of 2.42 and 4.6 molH2 Kg total sugars-1, respectively. In condition III (18 g-total sugars L-1d-1 and TDH of 3 h) with auto-fermented inoculum, there was no hydrogen production; however, it presented 98.47% of total sugar conversion throughout the operation. As for the intermediate products, there was an increase of acetic, butyric, and propionic acids in the reactor. However, the lactic acid did not increase, probably due to consumption by microorganisms, except in condition IV.
A demanda energética vem sendo atendida, em sua maior parte, por fontes de energia não renováveis advindas, principalmente, de combustíveis fósseis. Esses combustíveis tendem a se extinguir, de forma que se faz necessário, para garantir os avanços econômico, social e ecológico, buscar alternativas renováveis para a geração de energia.A produção de bio-hidrogênio, resultante do método biológico, se mostra de interesse pela possibilidade da sua obtenção a partir de resíduos.Diante disso, esse trabalho teve por objetivo avaliar a influência da carga orgânica na produção de bio-hidrogênio, a partir de água residuária de fecularia de mandioca (ARF) em reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais com biomassa imobilizada (AnSBBR). O AnSBBR utilizado nos ensaios apresenta sistema de agitação mecânica e volume total e útil de 6,0 e 4,3L, respectivamente. O reator foi mantido em câmara com temperatura controlada (30 °C). Foram realizadas quatro condições experimentais (I, II, III e IV) em batelada alimentada com cargas orgânicas volumétricas de 9,0; 13,5; 18,0 e 18,0 g-carboidratos totais.L-1d-1), nos tempos de ciclo de 4; 4; 3 e 2 h, respectivamente. As condições I, II e IV foram inoculadas com lodo de um reator anaeróbio tratado termicamente, e a condição III com inóculo obtido por autofermentação da ARF. Concluiu-se que o inóculo proveniente do reator anaeróbio influenciou na produção de biogás em reatores AnSBBR. A condição II apresentou a conversão de açúcar total de 84%, a produtividade molar de hidrogênio de 35,8 molH2 m-3d-1 e o rendimento de hidrogênio em relação ao açúcar total aplicado e removido de 2,42 e 4,6 molH2 Kg-carboidratos totais-1, respectivamente. Na condição III (18 g-carboidratos totais L-1d-1e TDH de 3 h) com inóculo autofermentado não houve produção de hidrogênio; no entanto, houve conversão de açúcar total de 98,47% ao longo da operação. Quanto aos produtos intermediários, ocorreu aumento dos ácidos acético, butírico e propiônico no reator. Todavia, o ácido lático não aumentou, provavelmente devido ao consumo pelos micro-organismos, exceto na condição IV.
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Wanderley, Maria Carolina de Albuquerque. "Hidrólise enzimática de bagaço de cana de açúcar em batelada alimentada para produção de etanol por Saccharomyces cerevisiae UFPEDA 1238 em processoS SHF". Universidade Federal de Pernambuco, 2012. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/12252.
Testo completoAbstract (sommario):
Submitted by Chaylane Marques (chaylane.marques@ufpe.br) on 2015-03-12T18:38:55Z
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FACEPE
A hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar foi realizada com bagaço prétratado por explosão a vapor, com e sem deslignificação com hidróxido de sódio. Após a deslignificação, o teor de celulose na fração sólida aumentou (74,98 %) e o de lignina diminuiu (83,35 %). A hidrólise do bagaço utilizando celulases (10 FPU/g de celulose) e b-glucosidase (5 % ou 10 % v/v do volume adicionado de Celluclast 1.5L), resultou na formação de 16,79 g/L e 40,58 g/L de glicose para o bagaço nãodeslignificado (ND) e deslignificado (D), respectivamente. Na hidrólise enzimática em batelada alimentada, foram iniciados experimentos com 8 g de bagaço, e 1 g de material foi adicionado periodicamente após 12, 24 ou 48 horas. Maiores concentrações de glicose foram obtidas quando foi utilizado o intervalo de alimentação de 12 horas, apesar da conversão ser a menor dentre os três casos. A concentração de glicose alcançou 59,69 g/L quando foi utilizado material pré-tratado e deslignificado, com 12 horas de intervalo de alimentação. Fermentações dos hidrolisados foram realizadas utilizando um inóculo padronizado contendo 8 g/L de Saccharomyces cerevisiae UFPEDA 1238. As produtividades volumétricas em etanol nas fermentações dos hidrolisados dos materiais ND e D foram: 0,42 g/L.h e 0,97 g/L.h, respectivamente, ambos com intervalo de 12 horas. Apesar da recuperação em massa após a deslignificação ter sido cerca de 50%, a produção de etanol por tonelada de bagaço foi superior na fermentação do material deslignificado para todos os diferentes intervalos de alimentação. A análise de variância mostrou que a utilização do bagaço D, com intervalo de alimentação de 12 horas, foi a que apresentou o melhor resultado na produção de etanol por tonelada de bagaço.
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Teodoro, Juliana Conceição. "Influência das condições de alimentação de glicerol e ornitina na produção de ácido clavulânico por Streptomyces clavuligerus". Universidade Federal de São Carlos, 2008. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/3857.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2008-03-26Universidade Federal de Sao Carlos
The clavulanic acid (CA) is a powerful inhibitor of β-lactamases, enzymes that clives the β- lactam ring of penicillins and cephalosporins, inactivating these compounds. CA is traditionally produced by Streptomyces clavuligerus in batch and fed-batch cultivations. Considering that the products of the catabolism of easily assimilable carbon source repress the biosynthesis of secondary metabolites, including CA, its production in fed-batch mode is preferable because the control of nutrient level can be performed. In the present work the influence of glycerol and ornithine feeding on the clavulanic acid (CA) production by S. clavuligerus in batch and fed-batch cultivations was studied. Batch and fed-batch cultivations were performed at 800 rpm, 0.5 vvm and pH at 6.8. In batch experiments under different concentrations of ornithine, the maximum concentration of CA was within of a closed range between 0.46 and 0.56 g.L-1. Nevertheless, the maximum value of volumetric productivity in CA (Ppmax=13.7 mg.L-1.h-1) was obtained in the experiment with ornithine at concentration of 0.66 g.L-1, a value that is 40% higher than the Ppmax obtained in run control without ornithine. In fed-batch experiments in 5 L bioreactor, with different ornithine feeding conditions, the maximum concentration of CA varied within the limited range of 1.254 and 1.405 g.L-1. Therefore, under these experimental conditions, it can be concluded that the presence of ornithine increases the Ppmax in CA but not its maximum concentration, contradicting literature. The kinetic model considering non-associated production with CA degradation was fitted to the experimental results of the batch and fed-batch cultivations. The experimental results showed that the rate of production of CA and glycerol consumption, were directly related, condition not predicted by model, besides, its negative effect on the AC production after the feeding indicate a possible inhibition/repression effect of glycerol. With the model, it was possible to simulate conditions that the cultivations should be performed with the intention of obtaining larger production of AC. With respect to the influence of glycerol in fed-batch experiments, in the presence of ornithine at the concentration of 3.7 g.L−1 in feeding medium, the maximum CA concentration of 1.506 g.L-1 was obtained in the run BA7 showing a positive effect of the combination ornithine/glycerol in the biosynthesis of CA. In fed-batch experiments in 10-L bioreactor, with different ornithine feeding conditions, the maximum concentrations of CA were near of 1.6 g.L-1, validating the results obtained in 5-L bioreactor.
O ácido clavulânico (AC) é um potente inibidor de enzimas β-lactamases que clivam o anel β- lactâmico de antibióticos como penicilinas e cefalosporinas, tornando esses compostos inativos. O AC é tradicionalmente produzido por Streptomyces clavuligerus em cultivos operados em batelada (B) e em batelada alimentada (BA). Pelo fato dos produtos do catabolismo de fontes de carbono facilmente assimiláveis acabarem por reprimir as enzimas responsáveis pela biossíntese de metabólitos secundários, entre os quais se inclui o AC, a produção em BA é preferível, uma vez que torna possível controlar os níveis de nutrientes no caldo. No presente trabalho foi estudado a influência da alimentação de glicerol e ornitina na produção de ácido clavulânico (AC) por S. clavuligerus em cultivos em batelada e batelada alimentada operados a 800 rpm, 0,5 vvm e pH 6,8. Nos experimentos em batelada com diferentes concentrações de ornitina, as concentrações máximas de AC obtidas variaram na estreita faixa entre 0,46 e 0,56 g.L-1. Contudo, o valor máximo da produtividade volumétrica em AC (Ppmax=13,7 mg.L-1.h-1) obtida no experimento com concentração de ornitina de 0,66 g.L-1, foi 40% superior que o valor de Ppmax obtido no cultivo padrão sem adição de ornitina. Nos experimentos em batelada alimentada operados em biorreator de 5L, com diferentes concentrações de ornitina na alimentação, a concentração de AC variou entre 1,254 e 1,405 g.L-1. Portanto, sob as condições experimentais utilizadas, pode-se concluir que a presença de ornitina proporciona aumentos na Ppmax em CA, mas não sua produção máxima, contrariando trabalhos publicados recentemente na literatura. Um modelo cinético para produto não associado ao crescimento considerando degradação do AC foi ajustado aos resultados experimentais dos cultivos em batelada e batelada alimentada, a partir do qual foi possível simular condições que se deveria conduzir os cultivos em batelada alimentada com o intuito de se obter maior produção de AC. Com respeito à influência do glicerol na presença de ornitina no meio de alimentação numa concentração de 3,7 g.L−1, a concentração máxima de AC de 1,506 g.L-1 foi obtida no cultivo BA7 mostrando o efeito positivo da combinação ornitina/glicerol na biossíntese de AC. Nos experimentos em BA em biorreator de 10 L, com diferentes alimentações de ornitina, as produções máximas de AC foram próximas, em torno de 1,6 g.L-1, validando os resultados obtidos em escala de 5 L. Como principal conclusão, a presença de ornitina aumentou a produtividade volumétrica máxima em AC (Ppmax), mas não sua produção máxima, contrariando resultados anteriores publicados em literatura.
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Silva, Leonardo de Almeida Ferreira e. [UNESP]. "Exigências nutricionais e operacionais para a produção de etanol pela levedura IQ-Ar/45-1 a partir do melaço em batelada alimentada". Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2010. http://hdl.handle.net/11449/97791.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T19:17:19Z : No. of bitstreams: 1
silva_laf_me_araiq.pdf: 881872 bytes, checksum: 1ed668293818af00e17546ddfe67a5f2 (MD5)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Os resultados descritos neste trabalho para a produção de etanol utilizando-se a levedura IQ-AR/45-1, forneceram informações sobre os melhores suplementos nutricionais e melhor tamanho de inóculo para a fermentação em batelada alimentada. Dadas as variações na composição do melaço e o uso de uma nova levedura, faz-se necessário o estudo de suas exigências nutricionais em processos fermentativos. Experimentos preliminares em batelada simples mostraram que a adição de DAP diminuiu o tempo de fermentação, estimulou o acúmulo da biomassa e produção de etanol enquanto o ZnSO4.7H2O diminuiu o tempo da fermentação, e aumentou o acúmulo de etanol elevando a produtividade. A adição de MgSO4.7H2O produziu mais etanol, melhorou o rendimento alcoólico e a produtividade. Estes resultados obtidos em batelada simples foram transferidos para o sistema em batelada alimentada. A melhor vazão do melaço 20 % em ART foi de 0,40 mL.min-1 para um volume final de trabalho de 100,0 mL. O aumento da temperatura de fermentação de 34 ºC para 37 ºC em meio suplementado com DAP e ZnSO4.7H2O ou DAP e MgSO4.7H2O diminuiu o tempo da fermentação e a biomassa produzida, porém, com menor rendimento e maior produtividade de etanol. O tamanho do inóculo foi estudado com meio suplementado a 34ºC. As melhores condições foram obtidas no processo em batelada alimentada a 34ºC no qual foi utilizado melaço clarificado com ácido sulfúrico e uma quantidade de inóculo de (23,7±0,1) g.L-1 que levou a um tempo de fermentação de 5 horas. Nestas condições, o rendimento alcoólico foi de (79,1±0,7) % e a produtividade de (16,17±0,56) g.L-1 .h-1
The results of the fermentative processes for ethanol production using the yeast IQ-AR/45-1, provided information about the best nutritional supplementation and inoculum size for the batch fermentation. Due to the differences in the sugarcane molasses and the use of a new yeast strain, it was necessary to study the nutritional requirements of the new yeast. Previous experiments in batch fermentation showed that the DAP addition reduced the fermentation time, enhanced the biomass and ethanol production while the ZnSO4.7H2O reduced the fermentation time and increased both the ethanol production and productivity. The addiction of MgSO4.7H2O to the molasses increased the ethanol yield and enhanced the productivity. These results obtained in batch cultures were assayed in fed-batch fermentation. Using 20 % molasses (TRS), the best flow was 0.40 mL.min-1 for a final working volume of 100.0 mL. When molasses supplemented with DAP and ZnSO4.7H2O or DAP and MgSO4.7H2O was used in the fed-batch experiments, the raise in the temperature from 34 ºC to 37 ºC led to decreases in the fermentation time, production of biomass, and ethanol yield followed by increases in ethanol productivity. The best inoculum size to the ethanol fermentation was (23.7±0.1) g.L-1 which led to a yield of (79.1±0.7) % and productivity of (16.17±0.56) g.L-1 .h-1
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Silva, Leonardo de Almeida Ferreira e. "Exigências nutricionais e operacionais para a produção de etanol pela levedura IQ-Ar/45-1 a partir do melaço em batelada alimentada /". Araraquara : [s.n.], 2010. http://hdl.handle.net/11449/97791.
Testo completoAbstract (sommario):
Resumo: Os resultados descritos neste trabalho para a produção de etanol utilizando-se a levedura IQ-AR/45-1, forneceram informações sobre os melhores suplementos nutricionais e melhor tamanho de inóculo para a fermentação em batelada alimentada. Dadas as variações na composição do melaço e o uso de uma nova levedura, faz-se necessário o estudo de suas exigências nutricionais em processos fermentativos. Experimentos preliminares em batelada simples mostraram que a adição de DAP diminuiu o tempo de fermentação, estimulou o acúmulo da biomassa e produção de etanol enquanto o ZnSO4.7H2O diminuiu o tempo da fermentação, e aumentou o acúmulo de etanol elevando a produtividade. A adição de MgSO4.7H2O produziu mais etanol, melhorou o rendimento alcoólico e a produtividade. Estes resultados obtidos em batelada simples foram transferidos para o sistema em batelada alimentada. A melhor vazão do melaço 20 % em ART foi de 0,40 mL.min-1 para um volume final de trabalho de 100,0 mL. O aumento da temperatura de fermentação de 34 ºC para 37 ºC em meio suplementado com DAP e ZnSO4.7H2O ou DAP e MgSO4.7H2O diminuiu o tempo da fermentação e a biomassa produzida, porém, com menor rendimento e maior produtividade de etanol. O tamanho do inóculo foi estudado com meio suplementado a 34ºC. As melhores condições foram obtidas no processo em batelada alimentada a 34ºC no qual foi utilizado melaço clarificado com ácido sulfúrico e uma quantidade de inóculo de (23,7±0,1) g.L-1 que levou a um tempo de fermentação de 5 horas. Nestas condições, o rendimento alcoólico foi de (79,1±0,7) % e a produtividade de (16,17±0,56) g.L-1 .h-1Abstract: The results of the fermentative processes for ethanol production using the yeast IQ-AR/45-1, provided information about the best nutritional supplementation and inoculum size for the batch fermentation. Due to the differences in the sugarcane molasses and the use of a new yeast strain, it was necessary to study the nutritional requirements of the new yeast. Previous experiments in batch fermentation showed that the DAP addition reduced the fermentation time, enhanced the biomass and ethanol production while the ZnSO4.7H2O reduced the fermentation time and increased both the ethanol production and productivity. The addiction of MgSO4.7H2O to the molasses increased the ethanol yield and enhanced the productivity. These results obtained in batch cultures were assayed in fed-batch fermentation. Using 20 % molasses (TRS), the best flow was 0.40 mL.min-1 for a final working volume of 100.0 mL. When molasses supplemented with DAP and ZnSO4.7H2O or DAP and MgSO4.7H2O was used in the fed-batch experiments, the raise in the temperature from 34 ºC to 37 ºC led to decreases in the fermentation time, production of biomass, and ethanol yield followed by increases in ethanol productivity. The best inoculum size to the ethanol fermentation was (23.7±0.1) g.L-1 which led to a yield of (79.1±0.7) % and productivity of (16.17±0.56) g.L-1 .h-1
Orientador: Cecília Laluce
Coorientador: Reinaldo Marchetto
Banca: Leinig Antonio Perazolli
Banca: Douglas Wagner Franco
Mestre
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Gomes, Elenice Mendes Silva. "Influência das concentrações de açúcares nos mostos sobre o desempenho da fermentação etanólica conduzida em batelada alimentada com vazão variável de alimentação". Universidade Federal de Alagoas, 2011. http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/1202.
Testo completoAbstract (sommario):
This study aimed to evaluate the influence of concentrations of sugars in the must, on the performance of ethanol fermentation conducted in fed batch with variable flow of power to define the best concentrations of ART in the must (juice, molasses and mixed) that lead to improved efficiencies and productivity in ethanol fermentation.In the preparation of mash mix were used the following proportions (20% molasses + 80% broth, 40% molasses + 60% broth, 50% molasses + 50% broth, 60% molasses + 40% broth, 80% molasses + 20% broth ). The profile power was declining, varying the flow rate from 0.75 to 0.25 Lh-1, with time filling the fermenter 3 hours for all tests, ranging from 30 to 30 minutes to feed flow wort in fermenter 4L workload (3 liters of wine and 1 liter of inoculum), evaluating diferente concentrations of ART in three types of wine studied. We evaluated performance parameters such as fermentation and process efficiencies and productivity in ethanol. Musts were quantified in pH, sulfuric acid, Brix and ART.In the middle fermented (wine), pH, acidity, residual sugar and ethanol content and quantity of cells. The kinetic profile was defined by quantifying the concentrations of cells, substrate and ethanol (in 1 hour). The figures in this study as a starting point for industrial use are 16 to 18 Brix (ART 114.25 to 125.86 g / L), 16 to 18 ° Brix (ART 127.70 to 141.24 g / L) and around 16 ° Brix (ART 113.68 g / L to 123.30), respectively, for juice of molasses, juice and mix (juice + molasses).The fermentation efficiencies were 77.17 to 90.30% for grape juice, from 74.4 to 86.51% for wine and mixed wine from 61.84 to 84.06 for molasses. Yields were obtained from 6.85 to 8.21 g / Lh for wine broth, 5.90 to 7.77 g / Lh for wine mixed and 4.04 to 6.72 g / Lh for grape molasses. These tracks serve to subsidize recommended as a starting point, the conduct of industrial ethanol fermentation conducted in fed batch with variable flow supply, since the conditions for conducting the tests, as well as the raw materials used in the preparation of musts were similar to those used industrially.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Este estudo objetivou avaliar a influência das concentrações de açúcares nos mostos, sobre o desempenho da fermentação etanólica conduzida em batelada alimentada com vazão variável de alimentação, para a definição das melhores concentrações de ART nos mostos (de caldo, de melaço e misto) que conduzam a melhores eficiências de fermentação e produtividade em etanol. Na preparação do mosto misto foram utilizadas as seguintes proporções (20% melaço + 80% caldo, 40% melaço + 60% caldo, 50% melaço + 50% caldo, 60% melaço + 40% caldo, 80% melaço + 20% caldo). O perfil de alimentação foi decrescente, variando-se a vazão de 0,75 a 0,25 L.h-1, com tempo de enchimento do fermentador de 3 horas para todos os ensaios, variando-se de 30 em 30 minutos a vazão de alimentação de mosto, em fermentador de 4L de volume de trabalho (3 litros de mosto e 1 litro de inoculo), avaliando-se diferentes concentrações de ART nos 3 tipos de mosto estudados. Foram avaliados parâmetros de desempenho, como eficiências fermentativa e de processo e produtividade em etanol. Nos mostos foram quantificados pH, acidez sulfúrica, Brix e ART. No meio fermentado (vinho), pH, acidez, Açúcares Residuais e teor de etanol e quantidade de células. O perfil cinético foi definido, quantificando-se as concentrações de células, substrato e etanol (em intervalos de 1 hora). Os valores indicados neste estudo, como ponto de partida para utilização industrial, são Brix de 16 a 18 (ART 114,25 a 125,86 g/L), de 14 a 18 °Brix (ART de 112,90 a 141,24 g/L) e próximo de 16 °Brix (ART de 113,68 g/L a 123,30), respectivamente para mostos de melaço, caldo e misto (caldo + melaço). As eficiências de fermentação foram: 77,17 a 90,30%, para mosto de caldo, 74,4 a 86,51% para mosto misto e 61,84 a 84,06 para mosto de melaço. As produtividades obtidas foram 6,85 a 8,21g/L.h, para mosto de caldo, 5,90 a 7,77g/L.h para mosto misto e 4,04 a 6,72g/L.h para mosto d melaço. Estas faixas recomendadas servem para subsidiar, como ponto de partida, a condução da fermentação etanólica industrial conduzida em batelada alimentada com vazão variável de alimentação, visto que as condições de condução dos ensaios, assim como as matérias-primas utilizadas na preparação dos mostos, foram semelhantes às utilizadas industrialmente.
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Iamamoto, Cristina Yuriko. "Remoção de nitrogênio de águas residuárias com elevada concentração de nitrogênio amoniacal em reator contendo biomassa em suspensão operado em bateladas seqüenciais e sob aeração intermitente". Universidade de São Paulo, 2006. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-16102006-072507/.
Testo completoAbstract (sommario):
O reator em batelada seqüencial com biomassa em suspensão foi submetido a concentrações de N-amoniacal de 125, 250 e 500 mg N/L e em condições de oxigênio dissolvido (OD) no reator de 2 mg 'O IND.2'/L, em ciclos de 2h/2h de anóxico/aeróbio. Em todas as fases, o reator foi operado como batelada alimentada. Na condição de 125 mg N/L obteve-se eficiência de remoção de 87% de N, tendo o nitrato sido o principal produto da nitrificação. Na condição de 250 mg N/L, obteve-se eficiência de remoção de N de 84%, com predominância de nitrito como principal produto da nitrificação e com ocorrência de nitrificação e desnitrificação simultânea durante os dois primeiros ciclos aeróbios. Na condição de 500 mg N/L, as condições de concentração de OD de 2 mg 'O IND.2'/L e aeração intermitente a cada 2h não foram suficientes para promover a remoção total de nitrogênio amoniacal. Foram feitas alterações: ciclos de 2h anóxico e 9h aeróbios, com concentração média de 2,8 mg 'O IND.2'/L, que resultaram em eficiências de remoção de N de 94%, com predominância de nitrito. Foram isoladas cepas desnitrificantes com similaridade de 97% para Thauera mechernichensis e Thauera sp. 27 nas condições operacionais de 125 e 250 mg N/L e de 99% para Ochrobactrum anthropi e Ochrobactrum tritici, na condição operacional de 500 mg N/L. O longo tempo de operação resultou na diminuição da população de bactérias oxidantes de nitrito, podendo ter sido uma das causas que contribuiu para que se criassem condições que levariam à nitrificação via nitrito na concentração de 500 mg N/L. O sucesso na prevenção da inibição do processo por amônia livre foi atribuído à adoção das condições operacionais do reator, que foi operado sob aeração intermitente e batelada alimentada.The sequential batch reactor with suspended bioma was subjected to ammonium concentrations of 125, 250 and 500 mg N/L, oxygen dissolved (OD) concentrations of 2 mg 'O IND.2'/L, 2h/2h of anoxic/aerobic steps. The reactor was operated under fed-batch feeding. At the operational condition of 125 mg N/L, the mean nitrogen removal efficiency of 87% was obtained and nitrate was the main nitrification product. At operational condition of 250 mg N/L, was gotten nitrogen removal efficiencies of 84% and nitrite was the predominant form of nitrogen and simultaneous nitrification and denitrification occurred during the two first aerobic steps of the cycle. At 500 mg N/L, the operating conditions imposed to the reactor (OD concentrations of 2 mg 'O IND.2'/L and intermittent aeration of 2h) did not lead to complete nitrification during the aerated steps, thus affecting nitrogen removal. The conditions were altered increasing the aerated steps to 9 hours, with OD concentration of 2,8 mg 'O IND.2'/L, and keeping the duration of the anoxic steps in 2 hours. Under such conditions, the mean nitrogen removal efficiency attained 94% and nitrite was the predominant oxidized nitrogen specie. It was isolated denitrifiers with similarity of 97% for Thauera mechernichensis and Thauera sp. 27 at the operational conditions of 125 and 250 mg N/L and of 99% for Ochrobactrum anthropi and Ochrobactrum tritici, at operational condition of 500 mg N/L. The long term operation resulted in the decrease of nitrite oxidizers populations and this was probably the main factor contributing for the creation of conditions for the partial nitrification via nitrite to prevail during the operation at ammonium concentration of 500 mg N/L. The success in preventing free ammonia inhibition was attributed to the adoption of intermittent aeration and fed batch operation.
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Escallón, Ana María Vélez. "Produção de penicilina G acilase por organismos geneticamente modificados". Universidade Federal de São Carlos, 2013. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/3942.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2013-09-17Universidade Federal de Minas Gerais
Penicillin G acilase (PGA) is a key enzyme in the industrial production of β-lactamic antibiotics. In this work, it was studied the production of PGA from Escherichia coli by recombinant E. coli and from Bacillus megaterium by recombinant B. megaterium. In E. coli, the enzyme accumulates in the periplasmic cell space, B. megaterium secretes PGA, what may reduce downstream costs. With E.coli, the study has begun at the expression step. Using a donated recombinant microorganism, it was studied, in shake flasks cultures, the influence of temperature (ranging from 18 to 28°C) during induction phase in the PGA production. High level expression of PGA E. coli was detected at 20°C, which was 4-fold superior than the volumetric enzymatic activity reached at 28°C. Fed-batch cultures were conducted with glycerol as carbon source, using both defined and complex media as well as IPTG and lactose as inducers. Final biomass concentrations of 100 gDCW/L and 120 gDCW/L and enzymatic activity 210000 and 80000 IU/L were achieved, for complex and defined media, respectively. The study with B. megaterium was initiated isolating the pac gene, encoding for PGA from B. megaterium ATCC14945, which was after cloned into the pLipAhp expression plasmid, together with the promoter gene and a gene codifying antibiotic resistance. This construct (pga-pLipAhp) was used to transform three different B. megaterium strain protoplasts, aiming studies to determine the best expression host in terms of PGA production. The tested strains, B. megaterium PV361, QM B1551 and ATCC 14945, have respectively shown about 95%, 95% and 10% plasmidial stability, after eight consecutive growths. The best PGA production was detected in PV361. Study of thermal and pH stability with the purified enzyme showed that PGA has a half-life of 5 min at 60° C, 20 min at 50° C, keeping 100% of activity for 1h at pH 10.0 and up to 8 h at pH 5.0. The values of temperature and pH for maximum PGA activity are 37° C and 8.0, respectively. The enzyme was stable at least for 5 hours in these conditions, with Michaelis-Menten estimated as Km=8.8 μM. A systematic study was developed to search the best condition to obtain the highest level of B.megaterium PGA production by recombinant B.megaterium. Media compositions for biomass and PGA production were evaluated using a genetic algorithm. The screening was carried out in 96 microtiter deep well plates, starting as a minimal medium and studying the concentration of 12 defined components. In 7 generations, 240 different kinds of media were tested for production and secretion and a 10-fold increase in PGA production and 5-fold increase in biomass compared to the previously used minimal medium could be achieved. It was scaled-up to shaker flasks obtaining 3-fold in PGA production and 1.8-fold in biomass. Later, it was scaled-up to bioreactors obtaining 3-fold in biomass and 8-fold in PGA production. Using glycerol as carbon source, it was tested different complex amino acids sources, using flask cultures. The best medium was scale-up in a 5 L bioreactor, in a batch culture with pulses. The highest production of PGA of recombinant B. megaterium achieved was 105600 IU/L and 36 gDCW/L.
Penicilina G Acilase (PGA) é enzima chave na produção industrial de antibióticos β- lactâmicos. Neste trabalho, foram estudadas as produções de PGA de Escherichia coli produzida por E.coli recombinante e de Bacillus megaterium produzida por B. megaterium recombinante. No primeiro, esta é acumulada no espaço periplasmático, o segundo secreta a enzima, o que pode reduzir grandemente custos de recuperação da enzima, pois não requer rompimento celular. Para E.coli, o estudo foi iniciado na etapa de expressão. Utilizando E.coli recombinante doada, foi realizado um estudo em frascos agitados da influência da temperatura (entre 18 e 28°C), durante a fase de indução, na expressão de PGA, que mostrou haver altos níveis de expressão de enzima a 20°C, com atividade volumétrica 4 vezes superior à obtida a 28°C. Foram realizados então cultivos a 20°C, em biorreator, em batelada alimentada, com glicerol como fonte de carbono, usando meio definido ou complexo, com IPTG ou lactose como indutores. Foram atingidas concentrações de biomassa finais de 100 gms/L e 120 gms/L, e atividades enzimáticas de 210000 e 80000 UI/L para meios complexo e definido, respectivamente. Para B. megaterium, o gene pac, que codifica PGA de B. megaterium ATCC14945 foi isolado e clonado no plasmídeo pLipAhp, juntamente com um gene promotor e outro codificando resistência a antibiótico (para seleção da linhagem clonada). Essa construção (pga-pLipAhp) foi usada para transformar três linhagens de protoplastos de B. megaterium, com o objetivo de determinar o melhor hospedeiro para a expressão de PGA recombinante. Foram testadas as linhagens: B. megaterium PV 361, QM B1551 e ATCC 14945, obtendo-se 95%, 95% e 10%, respectivamente, de estabilidade plasmidial, após 8 cultivos consecutivos. A melhor produção de PGA foi detectada em PV 361. Estudo de estabilidade térmica e de pH com a enzima purificada mostrou que PGA possui um tempo de meia vida de 5 min a 60°C, 20 min a 50°C, mantém 100% de atividade por 1 h, a pH 10 e por 8 horas, a pH 5. A temperatura e pH de atividade máxima é 37°C e 8,0, respectivamente, com Km=8.8 μM, com manutenção de 100% de atividade, no mínimo por 5 horas, nessas condições. Um estudo sistemático foi desenvolvido para obter um alto rendimento na produção de PGA de B. megaterium por B.megaterium recombinante. Busca da melhor composição de meio para biomassa e produção de PGA foi feita usando o algoritmo genético. A busca foi desenvolvida em placas de 96 poços, iniciando com um meio mínimo, com 12 componentes definidos. Em 7 gerações, 240 tipos de meio foram testados para a produção e secreção, conseguindo-se um incremento de 10 vezes na produção de PGA e de 5 vezes na produção de biomassa, comparando-se com o meio mínimo controle. Escalonamento para frascos agitados permitiu aumento de 3 vezes na produção de PGA e de 1.8 vezes na produção de biomassa. Escolhendo-se glicerol como fonte de carbono, foram testadas diferentes fontes complexas de aminoácidos. O meio que conduziu ao melhor resultado foi usado em cultivos em biorreator em batelada, 5L, onde se obteve como máxima produção de PGA recombinante de B. megaterium 105600 UI/L, com 36 gms/L de massa celular.
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Barros, Emanuel Meneses. "Ethanol production by simultaneous saccharification and fermentation from cashew apple bagasse pre-treated with acid-alkali". Universidade Federal do CearÃ, 2015. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=15733.
Testo completoAbstract (sommario):
Neste trabalho foi estudadaaproduÃÃo de etanol por processos de SacarificaÃÃo e FermentaÃÃo SimultÃneas (SSF) usando o bagaÃo de caju prÃ-tratado com Ãcido-Ãlcali (CAB-OH) como matÃria-prima. Nos processos de SSF foi utilizada a levedura KluyveromycesmarxianusATCC36907e o complexo enzimÃtico Celluclast 1.5L (30 FPU.gcelulose-1). Os experimentos foram conduzidos em Erlenmeyers de 250 mL com 100 mL de meio SSF (tampÃo citrato de sÃdio 50 mMapH 4,8; suplementado com 1 g/L de extrato de levedura e 1 g/L de sulfato de amÃnio, e a carga de CAB-OH desejada em %m/V), a concentraÃÃo inicial de cÃlulas de 5 g/L, temperatura de 40ÂC e rotaÃÃo de 150 rpm. Primeiramente, um processo em batelada foi realizado para avaliar a necessidade de suplementaÃÃo com a enzima celobiase (NS50010âNovozymes) com atividade de 60 CBU/gcelulose-1. O processo SSF conduzido com a suplementaÃÃo decelobiaseobteveuma maior produÃÃo mÃxima de etanol (30 g/L) e maior eficiÃncia (93%) em relaÃÃo ao nÃo-suplementado, sendo os estudos posteriores conduzidos com as enzimas celulases e celobiases. Em seguida, realizou-se o estudo da avaliaÃÃo da carga de CAB-OH (7,5, 10, 15 e 20 %m/V), em processos sem prÃ-sacarificaÃÃo (SSF) e comprÃ-sacarificaÃÃo(PSSF). A maiorconcentraÃÃo de etanol (58 g/L)ocorreu nos processos SSF com carga de 15%, sendo esse tambÃm o de maior produtividade, e PSSF com carga de 20%, nÃo apresentando diferenÃa significativa na produÃÃo mÃxima de etanol entre os dois processos. No entanto, osprocessos SSF e PSSFusando 10% CAB-OH apresentaram a maioreficiÃncia (98%)e rendimento global em etanol do estudo (40gEtanol/KgCAB).Posteriormente, foram realizadas estratÃgias de alimentaÃÃo, em conjunto com processos SSF, de forma a eliminar efeitos inibitÃrios presentes em processos em batelada com elevadas cargas de sÃlidos. Foram avaliadas estratÃgias de alimentaÃÃo de substrato: duas com carga inicial de 10% e atingindo 20% (uma com duas alimentaÃÃes e outra com quatro) e uma com carga inicial de 15% e final de 25% (quatro alimentaÃÃes). Todos os processos, exceto os de carga de 7,5%, apresentaram %Vetanol/VsoluÃÃo acima de 4% e os processos em batelada alimentada atingiram a maior produÃÃo de etanol do estudo(68g/L). Os processos com carga inicial de 10 % e final de 20 % apresentaram uma maior eficiÃncia (81 %), porÃm o processo que apresentou maior produtividade foi com carga inicial de 15% e final de 25% (2,4 g/L.h), e tambÃm rendimento global em etanol elevado (32 gEtanol/KgCAB), de forma que esse foi o processo com melhores resultados do presente estudo. Com isso, o CAB-OH se mostrou um substrato promissor para a produÃÃo de etanol por processos SSF e PSSF, conduzidosem batelada e batelada alimentada, utilizando elevadas cargas de sÃlidos.In this work was studied ethanol production from cashew apple bagasse after acid followed by alkali pretreatment (CAB-OH) using theSimultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) processes. In SSF process was utilized the yeast Kluyveromycesmarxianus ATCC36907and the enzymatic complex Celluclast1.5L (30 FPU.gcellulose-1). The assays were conducted in 250mL Erlenmeyer flasks with 100mL of culture medium (sodium citrate buffer 50mM pH 4.8, supplemented with yeast extract 1 g/L and ammonium sulfate 1 g/L and the desired bagasse concentration in %w/v), the initial cells concentration was 5 g/L, the temperature was 40ÂC and 150rpm of rotation. First, a batch process was performed to evaluate the enzymatic supplementation of culture medium with cellobiase (NS50010-Novozymes) with an activity of 60 CBU.gcellulose-1. The supplemented process with cellobiase had the highest ethanol production (30 g/L) and ethanol efficiency (93%) than the non-supplemented and the subsequent studies were performed with supplementation. After, was realized the evaluation of CAB-OH load (7.5, 10, 15 e 20%w/V) in processes with (PSSF) and without pre-saccharification (SSF). The highest ethanol production corresponded to SSF processes with bagasse load of 15%, this being also the highest productivity, and PSSF with bagasse concentration of 20% and these processes were statistic similar within the standard deviation of the samples in relation to ethanol production. However, the SSF and PSSF processes with 10% of dry matter had the highest efficiency (98%) and yield feedstock in ethanol of study (32gEthanol/KgCAB). After, feeding strategies with SSF processes have been made to eliminate inhibitory effects in batch processes with high loadings of solids. There were evaluated feeding strategies: two with initial CAB-OH load of 10% and 20% in the end (a strategy with two feeds and one with four) and another with initial load of 15% and final of 25% (with four feeds). All processes, with the exception of 7.5% load, had %VethanolVsolution-1 above 4% and the fed batch processes reached a similar ethanol production (68 g/L), towering in 17% the ethanol concentration compared to batch process with load of 20%. All processes, with the exception of 7.5 % load, had %Vethanol/Vsolution above 4% and the fed batch processes reached the highest ethanol production of study (68 g/L). The processes with initial load of 10 % and final of 20 % reached a higher efficiency (81 %), but the process that reached the highest productivity was the process with the initial load of 15 % and final of 25 % (2,4 g/L.h), and high ethanol global yield too (32 gEthanol/KgCAB), so this process achieved the best results of present study. Based on the results presented, CAB-OH showed a promising substrate for ethanol production by SSF and PSSF processes, conducted by batch and fed batch method, using high loadings of solids.
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Costa, Marcelo Augusto de Souza. "Efeito do sistema de fermentação, da adição de etanol ao tratamento ácido e da contaminação por Lactobacillus sp na produção de etanol". Universidade Federal de São Carlos, 2017. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9342.
Testo completoAbstract (sommario):
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The fermentation is one of the most critical steps of the fuel ethanol production. Some factors directly influence the fermentation efficiency, such as the fermentation system, the selected yeast and the bacterial contamination, especially from the genus Lactobacillus. For the control of the contamination, the industries apply antibiotics and biocides, however, these products can result in increased cost and environmental problems for the industry. The use of the acid treatment (sulphuric acid solution, pH 2.0) of the cells between the cycles of fermentation is not always effective to combat the bacterial contamination. In this context, the present study aimed to evaluate the effect of fermentation system – simple batch and fed batch – on the contamination of the sugarcane juice with Lactobacillus sp, in a cell-recycled fermentation with the selected yeast strain of S. cerevisiae PE-2. Following, the effect of ethanol addition to the acid treatment was evaluated to control the bacterial growth in fed-batch system with cell recycle. In the fed-batch system, a higher ethanol production and efficiency was verified, as well as a higher logarithmic variation of the yeast growth. The bacterium L. fermentum was more harmful to the fermentation than L. plantarum, resulting in more sugar left in the fermented must and lower fermentative efficiency, in both systems. The effect of contaminations in the single batch system was higher than in the fed-batch system especially since the substrate feeding allowed a better yeast development, which could be more competitive with the contaminant bacterium. Regarding the modification in the acid treatment performed between the fermentative cycles, only with the acid treatment, the population of L. fermentum reduced almost 3 log cycles at the end of the sixth fermentative cycle, however, when 5% of ethanol was added to the acid solution, the bacterium lost completely the cell viability right after the first fermentative cycle. There was no alteration in the ethanol production in the fermentation contaminated with L. fermentum, comparing the cell treatments with and without the addition of 5% ethanol. The acid treatment + 5% ethanol was able to reduce the population of L. fermentum without impact to the fermentative efficiency and with a low residual sugar concentration in the fermentative must (around 4 g/100 mL), at the end of six ninehour fermentative cycles, in fed-batch system.
A fermentação é uma das etapas mais críticas do processo de produção de etanol combustível. Alguns fatores influenciam diretamente na eficiência fermentativa, como por exemplo, o sistema de fermentação utilizado, a linhagem selecionada empregada e a contaminação por bactérias, especialmente as do gênero Lactobacillus. Para controle das bactérias, as indústrias aplicam antibióticos e biocidas, porém, esses produtos podem acarretar aumento de custo e problemas ambientais para a indústria. O tratamento ácido (solução de ácido sulfúrico, pH 2,0) do fermento empregado entre os ciclos fermentativos nem sempre é eficaz para combater a contaminação bacteriana. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivos inicialmente avaliar o efeito do sistema de fermentação -batelada simples e batelada alimentada - sobre a contaminação do mosto de caldo de cana com as bactérias Lactobacillus, em fermentação com seis reciclos celulares conduzida pela levedura industrial Saccharomyces cerevisiae PE-2. Em seguida avaliou-se o efeito da adição de etanol ao tratamento ácido para o controle do crescimento de L. fermentum, em fermentação em batelada alimentada com reciclo celular. Em sistema de batelada alimentada, verificou-se maior produção de etanol, maior eficiência fermentativa e maior variação logarítmica de crescimento da levedura. A bactéria L. fermentum foi mais prejudicial à fermentação do que L. plantarum, resultando em maior sobra de açúcar no meio fermentado e menor eficiência fermentativa, nos dois sistemas. O efeito das contaminações no sistema de batelada simples foi maior do que no sistema de batelada com alimentação especialmente pelo fato de a alimentação permitir um maior desenvolvimento da levedura, que pode assim competir em melhor condição com a bactéria contaminante. Em relação à modificação do tratamento das células entre os ciclos fermentativos, só com o tratamento ácido, a população de L. fermentum reduziu quase 3 ciclos log ao final do sexto ciclo fermentativo, no entanto, quando se adicionou 5% de etanol à solução ácida, a bactéria perdeu completamente a viabilidade celular já ao final do primeiro ciclo fermentativo com o tratamento. Não houve alteração na produção de etanol na fermentação contaminada com L. fermentum, comparando-se os tratamentos celulares com e sem adição de 5% de etanol. O tratamento ácido + 5% de etanol foi capaz de reduzir a população de L. fermentum sem causar impacto à eficiência fermentativa, e com uma concentração de ART residual baixa (cerca de 4 g/100 mL), ao final de 6 ciclos fermentativos de 9 horas, em sistema de batelada alimentada.
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Morcelli, Allan Valcareggi. "Avaliação da influência da utilização do modo de operação de batelada alimentada na produção de metabólitos por Klebsiella pneumoniae utilizando glicerol residual da indústria do biodiesel como substrato". reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2015. http://hdl.handle.net/10183/130154.
Testo completoAbstract (sommario):
Em um mundo no qual uma crescente demanda por energia deve ser suprida, surgem preocupações referentes à sustentabilidade das fontes energéticas disponíveis, uma vez que as mudanças climáticas, aliadas aos fatores econômicos vinculados à obtenção de energia por diferentes fontes estimulam a avaliação de oportunidades na melhoria da estabilidade energética global. Estimulada por apresentar benefícios ambientais e, sobretudo, por tratar-se de um processo que utiliza fontes biológicas renováveis, a produção mundial de biodiesel vem crescendo. O notável aumento da disponibilidade de glicerol no mercado mundial é justificado pelo grande crescimento desta indústria, na qual ocorre sua produção como subproduto. Por não poder ser utilizado para fins alimentícios ou cosméticos sem purificação adicional, o uso de glicerol de baixo grau de pureza oriundo da produção de biodiesel torna-se um enorme desafio. Diante deste panorama, a rota biológica de transformação do glicerol apresenta-se como uma alternativa vantajosa em comparação à síntese química. Entre os microrganismos capazes de metabolizar glicerol a produtos de interesse industriais, Klebsiella pneumoniae vem recebendo crescente atenção. Trata-se de uma bactéria anaeróbia facultativa metabolicamente versátil, a qual vem sendo largamente investigada como produtora de 1,3-propanodiol (1,3-PDO), 2,3-butanodiol (2,3-BDO) e etanol, em adição a ácidos orgânicos. Neste trabalho, a linhagem de bactéria Klebsiella pneumoniae BLh-1 foi avaliada quanto à influência da utilização do modo de operação de batelada alimentada (operado utilizando-se um perfil de alimentação exponencial de glicerol bruto) no pool de metabólitos produzidos sob condições de anaerobiose. Um meio sintético previamente otimizado foi utilizado, testando-se velocidades específicas de crescimento empregadas de 0,035, 0,07 e 0,105 h-1. Foi verificada a produção consistente de 1,3-propanodiol e de etanol para todos os níveis testados de velocidades específicas de crescimento, ocorrendo aumento nas produtividades de 1,3-PDO observadas em todos os testes em batelada alimentada em relação aos experimentos em batelada. Não foi observada a formação de 2,3-butanodiol em nenhum dos cultivos. Os experimentos utilizando velocidade específica de crescimento de 0,105 h-1 foram considerados os mais satisfatórios sob o ponto de vista operacional diante da proposta deste trabalho, uma vez que foi possível conduzir o cultivo em batelada-alimentada mantendo concentrações residuais de glicerol baixas por um longo período. A formação de 1,3-PDO ocorreu ao longo de todo o experimento, atingindo concentração máxima de 38,52 g·L-1 ao final de 27 h. Comportamento semelhante foi observado para a produção de etanol, que alcançou concentração final de 13,22 g·L-1. Ocorreu acúmulo acentuado de glicerol após 21 h e concentrações finais de ácido acético e de ácido lático foram de 17,27 g·L-1 e de 7,78 g·L-1, respectivamente. Foram observados valores crescentes de conversões para 1,3-propanodiol e etanol ao longo do tempo, alcançando valores finais de 0,56 g·g-1 e 0,18 g·g-1, respectivamente. Sugere-se que a condução do processo em batelada alimentada gerou condições para que a rota metabólica do microrganismo fosse deslocada para a produção destes dois metabólitos. Os valores de produtividade para estes produtos variaram ao longo do tempo, apresentando valores finais de 1,43 g·L-1·h-1 para 1,3-PDO e de 0,49 g·L-1·h-1 para etanol.In a world where a growing demand for energy must be supplied, there are concerns regarding the sustainability of energy sources, since current climate changes, combined with economic factors linked to obtaining energy from different sources stimulate assessing opportunities in improving overall energy stability. Stimulated by present environmental benefits and, above all, due to the use of renewable biological sources, biodiesel world production has increased over the last years. The remarkable increase in glycerol availability on the world market is justified by the great growth of this industry, in which production occurs as a byproduct. Since it cannot be used for food or cosmetic purposes without further purification, the use of glycerol of low purity derived from the production of biodiesel becomes a huge challenge. In light of this, the biological route of transformation of glycerol presents itself as an attractive alternative compared to chemical synthesis. Among the microorganisms able to metabolize glycerol to products of industrial interest, Klebsiella pneumoniae has received increased attention. It is a facultative anaerobic, metabolically versatile bacterium, which has been widely investigated in the production of 1,3-propanediol (1,3-PDO), 2,3-butanediol (2,3-BDO) and ethanol in addition to organic acids. In this work, the strain Klebsiella pneumoniae BLh-1 was evaluated for the influence of the use of fed batch (operated using an exponential feeding profile of crude glycerol) in the pool of metabolites produced under anaerobic conditions. A previously optimized synthetic medium was used, and specific growth rates of 0.035, 0.07 and 0.105 h-1 were tested. Consistent production of 1,3-propanediol and ethanol was observed for all tested levels of specific growth rates, with increased yields of 1,3-PDO at all levels compared to batch experiments. Formation of 2,3-butanediol was absent in all cultivations. Experiments using specific growth rate of 0.105 h-1 were considered the most satisfactory from the operating standpoint, considering the proposal of this work, since it was possible to conduct fed-batch cultivation maintaining low residual glycerol concentrations over a long period. The formation of 1,3-PDO occurred throughout the experiments, reaching maximum concentration of 38.52 g·L-1 at the end of 27 h. Similar behavior was observed for ethanol production, which achieved final concentration of 13.22 g·L-1. There was considerable accumulation of glycerol after 21 h and final concentrations of acetic acid and lactic acid were 17.27 g·L-1 and 7.78 g·L-1, respectively. Increasing conversion values were observed for 1,3-propanediol and ethanol over time, reaching final values of 0.56 g·g-1 and 0.18 g·g-1, respectively. It is suggested that carrying out the fermentation process under fed-batch operation generated a shift in metabolism towards the production of these two metabolites. Productivity values for these products varied over time, with final values of 1.43 g·L-1·h-1 for 1,3-PDO and 0.49 g·L-1·h-1 for ethanol.
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Ribeiro, Marcelo Perencin de Arruda. "Operação ótima de reator para síntese enzimática de ampicilina com cristalização simultânea dos produtos". Universidade Federal de São Carlos, 2007. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/3849.
Testo completoAbstract (sommario):
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Previous issue date: 2007-03-05Universidade Federal de Minas Gerais
Nowadays, industrial production of semi-synthetic penicillins requires low temperatures, organochloride solvents and yields a great amount of non-recyclable wastes. During the last decades, concerns about environmental impacts have increased, as well as the environmental legislation restrictions. Thus, the pursuit of cleaner routes has been encouraged. Enzymatic synthesis of these antibiotics, using penicillin G acylase (PGA) as biocatalyst, may be carried out at mild temperatures and pH, and is an environmentalfriendly route, alternative to the chemical synthesis. However, the low yields of the enzymatic process are still a drawback for their industrial implementation. An enzymatic semi-batch reactor using aqueous-precipitated medium is a promising approach to improve process efficiency. Yet, finding the optimal operation condition of the reactor is still a challenge, in order to make the enzymatic route economically competitive. This thesis addresses this issue, focusing on several aspects of the enzymatic synthesis of ampicillin. The comprehension of the reaction mechanism, still not a consensus in the literature, was improved especially with respect to the role of the beta-lactam nucleus during the formation of the acyl-enzyme intermediate, which has important consequences on the reactor operation. Diffusion in the biocatalyst pores and its influence on the pH profile within this micro-environment were assessed through computer simulations. Results indicate considerable diffusion resistances within the biocatalyst, yielding important pH profiles. The process complexity leaded to the use of simplified mechanistic or empirical kinetic models. Applying dynamic optimization (optimal control) techniques, feed profiles for the reactants were obtained. A simplified model for the integrated semi-batch reactor for enzymatic synthesis of ampicillin with product crystallization was used for this purpose. Different techniques of dynamic optimization provided qualitatively the same optimum heuristics for the process operation. Since simplified models were used in optimal open-loop control algorithms, theoretical feed policies may diverge from those that would be needed to maintain the track of the concentration profiles of the optimized reactor. Moreover, disturbances in the input variables might lead the system to a different course. Thus, on-line monitoring is essential in pilot plants or industrial reactors. Multivariate calibration using UV spectra was the basis for the development of a system of analysis via flow injection (FIA), with good results. Ampicillin synthesis assays using an industrial biocatalyst (Recordatti, Italy) were run in order to improve some simplified kinetic models. The re-estimated models were inserted in optimization algorithms, providing trajectories in accordance with the same heuristics previously obtained. Experimental results obtained after two runs in the integrated semi-continuous reactor put into evidence a mismatch between model responses and the real process. This difference may be explained by the extrapolation of the kinetic model with respect to the enzymatic reactor load. On the other side, using a biocatalyst wrapped with a secondary inert matrix might alter the microenvironment of the enzyme, especially with respect to pH. Using a model that takes into account the effect of pH on the kinetics seems to be important to allow the fine-tuning of the industrial reactor selectivity and productivity.
A produção industrial de penicilinas semi-sintéticas é conduzida sob condições extremas de temperatura, demanda solventes organoclorados em seu processo e gera uma grande quantidade de resíduos não recicláveis. As crescentes preocupações governamentais em relação ao meio ambiente e a criação de leis de proteção ambiental nas últimas décadas vêm colocando esses processos sobre críticas e incentivando a busca de rotas alternativas mais limpas . A síntese enzimática desses antibióticos, usando penicilina G acilase (PGA) como biocatalisador, pode ser efetuada em condições amenas de temperatura e pH e vem sendo estudada como alternativa à rota atualmente empregada, mas o maior obstáculo para a substituição da rota química pela enzimática ainda é o baixo rendimento desta última. O uso de um reator enzimático semi-contínuo com um meio aquoso-precipitado é uma abordagem promissora em termos de eficiência. Contudo, ainda é necessário otimizar sua operação para que a rota enzimática seja economicamente competitiva. Esta tese enfoca vários aspectos da síntese enzimática de ampicilina. Avançouse na compreensão do mecanismo de reação, em pontos ainda não consensuais na literatura em especial com respeito ao papel do núcleo beta-lactâmico durante a etapa de formação do intermediário acil-enzima, com importantes conseqüências para a operação industrial do reator. A difusão nos poros do biocatalisador e sua influência sobre o perfil de pH nesse micro-ambiente foram avaliadas por meio de simulações computacionais. Os resultados indicam resistências difusivas apreciáveis no interior do biocatalisador, suficientes para gerar perfis significativos de pH. A complexidade desse processo como um todo levou a que se utilizassem modelos cinéticos mecanísticos simplificados ou empíricos. Por meio de técnicas de otimização dinâmica (controle ótimo), perfis de alimentação de reagentes foram obtidos. Para isso, um modelo simplificado do reator enzimático semi-contínuo integrado, com cristalização dos produtos (desejado e indesejado), foi utilizado. Respostas obtidas usando técnicas diferentes de otimização dinâmica resultaram, qualitativamente, em uma mesma heurística ótima para a operação do reator. Com a utilização de modelos simplificados, funções de alimentação obtidas teoricamente com algoritmos de controle ótimo em malha aberta poderão desviar-se das funções reais necessárias para manter os perfis de concentração no reator otimizado. Além disso, perturbações nas variáveis de entrada poderão levar o sistema a percorrer trajetórias diferentes. Assim, o monitoramento da reação em tempo real é imprescindível em um reator piloto ou industrial. Neste contexto, foi desenvolvido um procedimento de análise em fluxo incorporando técnicas de multicalibração. O procedimento proposto apresentou bons resultados na quantificação dos componentes de interesse, mostrando-se como método adequado para o monitoramento em tempo real do reator, principalmente, quando feita a reconciliação dos dados obtidos a partir dos balanços de massa. Ensaios de síntese de ampicilina, utilizando biocatalisador imobilizado (Recordatti, Itália) foram realizados com o objetivo de melhorar alguns modelos cinéticos simplificados. Os modelos re-estimados foram inseridos em algoritmos de otimização, resultando em trajetórias que seguem a mesma heurística obtida anteriormente. Entretanto, duas corridas de validação da estratégia ótima, realizadas em reator semi-contínuo integrado, evidenciaram um distanciamento entre o modelo utilizado e o processo real. Esses desvios podem ser explicados pela extrapolação do modelo em termos da carga enzimática utilizada no reator. Um modelo que leve em conta o efeito do pH sobre a cinética parece ser importante para permitir o ajuste fino da seletividade e produtividade do reator industrial.
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Tonso, Aldo. "Estudo do processo descontinuo alimentado (Fed-Batch) para a síntese de glicoamilase por Aspergillus awamori NRRL3112". Universidade de São Paulo, 1994. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-10102017-072924/.
Testo completoAbstract (sommario):
Utilizou-se um meio de cultivo a base de farinha de mandioca, suplementado com nutrientes, em fermentador agitado (700 rpm) e aerado (10 litros de ar/min), com volume de reação de 10 litros praticamente constante, fração de inóculo de 10% em volume, ph 4,0 e temperatura de 35ºC. Foram realizados ensaios com concentração total de açúcares de 20 g/l e 40 g/l, tanto descontínuos como descontínuos alimentados. Nestes variou-se a vazão mássica de alimentação (fs), o instante de início de alimentação e a condição do xarope de farinha (previamente hidrolisado ou não). Repetições dos ensaios descontínuos indicaram variabilidade de resultados elevada. Não se observou expressivas mudanças no crescimento microbiano, a não ser pelo aumento na velocidade específica nos ensaios descontínuos alimentados a 20 g/l. A síntese de glicoamilase foi sensivelmente aumentada nos ensaios descontínuos alimentados a 20 g/l (produtividade dobrada). A 40 g/l, obteve-se produtividade 26% superior. Os melhores resultados foram obtidos com fs=17,1 gart/h a so=20 g/l e fs=32,2 gart/h a 40 g/l, e obteve-se o pior no ensaio em que se alimentou desde o início de cultivo. A so=20 g/l a repressão se apresenta como principal mecanismo de controle de síntese de glicoamilase, não ocorrendo a mesma a 40 g/l, ensaios nos quais a indução tornou-se muito relevante.In order to study different processes and the influence of control mechanism on glucoamylase synthesis, several batch and fed-batch runs were made with Aspergillus awamori NRRL 3112. A medium containing cassava flour and nutrients were used in a 10 liters stirred and aerated tank, at pH 4,0 and temperature 35 °C. The batch and fed-batch runs used 20 and 40 g of total reducing sugars (TRS) per liter. In the fed-batch runs, the carbon source feed rate (fs), the feeding start time, and whether the syrup were pre-hydrolyzed or not were varied. Repeated batch runs showed significant variability. Notable changes in cell growth were not observed, unless by the increase of the specific growth rate in the 20 gTRS/l fed-batch runs. The enzyme productivity doubled in the lower sugar concentration fed-batch runs, but increased just 26% in the runs with 40g/l of TRS. The best results were achieved at 20g/l with carbon source feed rate=17,1 gTRS/h and fs=32,2 gTRS/h at 40g/l. The worst noted when the feeding started at the beginning of the run. At 20 gTRS/l, repression showed as the main mechanism control in order to synthesize glucoamylase. On the other hand induction became the relevant factor when 40gTRS/l were offered to microorganism.
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Novaes, Luciano Farias de. "Estudo da influência da agitação e da estratégia de alimentação sobre o desempenho de um ASBR em escala piloto aplicado ao tratamento de esgoto sanitário". Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-14102008-154437/.
Testo completoAbstract (sommario):
O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da intensidade de agitação e tipo de impelidor, bem como a estratégia de alimentação, em reator anaeróbio operado em batelada seqüencial, escala piloto (\'da ordem de\' 1 \'M POT.3\'), com agitação mecânica e em duas configurações: uma com biomassa granulada (ASBR) e outra com biomassa imobilizada em suporte inerte de espuma de poliuretano (ASBBR), aplicadas ao tratamento de esgoto doméstico. No estudo da intensidade de agitação e tipo de impelidor, para cada reator foram avaliadas três tipos de impelidores (turbina de pás planas, turbina de pás inclinadas 45º e hélice) associados a duas intensidades de agitação (40 e 80 rpm), obtendo uma combinação de 6 (seis) condições experimentais. A combinação da intensidade de agitação e tipo de impelidor que apresentou melhor desempenho no processo foi utilizado no estudo da estratégia de alimentação, na qual foi avaliada as seguintes condições: batelada alimentada durante 25%, 50%, 75% e 100% do ciclo. Os resultados obtidos permitiram concluir que: no ASBBR o aumento da intensidade de agitação de 40 rpm para 80 rpm permitiu uma melhoria nos fluxos de transferência de massa e, portanto, aumentou a velocidade de consumo de substrato; no ASBR o aumento da intensidade de agitação de 40 rpm para 80 rpm proporcinou uma desestabilização do sistema, provavelmente por causa da ruptura dos grânulos provocada pela maior agitação; os sistemas operados com impelidor do tipo hélice apresentaram vantagens, tais como: melhor eficiência de remoção de sólidos, maior valor da constante cinética de primeira ordem (melhor fluxo de transferência de massa e conseqüentemente maior consumo de substrato) e maior produção de alcalinidade, ou seja, maior estabilidade para o sistema; tanto o sistema ASBR como o ASBBR quando operados nas condições de batelada típica, batelada alimentada durante 50% e 75% do ciclo apresentaram melhores desempenhos no processo de tratamento, mostrando a flexibilidade operacional dos reatores anaeróbios operados em bateladas seqüenciais; e comparando os sistemas ASBBR e ASBR verificou-se que estes apresentaram comportamentos similares em todas as condições de operação de batelada alimentada avaliadas, não sendo possível, estatisticamente apontar um sistema com melhor desempenho.The objective of this work was to assess the effect of the stirring speed, the type of impeller and the feed strategy in a mechanically stirred pilot-scale (\'da ordem de\' 1 \'M POT.3\') anaerobic sequencing batch reactor to two configurations: a containing granulated biomass (ASBR) and the other containing immobilized biomass (AnSBBR). Domestic wastewater was treated in 8-h cycles. Three impeller types (turbine with six-flat blades, turbine with six 45º-inclined blades and helix with three blades) were assessed at two different stirring speeds (40 and 80 rpm), totaling six experimental conditions. The stirring speed and the impeller that resulted in the best combination was used in work of the feed strategy . The reactors were operated at room temperature at four different feed strategies (fed batch during 25%, 50% and 75% of the cycle, and conventional fed-batch). The results allowed conclude that: in the AnSBBR increasing the stirring speed from 40 rpm to 80 rpm showed to improve mass transfer, with consequent increase in substrate consumption; in the ASBR increasing the stirring speed from 40 rpm to 80 rpm showed desestabilization in system, because of the disruption caused in the granules witth greater agitation; operation with the helix impeller showed some advantages over the turbine impellers, such as: improved efficiency in solids removal, higher value of the first order kinetic constant and higher alkalinity production; both for the ASBR as for the ASBBR the best performance in wastewater treatment was obtained when the reactors were operated at conventional batch, fed-batch during 50% and 75% of the cycle; no significant difference in performance was observed among these three conditions. Despite poor performance of the conventional fed-batch and fed-batch during 25% of the cycle compared to the other conditions, both these conditions presented operational stability. Hence, the anaerobic sequencing batch reactors presented operational flexibility as far as feed strategy is concerned.
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Ferreira, Adriana Dilon. "Produção eficiente de Etanol 2G a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar: otimizando condições de cultivo e operacionais". Universidade de São Paulo, 2017. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97132/tde-29032017-102500/.
Testo completoAbstract (sommario):
No Brasil, vários grupos de pesquisa vêm se empenhando em desenvolver estratégias que visam ao aproveitamento da biomassa vegetal, principalmente biomassa de cana-de-açúcar, para a produção de etanol de segunda geração (2G), o que coloca o País numa posição de destaque no cenário internacional, na busca por alternativas para a produção de energia de forma sustentável e economicamente competitiva. Dentro deste contexto, este trabalho avaliou a obtenção de etanol 2G a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar pela levedura Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124, pela determinação das melhores condições de suplementação do meio de cultivo e das condições operacionais em processo descontínuo e descontínuo alimentado. Na etapa de estabelecimento da suplementação do meio de cultivo foi empregado um planejamento experimental fracionado 29-5 com três repetições no ponto central e um planejamento de mistura. As melhores condições foram (2,0 g/L) extrato de levedura, (0,5 g/L) fosfato de potássio, (0,5 g/L) peptona, (0,5 g/L) sulfato de magnésio e (0,01 g/L) sulfato de zinco. Quanto ao estabelecimento das condições operacionais pHinicial, agitação e vazão de ar em biorreator, utilizou-se um planejamento central composto rotacional com três repetições no ponto central. As melhores condições encontradas foram pHinicial 6,0, agitação 225 rpm e aeração 0,45 vvm obtendo-se um fator de conversão em etanol (YP/S) de 0,23 g/g e produtividade (QP) de 0,18 g/L/h. Posteriormente foram realizados processos de fermentação descontínua e descontínua alimentada empregando-se as melhores condições definidas. No processo descontínuo, observou-se a produção de 9,94 g/L de etanol, correspondendo a valores de QP de 0,28 g/L/h, enquanto a utilização do processo descontínuo alimentado resultou em favorecimento de 37,3%, 75% nos valores de etanol formado (13,75 g/L), QP (0,49 g/L/h), respectivamente. Os resultados indicaram que um meio de cultivo suplementado com adição de poucos nutrientes aliado ao emprego de fermentação em modo descontínuo alimentado é uma estratégia promissora para a produção de etanol 2G a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana.In Brazil, research groups have been striving to develop strategies aimed at the use of plant biomass, and second generation ethanol has made the country a leader in this area. Energy and sustainability solutions are key to making this technology more competitive to meet the growing demand for biofuels. In this work, the acquisition of 2G ethanol from sugarcane hemicellulose hydrolyzate in culture medium optimized by Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124 yeast residue was evaluated. Simple batch and fed batch operational conditions were evaluated for use in bioprocesses. Experiments were performed in Erlenmeyer flasks with medium containing sugarcane bagasse hemicellulose hydrolyzate, which was detoxified using the yeast Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124, in order to optimize the culture medium according to a fractional factorial design of 29-5, with three repetitions at the midpoint, and a mix plan. The best optimized conditions were yeast extract (2.0 g/L), potassium phosphate (0.5 g/L), peptone (0.5 g/L), magnesium sulfate (0.5 g/L) and zinc sulfate (0.01 g/L). Soon after, pHinicial variables, agitation, and air flow rate were optimized in the bioreactor using a central composite rotational design with three repetitions at the midpoint. The best conditions were found with pHinicial at 6.0, agitation at 225 rpm and aeration at 0.45 vvm, which obtained a YP/S of 0.23 g/g and a QP of 0.18 g/L/h. The performance of Scheffersomyces stipitis yeast in a discontinuous fed-batch process with optimized conditions were also evaluated. In the process, the simple batch reached a 9.94 g/L ethanol production a QP of 0.28 g/L/h. While yeast performance in the fed-batch process was resulted in improvement 37.3%, 75% ethanol formed values (13.75 g/L), and productivity (0.49 g/L/h), respectively. The results indicated that the culture medium supplemented with addition of a few nutrients together with the use of fermentation in fed-batch is a promising for the production of 2G ethanol from sugarcane bagasse hemicellulose hydrolysate.
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Damasceno, Leonardo Henrique Soares. "Tratamento de soro de queijo no ASBR: influência da estratégia de alimentação". Universidade de São Paulo, 2004. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-10062016-101339/.
Testo completoAbstract (sommario):
Avaliou-se o desempenho do reator anaeróbio em batelada seqüencial com biomassa imobilizada (ASBBR) no tratamento de soro de queijo quanto submetido a diferentes estratégias de alimentação e cargas orgânicas volumétricas (COV). O reator operou com agitação mecânica através de impelidor do tipo hélice na rotação de 500 rpm. Um volume de 2 litros foi alimentado por ciclo com 1 litro de volume residual, totalizando 3 litros. O substrato utilizado foi soro de queijo desidratado reconstituído. Suplementou-se o sistema com NaHCO3 na razão de 50% NaHCO3/DQO. Foram testadas as seguintes COVs: 2, 4, 8 e 12 gDQO/l.d. Para ciclos de 8 horas e em cada COV, três estratégias de alimentação foram testadas: (a) operação em batelada com ciclo de 8 horas, (b) batelada alimentada de 2 horas (c) batelada alimentada de 4 horas. Na COV de 2 gDQO/l.d, a conversão de matéria orgânica como DQO em amostras filtradas foi de 92, 96 e 91% para as estratégias de alimentação (a), (b) e (c), respectivamente. Para a COV de 4 gDQO/l.d, o desempenho foi de 94, 97 e 93%, respectivamente. Para a COV de 8 gDQO/l.d houve redução nas eficiências de conversão a 83, 85 e 86%, respectivamente. O aumento da COV para 12 gDQO/l.d, resultou na redução em eficiências de 72, 73 e 81%, respectivamente. Os perfis durante os ciclos da concentração de ácidos voláteis totais mostraram que, apesar do aumento gradual com o tempo de enchimento aumentando, nenhuma diferença significativa foi detectada em termos dos seus valores máximos. Foi observada a redução de ácido propiônico como conseqüência do aumento do tempo de enchimento. Assim, para COV de 2 e 4 gDQO/l.d, a estratégia de alimentação (b) proporcionou maiores eficiências de conversão e estabilidade operacional, enquanto que este comportamento foi observado na estratégia de alimentação (c) para os valores de COV de 8 e 12 gDQO/l.d.The performance of an anaerobic sequencing batch biofilm reactor (ASBBR) treating cheese whey was evaluated when subjected to different feeding strategies and volumetric organic loads (VOL). The reactor operated under mechanical stirring provided by helix impellers at rotor speed of 500 rpm. A volume of 2 l was fed per cycle with 1 l of residual volume, totalizing 3 l. Reconstituted dehydrated cheese whey was used as substrate. NaHCO3 was supplemented at a ratio of 50% NaHCO3/COD. The following VOLs were tested: 2, 4, 8 and 12 gCOD/l.d. For 8-h cycles and each value of VOL three feed strategies were tested: (a) batch operation with 8-h cycle; (b) 2-h fed-batch operation; and (c) 4-h fed-batch. In the VOL of 2 gCOD/l.d, organic matter conversions as COD were 92, 96 and 91%, for feeding strategies (a), (b) and (c), respectively. For the VOL of 4 gCOD/l.d, performance values were 94, 97 and 93%, respectively. For the VOL of 8 gCOD/l.d there was a reduction in conversion efficiency to 84, 85 and 86%, respectively. The increase of VOL to 12 gCOD/l.d resulted in the reduction in efficiency of 78, 73 and 81%, respectively. The profiles of total volatile acids concentration obtained during the cycles showed that despite its gradual increase with the increasingly filling time, no significant differences were detected in terms of maximum values. Reduction in proprionic acid concentration along the cycle were observed as consequence of the increase of the filling time. Thus, for VOL of 2 and 4 gCOD/l.d feeding strategy (b) provided higher conversion efficiency and operation stability. This behavior was similar to that observed for the feeding strategy (c) at the VOL of 8 and 12 gCOD/l.d.