Biodegradabilidad de lixiviados procedentes de un relleno sanitario utilizando un sistema de lodos activados flujo pistón / The biodegradability of leachates from a landfill using an activated sludge processes plug flow reactor system / Biodegradabilidade de lixiviados de um aterro usando um sistema de lodos ativados de fluxo de pistão

Resumen En esta investigación se desarrolló un Reactor Flujo Pistón (RFP) de lodos activados, que fue empleado para determinar el Tiempo de Retención Celular (TRC) óptimo para tratar cargas altas de lixiviado y estimar el comportamiento cinético del sistema con el fin que sirva de base para proyecciones de escalamiento y diseño de reactor de este tipo a escala real. Para ello se realizó el diseño, la construcción y puesta en marcha del RFP a nivel de laboratorio (capacidad de 50L) en condiciones de operación continua con recirculación de lodo y se utilizó como sustrato lixiviado procedente del relleno sanitario El Guayabal de la ciudad de Cúcuta. Se determinó como parámetros de control cuatro TRC diferentes entre 5 y 20 días diferenciada por etapas. Se evaluaron las variables de pH, Temperatura, Oxígeno disuelto y Sólidos Suspendidos Volátiles en el Licor Mixto (SSVLM). En cuanto al control y monitoreo de la eficiencia de remoción se escogió la Demanda Química de Oxígeno (DQO) como parámetro para medir la degradación de materia orgánica, dado que este parámetro a diferencia de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) puede ser calculado en un menor tiempo. El sistema biológico RFP alcanzó estabilizarse en un período de operación entre 20 y 25 días con remociones promedio mayores a 92% para TRC de 15 y 20 días mientras que TRC menores reportaron remociones promedio por debajo del 86%. Así mismo TRC de 15 permitió un Factor de carga (F/M) óptima promedio de 1.1 KgDQO/KgSSV.d. Las constantes cinéticas obtenidas en esta investigación, representativas para un sistema de RFP operado a escala laboratorio para remoción de materia orgánica carbonacea en lixiviados fueron: KS= 836.5 mg/L DQO, k=4.8123 d1, Y= 0.089 mg SSVLM/mg DQO y kd= 0.018 d-1, ajustados por regresión al modelo matemático de Lawrence y McCarty al poseer una correlación de 0.97 entre los datos experimentales obtenidos y el modelo y amplia aplicación en el campo de diseño de reactores de lodos activados.

Abstract An activated sludge processes (ASP) plug flow reactor (PFR) was developed in this research and used for determining optimal cell residence time (CRT) for treating high leachate loads and estimating the system's kinetic behaviour as a basis for scaling projections and this type of reactor design at full-scale. The RFP was designed, built and put into operation in the laboratory (50L capacity) involving continuous operation conditions with sludge recirculation; leached substrate from the city of Cúcuta's El Guayabal landfill was used. Four 5-day CRTs (ranging from 5 to 20 days) were used as control parameters. Variables were evaluated regarding pH, temperature, dissolved oxygen and mixed liquor volatile suspended solids (MLVSS). Regarding removal efficiency control and monitoring, chemical oxygen demand (COD) was chosen as a parameter for measuring organic matter degradation since COD (unlike biochemical oxygen demand (BOD5)) can be calculated in a shorter time. The RFP biological system became stabilised in a 20- to 25-day operating period, having greater than 92% average removal for 15- and 20-day CRTs, whilst lower CRTs reported lower than 86% average removal. A 15-day TRC gave an average 0.26 kgDQO/kgSSV.d optimal load factor (F/M). The representative kinetic constants obtained in this research for a laboratory-scale PFR system for the removal of carbonaceous organic matter in leachates were KS = 836mg COD / l, k = 4.8123 d1, Y = 0.089 mg SSVLM / mg COD and kd = 0.018 d-1, adjusted by regression using Lawrence and McCarty's mathematical model (having 0.97 correlation between the experimental data and the model). Such model should have broad application in the field of ASP-type PFRs.

Resumo Nesta pesquisa, um Reator de lodo ativado de Fluxo de Pistão (RFP) foi desenvolvido para determinar o Tempo de Retenção Celular (CRT) ideal para tratar altas cargas de lixiviado e estimar o comportamento cinético do sistema, a fim de servir de base para projetar o reator em escala real. Para isso, foram realizados RFP em nível de laboratório (capacidade de 50L) em condições de operação contínua com recirculação de lodo e foi utilizada como substrato lixiviado do aterro El Guayabal na cidade de Cúcuta. Usando quatro diferentes CRTs entre 5 e 20 dias como fatores de bloqueio. Foram avaliadas as variáveis ​​pH, Temperatura, Oxigênio Dissolvido e Sólidos Suspensos Voláteis no Licor Misto (SSVLM). Em relação ao controle e monitoramento da eficiência de remoção, a Demanda Química de Oxigênio (DQO) foi escolhida como parâmetro para medir a degradação da matéria orgânica, uma vez que este parâmetro, ao contrário da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5), pode ser calculado em um tempo mais curto. O sistema biológico da RFP se estabilizou em um período de operação entre 20 e 25 dias com remoções médias superiores a 92% para TRC de 15 e 20 dias, enquanto TRC menores mostraram remoções médias abaixo de 86%. Da mesma forma, TRC de 15 dias permitiu um fator de carga ideal médio (F / M) de 0,26 KgDQO / d. As constantes cinéticas obtidas nesta pesquisa, representativas de um sistema RFP operado em escala de laboratório para remoção de matéria orgânica carbonácea em lixiviados foram: KS = 836mg COD / l, k = 4,8123 d1, Y = 0,089 mg SSVLM / mg COD e kd = 0,018 d-1, ajustado por regressão ao modelo matemático de Lawrence e McCarty, tendo uma correlação de 0,97 entre os dados experimentais obtidos e o modelo e ampla aplicação na área de projeto de reatores de lodo ativado.

Comportamiento termoluminiscente de matrices de alúmina bajo diferentes condiciones de sinterización y dopaje con cerio / Termoluminiscent behavior of alumina matrices under different conditions of sinterization and doping with cerio / Comportamento termoluminiscente de matrizes de alumina sob diferentes condições de sinterização e doping com cerio

Resumen Introducción: en la búsqueda de nuevos materiales útiles como dosímetros termoluminiscentes (TL) la alúmina (α-Al2O3) ha adquirido gran atención. La α-Al2O3 posee una sensibilidad TL que es perceptible a las concentraciones de impurezas y a las condiciones térmicas del crecimiento de sus cristales, por lo que encontrar nuevas variaciones del material permitirá aumentar su respuesta TL. Objetivo: analizar las curvas de brillo de matrices de alúmina pura sinterizadas bajo diferentes condiciones de calcinación y dopadas con cerio a concentración 0.1 % p/p (Al2O3:Ce), usando la función asimétrica logística, para calcular sus parámetros cinéticos termoluminiscentes y explicar el comportamiento del material. Materiales y métodos: polvo de alúmina bohemita fue utilizado para preparar muestras puras sintetizadas de bajo diferentes condiciones de calcinación (NALO y ALO). El cerio se introdujo mediante impregnación húmeda utilizando nitrato de cerio hexa-hidratado. El análisis estructural de las matrices se realizó mediante Difracción de Rayos X. La lectura TL se realizó en un TLD 4500. Resultados: la deconvolución obtenida en las curvas de brillo para los grupos ALO y NALO evidencia la presencia de tres y cuatro señales TL respectivamente, y de seis señales TL en la muestra Al2O3:Ce. Conclusión: los tratamientos térmicos aplicados introdujeron un cambio sustancial en la curva de brillo del material y en su cinética TL, en términos del número de trampas y de la cantidad inicial de portadores de carga atrapados. La introducción de impurezas de cerio produjo una modificación fundamental en la curva de brillo de las matrices de alúmina.

Abstract Introduction: in the search for new materials useful as thermoluminescent dosimeters (TL) alumina (α-Al2O3) has acquired great attention. The α-Al2O3 has a sensitivity TL that is perceptível to the concentrations of impurities and to the thermal conditions of the growth of its crystals, so finding new variations of the material will allow to increase its TL response. Objective: analyze the brightness curves of pure alumina matrices sintered under different calcination conditions and doped with cerium at a concentration of 0.1 % p/p (Al2O3:Ce), using the asymmetric logistic function, to calculate its thermoluminescent kinetic parameters and explain the behavior of the material. Materials and methods: boehmite alumina powder was used to prepare pure sintered samples of under different calcination conditions (NALO and ALO). The cerium was introduced by wet impregnation using cerium hexahydrate nitrate. The structural analysis of the matrices was carried out by X-ray diffraction. The TL reading was performed in a TLD 4500. Results: the deconvolution obtained in the brightness curves for the ALO and NALO groups evidences the presence of three and four TL signals respectively, and of six TL signals in the sample Al2O3:Ce. Conclusion: the applied heat treatments introduced a substantial change in the brightness curve of the material and its TL kinetics, in terms of the number of traps and the initial amount of charge carriers trapped. The introduction of cerium impurities produced a fundamental modification in the brightness curve of the alumina matrices.

Resumo Introdução: na busca por novos materiais úteis como dosímetros termoluminescentes (TL), a alumina (α-Al2O3) tem adquirido grande atenção. O α-Al2O3 possui uma sensibilidade TL que é perceptível às concentrações de impurezas e às condições térmicas do crescimento de seus cristais, portanto, encontrar novas variações do material permitirá aumentar sua resposta TL. Objetivo: analisar as curvas de brilho de matrizes de alumina pura sinterizadas sob diferentes condições de calcinação e dopadas com cério na concentração de 0,1 % p/p (Al2O3:Ce), utilizando a função logística assimétrica, para calcular seus parâmetros cinéticos termoluminescentes e explicar a comportamento do material. Materiais e métodos: o pó de alumina boehmite foi usado para preparar amostras de puro sinterizado sob diferentes condições de calcinação (NALO e ALO). O cério foi introduzido por impregnação a úmido com nitrato de cério hexaidratado. A análise estrutural das matrizes foi realizada por difração de raios X. A leitura TL foi realizada em um TLD 4500. Resultados: a deconvolução obtida nas curvas de brilho para os grupos ALO e NALO mostra a presença de três e quatro sinais TL respectivamente, e de seis sinais TL na amostra Al2O3: Ce. Conclusão: os tratamentos térmicos aplicados introduziram uma mudança substancial na curva de brilho do material e sua cinética de TL, em termos do número de armadilhas e da quantidade inicial de portadores de carga aprisionados. A introdução de impurezas de cério produziu uma modificação fundamental na curva de brilho das matrizes de alumina.

Lodo ativado com aeração prolongada operado sob baixa concentração de oxigênio dissolvido: comportamento cinético das bactérias heterotróficas e autotróficas nitrificantes / Extended aeration activated sludge process operated under low dissolved oxygen concentration: Kinetic behavior of nitrifying heterotrophic and autotrophic bacteria

RESUMO Este trabalho teve como objetivo a determinação dos parâmetros cinéticos que descrevem o crescimento das bactérias heterotróficas e autotróficas nitrificantes em três sistemas de lodos ativados com aeração prolongada, operados com baixa aeração, a fim de se obter a remoção de nitrogênio de esgoto sanitário pelo processo de nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS). Em relação às remoções de matéria orgânica e nitrogênio, aplicando-se idade do lodo na faixa de 12 a 20 dias e concentrações de oxigênio dissolvido (OD) nos reatores em torno de 0,5 mg O2.L-1, foi possível obter eficiências superiores a 90% e um esgoto tratado com concentrações de nitrato inferiores a 7,0 mg N.L-1. Os experimentos realizados comprovam que, nas condições operacionais adotadas durante os testes respirométricos, as bactérias heterotróficas e autotróficas presentes nos lodos ativados estavam ativos e, ainda que baixa, a concentração de OD não foi limitante para o desenvolvimento da cinética dos processos envolvidos na remoção de materiais orgânico e nitrogenado.

ABSTRACT The objective of this work was to determine the kinetic parameters that describe the growth of heterotrophic and autotrophic nitrifying bacteria in three systems of activated sludge with prolonged aeration, operated with low aeration, with the objective of obtaining nitrogen removal of sanitary sewage by simultaneous nitrification and denitrification (SND). In relation to the removal of organic matter and nitrogen, by using sludge ages ranging from 12 to 20 days and OD concentrations in the reactors around 0.5 mgO2.L-1, it was possible to obtain efficiencies higher than 90% and a sewer treated with nitrate concentrations below 7.0 mgN.L-1. The experiments carried out prove that, under the operating conditions adopted during the respirometric tests, heterotrophic and autotrophic bacteria present in activated sludge were active and, although the low concentration of OD was not limiting for the development of the kinetics of the processes involved in the removal of organic and nitrogenous material.

Thermal analysis of some novel pyrimidine derivatives / Análisis térmico de algunos nuevos derivados de pirimidina

SUMMARY Some new pyrimidine derivatives have been synthesized and their decomposition characteristics have been studied by thermogravimetric and differential scanning calorimetric analysis. The thermal stability and some kinetics parameters of decomposition were evaluated from thermograms. It is observed that depending upon the structure, substitutions, thermal stability and decomposition kinetics varies in different compounds.

RESUMEN Se sintetizaron algunos nuevos derivados de pirimidina y se estudiaron sus características de descomposición mediante análisis termogravimétrico y calorimétrico diferencial de barrido. La estabilidad térmica y algunos parámetros cinéticos de descomposición se evaluaron a partir de los respectivos termogramas. Se observa que, dependiendo de la estructura y las sustituciones, la estabilidad térmica y la cinética de descomposición varían entre los diferentes compuestos.

Thermo-kinetics of Forest Waste Using Model-Free Methods / Termocinética de residuos de bosque usando los métodos de modelo libre / Termocinética de resíduos de bosque usando métodos de modelo livre

Abstract Thermal behaviour of pine needles (Pinus Roxburghii) is examined through a thermogravimetry technique. The dried samples of pine needles undergo the non-isothermal decomposition at temperature range of 308-1173 K. The heating rates used for experimental purposes are: 5 ◦ C min-1, 10 ◦ C min-1 and 15 ◦ C min-1. Kinetic parameters of thermal decomposition reactions of pine needles are obtained through the model-free schemes. The estimated values of activation energy and frequency factor derived from Kissinger method are 132.77 kJ mol-1 and 13.15 x 107 min-1, respectively. Furthermore, the averaged values of the same kinetics parameters retrieved from the isoconversional methods are 82.38 kJ mol-1 and 74.833 kJ mol-1, 25.42 x 1013 min-1 and 13.449 x 1010 min-1, respectively. Instead of the Flynn-Wall- Ozawa (FWO) and Kissinger- Akahira- Sunrose (KAS) schemes, the kinetic parameters derived from the Kissinger method are relatively promising for the thermal decomposition process, since the kinetic parameters are highly affected by intermediate stages and overlapping of the concurrent reaction occurred during pyrolysis.

Resumen Se examina el comportamiento térmico de las agujas de pino (Pinus roxburghii) a través de la técnica de termogravimetría. Las muestras secas de las agujas de pino se someten a una descomposición no isotérmica en un rango de temperatura de 308-1173 K. Las tasas de calentamiento usadas para los propósitos experimentales son: 5 °C min-1, 10 °C min-1 y 15 °C min-1. Los parámetros cinéticos de las reacciones de descomposición térmica de las agujas de pino se obtuvieron a través de esquemas de modelo libre. Los valores estimados de la energía de activación y el factor de frecuencia derivado del método Kissinger son: 132.77 kJ mol-1 y 13.15 x 107 min-1, respectivamente. Por otra parte, los valores promediados de los mismos parámetros cinéticos recuperados por los métodos isoconversionales son 82.38 kJ mol-1 y 74.833 kJ mol-1, 25.42 x 1013 min-1 y 13.449 x 1010 min-1, respectivamente. A diferencia de los esquemas Flynn-Wall-Ozawa (FWO) y Kissinger-Akahira-Sunrose (KAS), los parámetros cinéticos derivados del método Kissinger son relativamente promisorios para los procesos de descomposición térmica, ya que estos parámetros se afectan grandemente por los estados intermedios y la superposición de la reacción concurrente que ocurre durante la pirólisis.

Resumo O comportamento térmico de agulhas de pinheiro (Pinus roxburghii) foi examinado por meio da técnica de gravimetria. As amostras secas das agulhas de pinheiro se submeteram a uma decomposição não-isotérmica em uma faixa de temperatura de 308-1173 K. As taxas de aquecimento usadas para propósitos experimentais foram: 5 °C min-1, 10 °C min-1 e 15 °C min-1. Os parâmetros cinéticos das reações de decomposição térmica das agulhas de pinheiro se obtiveram por meio de esquemas de modelo livre. Os valores estimados da energia de ativação e o fator de frequência derivado do método Kissinger são: 132.77 kJ mol-1 e 13.15 x 107 min-1, respectivamente. Adicionalmente, os valores médios dos mesmos parâmetros cinéticos recuperados pelos métodos isoconversionais são 82.38 kJ mol-1 e 74.833 kJ mol-1, 25.42 x 1013 min-1 y 13.449 x 1010 min-1, respectivamente. Diferentemente dos esquemas Flynn-Wall-Ozawa (FWO) e Kissinger-Akahira-Sunrose (KAS), os parâmetros cine'ticos derivados do método Kissinger são relativamente promissórios para os processos de decomposição térmica, já que estes parâmetros são altamente afetados pelos estados intermediários e sobreposição da reação concorrente que ocorre durante a pirólise.

Avaliação dos parâmetros cinéticos da geração de metano em uma célula experimental de resíduos sólidos / Evaluation of kinetic parameters for methane generation in a solid waste test cell

RESUMO O presente trabalho avalia os parâmetros cinéticos de modelos de primeira ordem (exponenciais) para geração de metano em aterros sanitários na região subtropical de São Paulo (SP). Construiu-se uma célula experimental especialmente para esse objetivo. A função resposta temporal da célula para geração de metano devido a uma deposição de resíduos sólidos urbanos (RSU) foi obtida ao longo de 600 dias. O tempo necessário para iniciar a geração de metano foi de 190 dias. Entre o 400º e o 500º dia após a deposição dos resíduos houve uma fase de elevada taxa de geração de metano e, após o 560º dia, esta começou a diminuir de forma relevante. Os parâmetros cinéticos potencial de geração de metano (L) e constante de biodegradação para geração de metano (k) foram inferidos por meio de ajustes do modelo de primeira ordem à função resposta obtida experimentalmente e utilizando informações de composição dos RSU. Os valores obtidos para L e k para biodegradação rápida (nos primeiros 3 anos) foram, respectivamente, 1.481±1.072 mol t-1 RSU e 0,18±0,13 ano-1. Os valores obtidos para L e k considerando biodegradação rápida e lenta (até dezenas de anos) foram 3.835 mol t-1 RSU e 0,069±0,002 ano-1 e 5.027 mol t-1 RSU e 0,052±0,002 ano-1, respectivamente, dependendo da metodologia utilizada para a determinação de L. Os resultados obtidos na célula experimental indicam que a biodegradação dos RSU em Caieiras (SP) ocorre rapidamente, isto é, com valores maiores para k e menores para L do que aqueles sugeridos na literatura. Esses resultados indicam possível redução da longevidade dos projetos de aproveitamento energético do metano em aterros sanitários em regiões tropicais e subtropicais. Ao final são feitas recomendações para a escolha de L e k para dimensionamento de projetos de aproveitamento energético e para avaliações e remediações ambientais.

ABSTRACT This work evaluates the kinetic parameters of first order (exponential) models for methane generation in sanitary landfills in the subtropical region of São Paulo, SP. Specially for this purpose, a test cell was built. The temporal response function for the test cell's methane generation was obtained over 600 days due to placement of municipal solid waste (MSW). The time required to start the methane generation was 190 days. Between the 400th and 500th day after the MSW placement there was a period of high methane generation rate, and after the 560th day it began to decrease. The kinetic parameters methane generation potential (L) and biodegradation constant for methane generation (k) were inferred through fittings of the first order model to the experimental response function and using MSW composition information. The values obtained for L and k for fast biodegradation were respectively 1,481±1,072 mol t-1 MSW and 0.18±0.13 year-1. The values obtained for L and k considering fast and slow biodegradation were 3,835 mol t-1 MSW and 0.069±0.002 year-1 and 5,027 mol t-1 RSU and 0.052±0.002 year-1, respectively, depending on the methodology used for determining L. The results obtained in the test cell indicate that the biodegradation of municipal solid waste in Caieiras occurs rapidly, i.e., with higher values for k and lower values for L than those suggested in the literature. These results indicate a possible reduction in the longevity of energy generation projects through methane recovery in landfills located in tropical and subtropical regions. Finally, we present recommendations for choosing L and k for sizing energy recovery projects and for undertaking environmental assessments and remediation.

Screening of an adapted culture medium composed by different carbon sources for heterotrophic cultivation of Chlorella vulgaris using a microplate assay / Triagem de um meio de cultura adaptado composto por diferentes fontes de carbono para o cultivo heterotrófico de Chlorella vulgaris usando um ensaio de microplacas

The ability of microalgae to grow heterotrophically lies in the ability to oxidize organic compounds present in the external environment. The aim of this work was to evaluate the growth of Chlorella vulgaris under heterotrophic culture conditions using Basal Bold and NPK media supplemented with different sole carbon sources (glucose, fructose, sucrose, glycerol or acetate). The kinetic parameters obtained were maximum specific growth rate (μmax), doubling time (DT), maximal absorbance, which was also converted to cell concentration values using a linear relation, and cell productivity (PX). Among all the treatments analyzed, the highest maximum specific growth rate found was 0.030 hour-1 (0.72 day-1) in the treatment using Basal Bold medium supplemented with glucose. The highest cellular concentration and cell productivity were also found for this same treatment (4.03 x 106 cell mL-1 and 64.0 x 106 cell L-1 day-1, respectively). It was concluded that that the Basal Bold medium was more efficient for Chlorella vulgaris growth, since it induced higher values of μmax and cellular concentration. Results obtained were very reproducible using microplate assay.

A capacidade das microalgas de crescer heterotroficamente reside na habilidade de oxidar compostos orgânicos presentes no ambiente externo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o crescimento de Chlorella vulgaris em condições heterotróficas de cultura, usando meios Basal Bold e NPK, suplementados com diferentes fontes de carbono (glicose, frutose, sacarose, glicerol ou acetato). Os parâmetros cinéticos obtidos foram a velocidade específica máxima de crescimento (μmax), tempo de duplicação (TD), absorbância máxima, sendo que esta última também foi convertida em valores de concentração celular, usando uma relação linear e produtividade celular (PX). Entre todos os tratamentos analisados, a maior velocidade específica máxima de crescimento encontrada foi de 0,030 h-1 (0,72 dia-1) no tratamento usando o meio Basal Bold suplementado com glicose. A maior concentração celular e a maior produtividade celular também foram encontradas para esse mesmo tratamento (4,03 x 106 cel mL-1 e 64,0 x 106 cel L-1 dia-1, respectivamente). Concluiu-se que o meio Basal Bold foi mais eficiente para o crescimento de Chlorella vulgaris, pois induziu valores mais elevados de μmax e de concentração celular. Os resultados obtidos foram muito reproduzíveis, utilizando o ensaio de microplacas.

Kinetic modeling of the enzymatic hydrolysis of proteins of visceras from red tilapia (Oreochromis sp): effect if substrate and enzyme concentration / Modelado de la cinética de la hidrolisis enzimática de proteínas de vísceras de tilapia roja (Oreochromis sp): efecto de la concentración de enzima y de sustrato

Background: the growth of world aquaculture has generated important environmental impacts as discard residues that are important sources of protein, which has been used to manufacture low-value products, such as animal food, fish flour and fertilizers. Objectives: to evaluate the effect of enzyme and substrate concentration on the degree of hydrolysis (DH) of proteins in the red tilapia (Oreochromis sp.) viscera (RTV). Methods: the commercial alcalase 2.4 L enzyme was used at different concentrations to hydrolyse the proteins in RTV at 53.5°C and a pH of 9.5 in a 1 L magnetically stirred, jacketed, glass batch reactor connected to an automatic titrator. Each experiment was conducted over 6 h in which every consumed volume of base was recorded every 5 min to determine the corresponding DH at each point. Results: the results indicated that increasing the enzyme concentration produced an increase in the DH and in the reaction rate, while increasing the substrate concentration produced a decrease in both parameters. For this reason, a mathematical model was adjusted for the inhibition of substrate from the exponential kinetic equation d(DH)/dt = a* EXP[-b* (DH)] to explain the behavior of the DH as a function of substrate concentration in this hydrolytic process. The parameters a and b were estimated from a nonlinear regression. Based on these results, the reaction constants were determined as Ks = 456.75 g L-1, K2 = 1.2191 min-1, Kd = 0.2224 min-1, KM = 1.8963 and K3 = 0.1173 L g-1 min-1, which allowed the generation of a good correlation between the predicted and experimental values at the different evaluated operating conditions. This correlation was supported by a low average relative error (ARE) of 3.26%. Conclusion: under evaluated experimental conditions, the kinetics of the hydrolysis reaction followed a substrate inhibition mechanism without product inhibition, which was adjusted through a typical exponential Equation that involves two parameters (a and b) associated with the kinetic constants (Ks, K2, and Kd).

Antecedentes: el crecimiento de la acuicultura en el mundo ha provocado importantes impactos ambientales como el descarte de residuos que son importantes fuentes de proteína, los cuales han sido usados para manufacturar productos de bajo valor tales como: alimento para animales, harina de pescado y fertilizantes. Objetivo: evaluar el efecto de la concentración de enzima y de sustrato sobre el grado de hidrolisis (GH) de las proteínas presentes en las vísceras de tilapia roja (Oreochromis sp.) (VTR). Métodos: se empleó la enzima commercial alcalasa 2.4 L a diferentes concentraciones para hidrolizar las proteínas presentes en la VTR a 53°C y a un pH de 9.5 en un reactor de vidrio de 1 L con chaqueta, magnéticamente agitado y conectado a un titulador automático. Cada experimento se llevó cabo por 6 h registrando cada 5 min el volumen de base cosumido para determinar el grado de hidrolisis correspondiente a cada punto. Resultados: los resultados indicaron que un incremento en la concentración de enzima producía un incremento en el GH y en la velocidad de reacción, mientras que un aumento en la concentración de sustrato provocaba una disminución en ambos parámetros. Por esta razón, se ajustó un modelo matemático para la inhibición de sustrato a partir de la ecuación de cinética exponencial d(GH)/dt = a*EXP[-b*(GH)] para explicar el comportamiento del GH como una función de la concentración de sustrato en este proceso hidrolítico. Los parámetros a y b fueron evaluados mediante una regresión no lineal. Con base en estos resultados, las constantes de reacción fueron determinadas como Ks = 456.75 g L-1, K2 = 1.2191 min-1, Kd = 0.2224 min-1, KM = 1.8963 and K3 = 0.1173 L g-1 min-1, los cuales permitieron obtener una buena correlación entre los valores experimentales y los predichos a las diferentes condiciones de operación. Esta correlación fue soportada por un bajo error medio relativo del 3.26%. Conclusión: bajo las condiciones experimentales evaluadas, la cinética de la reacción de hidrólisis siguió un mecanismo de inhibición por sustrato sin inhibición por producto, el cual fue ajustado mediante una ecuación típica exponencial que involucra dos parámetros (a and b) asociados a las constantes cinéticas Ks, K2, and Kd.

Optimized acid hydrolysis of the polysaccharides from the seaweed Solieria filiformis (Kützing) P.W. Gabrielson for bioethanol production / Hidrólise ácida otimizada dos polissacarídeos da macroalga Solieria filiformis (Kützing) P.W. Gabrielson para produção de bioetanol

The seaweeds are bio-resource rich in sulfated and neutral polysaccharides. The tropical seaweed species used in this study (Solieria filiformis), after dried, shows 65.8% (w/w) carbohydrate, 9.6% (w/w) protein, 1.7% (w/w) lipid, 7.0% (w/w) moisture and 15.9% (w/w) ash. The dried seaweed was easily hydrolyzed under mild conditions (0.5 M sulfuric acid, 20 min.), generating fermentable monosaccharides with a maximum hydrolysis efficiency of 63.21%. Galactose and glucose present in the hydrolyzed were simultaneously fermented by Saccharomyces cerevisiae when the yeast was acclimated to galactose and cultivated in broth containing only galactose. The kinetic parameters of the fermentation of the seaweed hydrolyzed were Y(P/S) = 0.48 ± 0.02 g.g−1, PP = 0.27 ± 0.04 g.L−1.h−1, η = 94.1%, representing a 41% increase in bioethanol productivity. Therefore, S. filiformis was a promising renewable resource of polysaccharides easily hydrolyzed, generating a broth rich in fermentable monosaccharides for ethanol production.

As algas marinhas são recursos naturais ricos em polissacarídeos sulfatados e neutros. A espécie de macroalga tropical utilizada neste estudo (Solieria filiformis) apresentou teores de carboidratos de 65,8% (m/m), proteínas de 9,6% (m/m), lipídios de 1,7% (m/m), umidade de 7,0% (m/m) e 15,9 % (m/m) de cinzas. A macroalga seca foi facilmente hidrolisada em condições brandas, na presença de ácido sulfúrico 0,5 M, por 20 min, produzindo monossacarídeos fermentáveis com uma eficiência de hidrólise máxima de 63,21%. A galactose e a glicose presentes no hidrolisado foram fermentadas simultaneamente por Saccharomyces cerevisiae, após aclimatação da levedura cultivada em meio contendo apenas galactose como fonte de carbono. Os parâmetros cinéticos da fermentação do hidrolisado algáceo pela levedura aclimatada a galactose foram Y(P/S) = 0,48 ± 0,02 g.g-1, PP = 0,27 ± 0,04 g.L- 1.h-1, η = 94,1%. Portanto, a macroalga S. filiformis se mostrou um recurso renovável promissor como fonte de polissacarídeos facilmente hidrolisados, gerando um meio nutritivo rico em glucose e galactose para a produção de etanol.

Cultivo por lote de Wickerhamomyces anomaìus en un biorreactor a escala laboratorio para la producción de una poligalacturonasa / Batch culture of Wickerhamomyces anomaìus in a lab scale bioreactor for poligalacturonase production

Wickerhamomyces anomalus, una levadura aislada de frutas cítricas en la provincia de Misiones, Argentina, produce una poligalacturonasa (endo-PG) con capacidad macerante de tejidos vegetales. El objetivo del presente trabajo fue determinai los parámetros cinéticos y estequiométricos del crecimiento de W. anomalus y la producción de la enzima poligalacturonasa en un medio de cultivo sintético, operado en sistema por lote, en un biorreactor a escala laboratorio. Los cultivos se realizaron en un biorreactor de 4 l que contenía 3 l de un medio sintético compuesto por glucosa, pectina de citrus, vitaminas, aminoácidos, sulfato de amonio y sales, y se incubaron con agitación y aireación, a 30 °C durante 12 h. El transcurso de proceso fermentativo se siguió por medidas de biomasa, glucosa residual, actividad poligalacturonasa y contenido de O2 y CO2 de los gases a la salida del reactor. La velocidad específica de crecimiento máxima (-im) de W. anomalus fue de 0,337 h-1 y el rendimiento de biomasa producida (Yx/s) de 0,401 gx/gs. Al finalizar el cultivo, la actividad PG en el sobrenadante fue de PG de ~ 83,7 UE/ml. La actividad específica y la productividad obtenidas fueron de ~ 1,91. 10(4) UE/gx y ~ 9.301 UE/l.h, respectivamente. El cociente respiratorio fue cercano a 1 durante el proceso fermentativo. No se formó ningún otro producto, además de biomasa y CO 2 . El cultivo por lote resultó ser una buena alternativa para la producción de PG a partir de W. anomalus, obteniéndose un extracto con elevada actividad enzimática, en un medio de cultivo sintético y de bajo costo.

Wickerhamomyces anomalus, a yeast isolated from citrus fruit peels in the province of Misiones, Argentina, produces a polygalacturonase (endo-PG) with maceration activity of vegetable tissues. The objective of the present work was to determine kinetic and stoichiometric parameters of W. anomalus growth and polygalacturonase production in a synthetic culture medium, operating in a batch-type bioreactor at laboratory scale. Cultures were performed in a bioreactor of 4 l, containing 3 l of a synthetic medium composed of glucose, citrus pectin, vitamins, amino acids, ammonium sulfate and salts, and were incubated with agitation (450 rpm) and aeration at 30 °C, during 12 h. The course of the fermentation process was followed by measuring biomass, residual glucose, polygalacturonase activity and O2 and CO2 content of outlet gases from the reactor. The maximum specific growth rate (Um) of W. anomalus was 0.337 h-1 and the biomass yield (Yx/s) was 0.40 gx/gs. At the end of the culture, PG activity in the supernatant was ~84 UE/ml. The specific activity and the productivity obtained were ~1.91 104 UE/gx and ~9,301 UE/l.h, respectively. Respiratory quotient was approximately 1.0 throughout the fermentation process. No other product different from biomass and CO2 was detected. Batch culture could be an adequate alternative for the production of polygalacturonase from W. anomalus and an extract with high enzymatic activity using a synthetic and economic culture medium could be obtained.

Verificación de los valores de referencia del estudio del semen según OMS 2010 en Buenos Aires / Verification of reference values for semen analysis according to WHO 2010 in Buenos Aires / Verificação dos valores de referência da análise do sêmen de acordo com a OMS 2010 em Buenos Aires

La Organización Mundial de la Salud en su edición 2010 ha publicado valores de referencia para los parámetros seminales. Sin embargo, los laboratorios deben verificarlos en su población para transferirlos a su práctica clínica. Para cumplimentar este requerimiento se propuso verificar los intervalos de referencia OMS 2010 en la población de la provincia y Ciudad Autónoma de Buenos Aires. También se determinó el rango de resultados para: número total de espermatozoides móviles progresivos y morfología normal en el eyaculado, parámetros cinéticos y pruebas funcionales. El proceso de verificación fue llevado a cabo de acuerdo a la guía C28-A2 CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute). Mediante difusión se convocó a hombres (n:20) argentinos residentes en Buenos Aires, con fertilidad probada en los últimos 12 meses. Se excluyeron individuos con patología andrológica. Las muestras se procesaron de acuerdo con los criterios OMS 2010. De los resultados se establece que los intervalos de referencia publicados en la última versión han sido verificados, con excepción del volumen seminal. Los rangos de valores obtenidos para los parámetros de movilidad progresiva y morfología en número totales, como también de los parámetros cinéticos y de las pruebas funcionales contribuirán a establecer futuros valores de referencia.

WHO 2010 provided reference values for semen analysis; however clinical laboratories should verify them in healthy fertile males. In order to be able to transfer this reference interval to our unit, it was proposed to examine the available data in the Buenos Aires population. The range of data obtained in this population was also provided for the following: total number of progressively motile and morphologically normal spermatozoa in the ejaculate,nematic parameter values and functional tests, in an attempt to establish standardization in these parameters. The process of reference value verification was carried out according to C28-A2 CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute) guidelines; to that aim, twenty men born in Argentina who reside in Buenos Aires province or city were recruited to participate. They were of proven fertility in the last 12 months. Individuals with pathologies by andrological consultation were excluded. Samples were processed according to 2010 WHO. In Buenos Aires City, WHO reference values were confirmed whereas semen volume was not confirmed. The range of values for total progressive and morphologically normal spermatozoa as well as kinetic parameter values, enrichment by swim up and functional test results were established for the male fertile population studied in an attempt to contribute to the construction of future reference values.

Organização Mundial da Saúde, em sua edição de 2010, tem publicado valores de referência para os parâmetros seminais. No entanto, os laboratórios devem verificá-los em sua população para serem transferidos a sua prática clínica. Para cumprir com esse requisito, decidiu-se verificar os intervalos de referência da OMS 2010, na população da província e da cidade de Buenos Aires. Também foram definidos intervalos de resultados para o número total de espermatozoides móveis progressivos e para a morfologia normal no ejaculado, os parâmetros cinéticos e os testes funcionáis. O processo de verificação foi realizado de acordo com o guia CLSI C28 A2 (Clinical and Laboratory Standards Institute). Por meio de uma convocação, (N 20) homens argentinos residentes em Buenos Aires, com comprovada fertilidade nos últimos 12 meses foram convidados. Indivíduos com patologia andrológica foram excluídos. As amostras foram processadas de acordo com os critérios da OMS de 2010. A partir dos resultados estabeleceu-se que os intervalos de referência publicados na versão mais recente foram verificados, com exceção do volume seminal. Os intervalos de valores obtidos para os parâmetros de motilidade progressiva e morfologia em número total, bem como os parâmetros cinéticos e os dos testes funcionais ajudarão a estabelecer valores de referência futura.

Verificación de los valores de referencia del estudio del semen según OMS 2010 en Buenos Aires / Verification of reference values for semen analysis according to WHO 2010 in Buenos Aires / VerificaþÒo dos valores de referÛncia da análise do sÛmen de acordo com a OMS 2010 em Buenos Aires

La Organización Mundial de la Salud en su edición 2010 ha publicado valores de referencia para los parámetros seminales. Sin embargo, los laboratorios deben verificarlos en su población para transferirlos a su práctica clínica. Para cumplimentar este requerimiento se propuso verificar los intervalos de referencia OMS 2010 en la población de la provincia y Ciudad Autónoma de Buenos Aires. También se determinó el rango de resultados para: número total de espermatozoides móviles progresivos y morfología normal en el eyaculado, parámetros cinéticos y pruebas funcionales. El proceso de verificación fue llevado a cabo de acuerdo a la guía C28-A2 CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute). Mediante difusión se convocó a hombres (n:20) argentinos residentes en Buenos Aires, con fertilidad probada en los últimos 12 meses. Se excluyeron individuos con patología andrológica. Las muestras se procesaron de acuerdo con los criterios OMS 2010. De los resultados se establece que los intervalos de referencia publicados en la última versión han sido verificados, con excepción del volumen seminal. Los rangos de valores obtenidos para los parámetros de movilidad progresiva y morfología en número totales, como también de los parámetros cinéticos y de las pruebas funcionales contribuirán a establecer futuros valores de referencia.(AU)

WHO 2010 provided reference values for semen analysis; however clinical laboratories should verify them in healthy fertile males. In order to be able to transfer this reference interval to our unit, it was proposed to examine the available data in the Buenos Aires population. The range of data obtained in this population was also provided for the following: total number of progressively motile and morphologically normal spermatozoa in the ejaculate, kinematic parameter values and functional tests, in an attempt to establish standardization in these parameters. The process of reference value verification was carried out according to C28-A2 CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute) guidelines; to that aim, twenty men born in Argentina who reside in Buenos Aires province or city were recruited to participate. They were of proven fertility in the last 12 months. Individuals with pathologies by andrological consultation were excluded. Samples were processed according to 2010 WHO. In Buenos Aires City, WHO reference values were confirmed whereas semen volume was not confirmed. The range of values for total progressive and morphologically normal spermatozoa as well as kinetic parameter values, enrichment by swim up and functional test results were established for the male fertile population studied in an attempt to contribute to the construction of future reference values.(AU)

A OrganizaþÒo Mundial da Saúde, em sua ediþÒo de 2010, tem publicado valores de referÛncia para os parÔmetros seminais. No entanto, os laboratórios devem verificá-los em sua populaþÒo para serem transferidos a sua prática clínica. Para cumprir com esse requisito, decidiu-se verificar os intervalos de referÛncia da OMS 2010, na populaþÒo da província e da cidade de Buenos Aires. Também foram definidos intervalos de resultados para o número total de espermatozoides móveis progressivos e para a morfologia normal no ejaculado, os parÔmetros cinéticos e os testes funcionáis. O processo de verificaþÒo foi realizado de acordo com o guia CLSI C28 A2 (Clinical and Laboratory Standards Institute). Por meio de uma convocaþÒo, (N 20) homens argentinos residentes em Buenos Aires, com comprovada fertilidade nos últimos 12 meses foram convidados. Indivíduos com patologia andrológica foram excluídos. As amostras foram processadas de acordo com os critérios da OMS de 2010. A partir dos resultados estabeleceu-se que os intervalos de referÛncia publicados na versÒo mais recente foram verificados, com exceþÒo do volume seminal. Os intervalos de valores obtidos para os parÔmetros de motilidade progressiva e morfologia em número total, bem como os parÔmetros cinéticos e os dos testes funcionais ajudarÒo a estabelecer valores de referÛncia futura.(AU)

Evaluación de la fermentación del lactosuero ácido (entero y desproteinizado) utilizando Lactobacillus casei / Evaluation of acid whey fermentation (whole and deproteinized) using Lactobacillus casei

El lactosuero acidificado espontáneamente pone en riesgo la salud del consumidor al utilizarlo como acidificante de la leche usada en la elaboración del queso tipo mozzarella, y además reduce la calidad del producto. El objetivo de esta investigación fue evaluar el proceso de fermentación del lactosuero ácido (entero y desproteinizado) con Lactobacillus casei, utilizando diferentes porcentajes de su inóculo. Se caracterizaron fisicoquímicamente los lactosueros, sometiéndolos a fermentación anaeróbica a 37°C y 120 rpm por 96 h. Se evaluó la concentración de biomasa celular, el consumo de lactosa, la producción de ácido láctico (AL) y se estimaron los parámetros cinéticos y estequiométricos. Se aplicó un diseño experimental completamente al azar con arreglo factorial 2x3, empleando la metodología de medidas repetidas. Los datos, se procesaron a través de los paquetes estadísticos SAS® versión 9 y Statgraphics Centurión XVI®. El lactosuero, entero y desproteinizado, se encontró dentro de los intervalos fisicoquímicos aceptables para su acidificación. Los valores de acidez fueron superiores a 120 Grados Dornic (120°D) con la inoculación de L. casei, excepto en lactosuero desproteinizado, inoculado con 15% de cultivo. El lactosuero entero con 15% de inóculo, alcanzo 120°D en el menor tiempo (34h). Altas concentraciones de inóculo (15%) favorecieron la acidificación en el lactosuero entero, mostrando la mayor producción (20.83gAL/l), Y´p/s=0.86, Qp=0.173gAL/l*h; mientras el lactosuero desproteinizado mostró un mayor crecimiento microbiano, menor conversión de lactosa (8.2%) y menor producción media de ácido láctico (8.19g/l).

The spontaneously acidified whey threatens consumer health and reduces quality of mozzarella cheese. The goal of this research was to evaluate the acidification process of acid whey (whole and deproteinized) by fermentation with different inoculum concentrations of Lactobacillus casei. The whey was physicochemically characterized and anaerobically fermented at 37°C and120 rpm during 96h. Cellular biomass was evaluated, as well as lactose consumption, lactic acid production, kinetic and stoichiometric parameters were estimated. A completely randomized design with factorial arrangement (2x3) was applied by using the repeated measures methodology. Data was processed by using SAS® statistical package, version 9 and Statgraphics Centurion XVI®. The acidification for the whole and deproteinized whey was found within the acceptable intervals. Acidification values were above 120 degrees Dornic (120°D) with L. casei inoculation, except in the deproteinized whey inoculated with 15% of inoculum. The whole whey with 15% of inoculum reached 120°D in the shortest time (34 hours). High concentrations of inoculum (15%) aided the acidification in whole whey and showed the highest production (20.83 g LA/l), and p/s=0.86, Qp=0.173 g AL/l*h; on the other hand, the deproteinized whey showed the highest microbial growth, lowest conversion of lactose (8.2%) and lowest lactic acid production (8.19g/l).

Cinética da degradação de carotenoides e da alteração de cor do azeite de pequi submetido ao aquecimento em temperatura de fritura / Kinetics of carotenoids degradation and color change of pequi oil submitted to heating at frying temperature

O azeite de pequi possui coloração vermelho-alaranjada devido à presença de carotenoides. Possíveis alterações químicas nesses compostos durante o processamento podem influenciar em modificações físicas do produto que ocorrem quando este é submetido ao aquecimento. Este estudo teve como objetivo utilizar parâmetros cinéticos para avaliar a degradação de carotenoides e a alteração de cor do azeite de pequi submetido ao aquecimento em temperatura de fritura. Para avaliar o efeito do aquecimento, o azeite de pequi foi tratado termicamente a 180°C em intervalo crescente de 10 minutos até uma hora de aquecimento. Realizaram-se as análises de carotenoides totais e cor e com esses resultados determinaram-se os parâmetros cinéticos. Ao longo do aquecimento, o teor de carotenoides foi praticamente todo degradado e consequentemente a cor foi bastante alterada. A cinética de degradação dos carotenoides foi de primeira ordem e da alteração de cor foi de ordem zero. Essas cinéticas refletiram as observações visuais das amostras do azeite de pequi obtidas depois de cada tratamento.

The pequi oil has red-orange color due to carotenoids content. Possible chemical modifications on these compounds during processing may influence physical modifications to the product when this oil is submitted to heating. This study aimed to use kinetic parameters to evaluate carotenoids degradation and color change of the pequi oil submitted to heating at frying temperature. To evaluate the effect of heating, pequi oil was heated at 180°C in 10 minutes increasing intervals until one hour. Analyses were performed for total carotenoids and color and these results were used to determine kinetic parameters. Along the heating the carotenoids content was almost completed degraded and consequently, the color changed significantly. Kinetics of carotenoids degradation was of first order and the color change was of zero order. These kinetics reflected the visual observations of pequi oil samples obtained after each treatment.

Determinação de parâmetros cinéticos da inativação térmica de Escherichia coli em lodo de esgoto / Determining kinetic parameters for thermal inactivation of Escherichia coli in sewage sludge

O presente trabalho objetivou determinar parâmetros cinéticos da inativação térmica de Escherichia coli em lodo de esgoto. Os ensaios foram realizados em laboratório pelo método do frasco de três bocas nas temperaturas de 45, 50, 55, 60 e 65ºC. Os resultados indicaram que a cinética de inativação térmica deste microrganismo pode ser descrita por um modelo de primeira ordem. A resistência da bactéria é reduzida consideravelmente em temperaturas acima de 55ºC. A energia de inativação encontrada foi 2,48x10(5) J.mol-1. O tempo de redução decimal D55ºC foi de 3,61 minutos e o coeficiente térmico z foi 8,3ºC.

The present study aimed to determine the kinetic parameters of thermal inactivation of Escherichia coli in sewage sludge. The tests were performed in the laboratory using the three-neck flask method at temperatures of 45, 50, 55, 60 and 65ºC. The results indicated that the thermal inactivation kinetic of this microorganism can be described by a first order model. The resistance of bacteria is greatly reduced at temperatures above 55ºC. The inactivation energy was found 2.48x10(5) J.mol-1. The decimal reduction time D55ºC was 3.61 minutes and the thermal coefficient z was 8.3ºC.