Influence of stationary phase and eluent properties on chromatographic separation of carbohydrates

In this thesis, the sorption and elastic properties of the cation-exchange resins were studied to explain the liquid chromatographic separation of carbohydrates. Na+, Ca2+ and La3+ form strong poly(styrene-co-divinylbenzene) (SCE) as well as Na+ and Ca2+ form weak acrylic (WCE) cation-exchange resins at different cross-link densities were treated within this work. The focus was on the effects of water-alcohol mixtures, mostly aqueous ethanol, and that of the carbohydrates. The carbohydrates examined were rhamnose, xylose, glucose, fructose, arabinose, sucrose, xylitol and sorbitol. In addition to linear chromatographic conditions, non-linear conditions more typical for industrial applications were studied. Both experimental and modeling aspectswere covered. The aqueous alcohol sorption on the cation-exchangers were experimentally determined and theoretically calculated. The sorption model includes elastic parameters, which were obtained from sorption data combined with elasticity measurements. As hydrophilic materials cation-exchangers are water selective and shrink when an organic solvent is added. At a certain deswelling degree the elastic resins go through glass transition and become as glass-like material. Theincreasing cross-link level and the valence of the counterion decrease the sorption of solvent components in the water-rich solutions. The cross-linkage or thecounterions have less effect on the water selectivity than the resin type or the used alcohol. The amount of water sorbed is higher in the WCE resin and, moreover, the WCE resin is more water selective than the corresponding SCE resin. Theincreased aliphatic part of lower alcohols tend to increase the water selectivity, i.e. the resins are more water selective in 2-propanol than in ethanol solutions. Both the sorption behavior of carbohydrates and the sorption differences between carbohydrates are considerably affected by the eluent composition and theresin characteristics. The carbohydrate sorption was experimentally examined and modeled. In all cases, sorption and moreover the separation of carbohydrates are dominated by three phenomena: partition, ligand exchange and size exclusion. The sorption of hydrophilic carbohydrates increases when alcohol is added into the eluent or when carbohydrate is able to form coordination complexes with the counterions, especially with multivalent counterions. Decreasing polarity of the eluent enhances the complex stability. Size exclusion effect is more prominent when the resin becomes tighter or carbohydrate size increases. On the other hand,the elution volumes between different sized carbohydrates decreases with the decreasing polarity of the eluent. The chromatographic separation of carbohydrateswas modeled, using rhamnose and xylose as target molecules. The thermodynamic sorption model was successfully implemented in the rate-based column model. The experimental chromatographic data were fitted by using only one adjustable parameter. In addition to the fitted data also simulated data were generated and utilized in explaining the effect of the eluent composition and of the resin characteristics on the carbohydrate separation.

Alikriittisen veden käyttö kromatografisessa erotuksessa

Alikriittisellä vedellä tarkoitetaan paineistettua vettä, joka on kriittisen lämpötilansa (374 °C) alapuolella nestemäisessä tilassa. Veden tiheys pienenee lämpötilan kasvaessa Veden liuotinominaisuuksia voidaan säädellä lämpötilan avulla. Veden pintajännitys, viskositeetti, tiheys ja polaarisuus pienenevät lämpötilan kasvaessa, ja alikriittisen veden aineominaisuudet muuttuvat lähemmäksi orgaanista liuotinta. Alikriittisen veden dielektrisyysvakion aleneminen johtuu pääasiassa lämpötilan vaikutuksesta ja vain vähän paineen vaikutuksesta. Alikriittistä vettä on käytetty liuottimena uutossa, mutta nyt myös alikriittinen kromatografia on kehittymässä oleva erotusmenetelmä. Työn kokeellisessa osassa kehitettiin kromatografinen laitteisto alikriittiselle vedelle, jolla tutkittiin sokerialkoholien ja sokerien kromatografista erotusta alikriittisen veden avulla. Lisäksi tutkittiin sokerialkoholien, sokereiden ja stationäärifaasien termistä kestävyyttä. Tutkittavina komponentteina olivat sorbitoli, mannitoli, ksylitoli, arabinoosi, mannoosi, ksyloosi, maltoosi ja ramnoosi. Stationäärifaaseina käytettiin makrohuokoista funktionalisoimatonta polystyreenidivinyylibentseenikopolymeeriä, sekä vahvoja ja heikkoja divinyylibentseenillä ristisilloitettuja kationinvaihtohartseja, jotka olivat joko Na+- tai Ca2+-ionimuodoissa. Veden lämpötilan nostaminen vaikuttaa sekä kromatografisen stationäärifaasin tilavuusmuutoksiin että näytekomponenttien ominaisuuksiin. Vahvoilla kationinvaihtimilla havaittiin termisten tilavuusmuutosten riippuvan ionimuodosta: Na+-muotoiset hartsit turpoavat ja Ca2+-muotoiset kutistuvat lämpötilan noustessa. Heikot kationinvaihtimet kutistuvat molemmissa ionimuodoissa, mutta Ca2+-muoto kutistuu Na+-muotoa voimakkaammin. Näytekomponenteista sokerialkoholien havaittiin kestävän paremmin korkeita lämpötiloja kuin sokerien. Sokerialkoholeista kestävimmäksi havaittiin ksylitoli ja sokereista ramnoosi. Tutkittavien komponenttien piikkien havaittiin kapenevan, häntimisen vähenevän, ja piikkien eluoituvan aikaisemmin riippuen käytettävästä stationäärifaasista. Ca2+-muotoisen vahvan kationinvaihtimen kompleksinmuodostuskyky heikkeni lämpötilan kasvaessa. Näytekomponenttien erotus ei kuitenkaan parantunut lämpötilan noustessa tutkituilla stationäärifaaseilla.

Production of isomaltulose obtained by Erwinia sp. cells submitted to different treatments and immobilized in calcium alginate

In recent decades, there has been an increase in the studies of isomaltulose obtainment, due to its physicochemical properties and physiological health benefits. These properties, which include low cariogenicity, low glycemic index and greater stability, allow the use of this sweetener as a substitute for sucrose in foods; besides the fact that it can be converted to isomalt, a dietary non-cariogenic sugar alcohol used in pharmaceuticals as well as in the food industry. Isomaltulose (6-O-α-D-glucopyronosyl-1-6-D-fructofuranose) is a disaccharide reducer obtained by the enzymatic conversion of sucrose - the α-glucosyltransferase enzyme. Different treatments were performed for the preparation of whole cells; lysed cells; and crude enzyme extract of Erwinia sp. D12 strain immobilized in calcium alginate. The packed bed column of granules, containing Erwinia sp. cells sonicated and immobilized in calcium alginate (CSI), reached a maximum conversion of 53-59% sucrose into isomaltulose and it presented activity for 480 hours. The converted syrup was purified and the isomaltulose crystallization was performed through the lowering of temperature. The isomaltulose crystals presented purity of 96.5%.

O planejamento estratégico do capital humano como fator de desenvolvimento sustentável das organizações na agroenergia: estudo de caso

O objetivo desta tese é analisar, orientar e indicar algumas formas de mensuração de resultados das ações ou programas na área de Gestão de Pessoas ao longo dos anos, bem como de novas tendências no setor de agroenergia. O trabalho procura também propor práticas de planejamento estratégico e, indicadores para as organizações com foco no desenvolvimento e nas mudanças previstas nas organizações, no mercado de trabalho, nos modelos de gestão e de negócios do segmento de produção de cana-de-açúcar para os próximos anos. No estudo são analisados as transformações organizacionais, novos desafios competitivos do presente e do futuro, e a forma como a área de Recursos Humanos nas diversas organizações do setor, tem acompanhado tal processo, verificando o impacto dessas ações em um contexto de mudanças nos processos da cadeia agrícola (mecanização do plantio, colheita,.dentre outros), da cadeia industrial (biorefinarias, etanol de segunda geração, gaseificação...dentre outros), e no desenvolvimento organizacional e humano como parte integrante de um programa de sustentabilidade das organizações. São abordados metodologias, sistemas e ferramentas de planejamento estratégico, e mensuração propostas por certos autores que visam a demonstrar o impacto das estratégias e as ações na Gestão de Pessoas em direção ao cumprimento das metas e objetivos das organizações, em um cenário de forte crescimento interno e global do mercado de bioenergia. Nesse cenário, expõe-se e discute-se como as empresas do setor sucroalcooleiro utilizam, na prática, essas metodologias e os indicadores de performance da área frente às necessidades, e indicam-se as melhores práticas e ferramentas que visam a facilitar os processos decisórios, o uso de métricas de Recursos Humanos para previsão e acompanhamento do Capital Humano, e a otimização dos recursos e dos investimentos frente aos novos desafios do setor. Embora já se notem várias iniciativas visando a tornar a Gestão de Pessoas um fator estratégico para as organizações da agroenergia, a pesquisa identificou que a área de Recursos Humanos está evoluindo nessa direção e pode contribuir de forma efetiva para a melhor performance e sustentabilidade dos negócios. Palavras chaves: Cana-de Açúcar, Estratégia Organizacional, Capital Humano

Potencial de produção de cana-energia em áreas agrícolas marginais no Brasil

A descoberta e utilização do petróleo provocaram significativas mudanças na sociedade ao longo do tempo, sendo ele um dos mais importantes fatores de transformação socioambiental e cultural no mundo ao longo do ultimo século. Sua grande gama de possibilidades de utilização acabou criando um sistema de produção baseado em um único agente energético, principalmente nos países que não possuem recursos hídricos nem outras fontes renováveis. Porém, nas ultimas décadas do século passado, começaram a surgir inúmeras discussões sobre a necessidade de se alterar a composição da matriz energética global. Como resultados das preocupações quanto à escassez daquele recurso natural, vários pesquisadores direcionaram seus estudos para a busca de alternativas que pudessem de forma sustentável se prestar como substituto ao petróleo. Uma delas seria o uso de biomassa, de forma a aproveitar a capacidade das plantas em transformar a energia solar em carbohidratos. O Brasil, além de possuir uma das matrizes energéticas mais diversificadas e limpas do mundo, possui grande extensão de terras agricultáveis o que o coloca em lugar de destaque quanto ao potencial de produção de culturas agroenergéticas. Considerando as características da cana-de-açúcar e a sua adaptação a áreas de cultivo do Brasil e impulsionados pela demanda de produção de biomassa moderna, a ser aplicada em processos de transformação mais complexos e que possibilitem a obtenção de outros produtos além de açúcar, álcool e energia, estudou-se neste trabalho plantas de cana-de-açúcar melhoradas com a finalidade exclusiva de produzir biomassa moderna, a chamada “cana- energia”. Esta é uma planta que, contrariamente à tradicional cana-de-açúcar, melhorada para produzir sacarose, é direcionada para produzir fibra, e que, além disso, por possuir maior participação de espécies ancestrais de maior rusticidade, estão aptas a suportar condições ambientais mais estressantes. Os resultados obtidos demonstraram que os híbridos de cana-energia apresentam grande potencial de produção de biomassa e massa seca por área, a custos altamente competitivos considerando as análises comparativas de custo de produção de massa seca por área. Quanto a produção foi possível observar que além de ser mais produtiva em primeiro corte, nos resultados de colheita de soqueira (segundo corte), o melhor híbrido de cana- energia chegou a produzir uma vez e meia mais massa seca que a cana-de-açúcar tradicional, e apresentou maiores produtividades que outras culturas energéticas tais como o eucalipto e o capim-elefante, sendo que, considerando as produtividades médias observadas, a partir do terceiro corte com estes níveis de produtividade, a cana-energia passa a ser a matéria prima de mais baixo custo de produção de massa seca por área, denotando o seu alto potencial como matéria prima para a produção de bioenergia. No Zoneamento agroecológico realizado para a cana energia foi possível identificar 32,3 milhões de hectares de áreas de produção agrícola marginais aptas ao cultivo deste material, sendo que de acordo com os resultados do zoneamento agrícola e as características das regiões em estudos, identifica-se que deste total, pode-se considerar que os materiais que se destacaram em produtividade neste estudo, apresentam boas condições de ocupar uma área de 2,0 a 8,0 milhões de hectares.

Competitividade dos produtores rurais de cana-de-açúcar da região agreste do Rio Grande do Norte

Deregulation of the sugar-alcohol sector in the 90s meant that agribusiness firms begin a process of reorganization of their production structures to enhance their abilities to become competitive in the new scenario. This study aims to examine the Production Chain of Sugar cane in Agreste region of Rio Grande do Norte, with studies to contribute to the competitiveness of farmers giving grants for planning and implementing policies, programs and projects, public and / or private. The method used in the study was researching the literature on the history of sugar cane in Brazil, agribusiness management, production chains and competitiveness, in field research used a questionnaire to collect information from farmers. It is concluded that the rural producers of cane sugar in newborns are not competitive and therefore it is necessary policies and / or for private gain in competitiveness of producers and consequently the production chain. It is hoped that the study serves as a subsidy for those policies proposição

Análise da comercialização de energia elétrica cogerada pelo setor sucroalcooleiro no estado de São Paulo

O Brasil viveu, em 2001, uma crise de oferta de energia elétrica sem precedentes que coincidiu com o processo de reestruturação do setor elétrico brasileiro e possibilitou aos autoprodutores de energia elétrica,como o setor sucroalcooleiro, comercializarem o excedente de energia, obtidos pelo processo de cogeração, que apesar do elevado potencial de comercialização, não está sendo devidamente aproveitado. Este trabalho teve por objetivo caracterizar o mercado de energia elétrica cogerada e analisar os obstáculos à comercialização da energia cogerada, à luz da existência dos custos de transação e econômicos, enfrentados pelo setor sucroalcooleiro e distribuidoras. Para a coleta de informações, foram realizadas entrevistas semi-estruturadas com o responsável pela área de cogeração das usinas e distribuidora de energia, que consistiam em perguntas pré-determinadas que foram lidas na mesma ordem e da mesma maneira para todos os entrevistados para assegurar a comparabilidade dos resultados. As entrevistas foram gravadas, transcritas e examinadas por meio da análise de conteúdo. Os resultados indicaram que poderiam ser estabelecidos contratos de longo prazo, mas os custos de transação e econômicos entre os agentes podem estar superando os benefícios da comercialização de energia elétrica cogerada, fazendo os agentes atuarem preferencialmente no mercado spot

Qualidade e produtividade da cana planta e cana soca em função de doses e fontes de manganês

The crop of the sugarcane is stood out in the Brazilian agricultural scenery, due to the great demand of sugar, alcohol and by-products. The present work had as objective to evaluate the effect of five doses and three sources of manganese applied at planting furrow in sugarcane, in two cuts, in the Northwest area of São Paulo State, Brazil. The experiment was conducted at Fujimoto farm with coordinates 20 degrees 32 'S and 50 degrees 58' O, and altitude of 361 meters, area administered by Distillery Vale do Parana S/A Alcool and Acucar, in Suzanapolis county - São Paulo state. A randomizef blocks design in a factorial scheme 5x3, being 5 doses of manganese (0; 2.5; 5.0; 7.5 and 10.0 kg ha(-1)), and 3 sources (Quelate, FTE and manganese sulfate), applied at planting furrow, in 4 repetitions was used. The plots were constituted by 4 lines of 5 m length, spaced by 1.5 m. The RB 86-7515 variety was used. The sources of manganese did not influence in the technological quality and productivity of stems in none of the cuts of sugarcane. The application of doses of manganese resulted in increase on values of recoverable total sugar per ha and ton of pol per ha in plant cane, not influencing in the other variables analyzed on plant cane and ratoon cane.

O uso da informação contábil no setor sucroalcooleiro: um estudo nas indústrias de Alagoas

This study has the purpose of discussion and reflection of how the accounting information in the managemental area are used by the sugar & alcohol industry, located at State of Alagoas, aiming to identify if them please their managers expectations in the process of taking decision. Ahead of an existent universe of 27 (twenty seven) companies registered at the Sugar & Alcohol Labor Union of State of Alagoas SINDAÇUCAR files, were collected 14 (fourteen) questionnaires to support the current research classified as explorative and descriptive. The junction of these two kinds of research resulted in a quantitative and perceptive analysis of the use of the accounting information in the process of taking decision of the Sugar & Alcohol industry in Alagoas. The results demonstrated in this research indicate that, although the managers consider relevant the information at cost area, they do not use them in the process of taking decision. The reports emitted by accountancy are only financial, such as balance sheets, income statement, financial flow, among others factors. The importance order that the managers give to the accounting information and the kind of information that they use in the process of taking decision do not indicates that they use the accountancy in administration level. The statistics analysis of the files collected allows infer that the information provided by accountancy are considered important, however are few used at the manager process

Agroindústria canavieira e unidade de conservação: Impactos Sociais na comunidade de pescadores de Baía Formosa (RN)

The conservation unities emerged in response to the environmental damages. In the Atlantic Forest of the Brazilian Northeast, the most of the damages come from the sugar-cane agro-industry, especially by the deforestation for the introduction of sugar-cane fields and installation of the industry structure. Besides the damages over the biodiversity, there are critical social problems that affect the communities which survive using directly or indirectly the biome from the Atlantic Forest. The objective of this research is to analyze the social impacts on the fishermen of Baía Formosa/RN generated by the changes and socio-environmental transformations occurred starting the installation of a sugar-cane factory and the creation of a conservation area in the municipality of Baía Formosa/RN community. The research is based on a qualitative and diachronic perspective, for both approach, it was used the method of oral history in conjunction with the literature search and some technical and research tools such as direct observation, interview, records images and recordings . The results show that social and symbolic practices of the community in the conservation unit Mata Estrela last more strongly presented. Today fewer natural resources are used, due to factors such as limit access to forest and disappearance of some natural resources by deforestation. It is believed that the loss of free access to space for the community is the most significant negative impact, as promoted changes in the relationship of the community with the Star Forest that contributed to the fading of their social and symbolic practices. The loss of free access caused the decline in the practice of agriculture, which resulted in the loss of one of the means of social reproduction of the community

Putative metabolic pathway of mannitol and sorbitol and in sugarcane

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influências das condições e organização do trabalho de uma indústria de transformação de cana-de-açúcar na ocorrência de acidentes de trabalho

Este estudo discute a relação entre as condições e a organização do trabalho como elementos que contribuem para a ocorrência de acidentes do trabalho. Os dados foram coletados em uma indústria produtora de açúcar, álcool e derivados, situada no Estado de São Paulo. Para a coleta dos dados utilizamos a observação direta do trabalho e realizamos entrevistas semidirigidas individuais como 22 trabalhadores do setor de produção de açúcar. A produção de açúcar foi indicada pela Equipe de Segurança e Higiene no Trabalho como o setor em que havia a maior ocorrência de acidentes. Por destacar o papel que a relação homem-trabalho desempenha na saúde física e psíquica dos trabalhadores, utilizamos a Psicodinâmica do Trabalho (Dejours, 1994) como referencial teórico para a análise dos dados obtidos nas entrevistas. A análise das entrevistas envolveu três aspectos: condições e organização do trabalho e insatisfação. Os resultados revelaram que o ambiente estudado apresenta fatores físicos, químicos e biológicos desfavoráveis à saúde dos trabalhadores. Quanto à organização do trabalho, os dados revelaram que a divisão do trabalho bem como o conteúdo das tarefas determinavam sobrecarga aos trabalhadores. O relato sobre a insatisfação envolveu: ausência de perspectiva para progressão profissional, falta de treinamento técnico, dificuldade em manejar equipamentos e inadequação dos equipamentos de proteção. Destaca-se também no discurso dos trabalhadores a ineficiência das ações organizacionais para a eliminação ou a neutralização dos riscos de acidentes do trabalho e a predominância da teoria do Ato inseguro na apuração da causalidade dos acidentes do trabalho.

Aplicação de programação por metas binária: mista em uma empresa do setor sucroenergético

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Avaliação termodinâmica, termoeconômica e econômica da integração de sistemas de gaseificação da biomassa em uma usina sucroalcooleira

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)