Valorization of grape pomace residues integrating hot compressed water with biotechnology

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia

Valorization of grape pomace through hot compressed water extraction/hydrolysis

The world energy consumption is expected to increase strongly in coming years, because of the emerging economies. Biomass is the only renewable carbon resource that is abundant enough to be used as a source of energy Grape pomace is one of the most abundant agro-industrial residues in the world, being a good biomass resource. The aim of this work is the valorization of grape pomace from white grapes (WWGP) and from red grapes (RWGP), through the extraction of phenolic compounds with antioxidant activity, as well as through the extraction/hydrolysis of carbohydrates, using subcritical water, or hot compressed water (HCW). The main focus of this work is the optimization of the process for WWGP, while for RWGP only one set of parameters were tested. The temperatures used were 170, 190 and 210 °C for WWGP, and 180 °C for RWGP. The water flow rates were 5 and 10 mL/min, and the pressure was always kept at 100 bar. Before performing HCW assays, both residues were characterized, revealing that WWGP is very rich in free sugars (around 40%) essentially glucose and fructose, while RWGP has higher contents of structural sugars, lignin, lipids and protein. For WWGP the best results were achieved at 210 °C and 10 mL/min: higher yield in water soluble compounds (69 wt.%), phenolics extraction (26.2 mg/g) and carbohydrates recovery (49.3 wt.% relative to the existing 57.8%). For RWGP the conditions were not optimized (180 °C and 5 mL/min), and the values of the yield in water soluble compounds (25 wt.%), phenolics extraction (19.5 mg/g) and carbohydrates recovery (11.4 wt.% relative to the existing 33.5%) were much lower. The antioxidant activity of the HCW extracts from each assay was determined, the best result being obtained for WWGP, namely for extracts obtained at 210 °C (EC50=20.8 μg/mL; EC50 = half maximum effective concentration; EC50 = 22.1 μg/mL for RWGP, at 180 ºC).

Resume of minutes of meeting of Sanitary Water Board.

Description based on: January 9, 1968; title from caption.

Execução de um projecto solar térmico para uma instalação de A.Q.S. da Escola Básica Guilherme Stephens

O presente documento tem como principal objectivo efectuar o projecto de dimensionamento de um sistema de águas quentes sanitárias para uma escola. Numa primeira fase foi elaborado uma pesquisa sobre o contexto energético, a nível mundial, europeu e nacional, bem como o seu contexto jurídico a nível europeu e nacional, e uma explicação superficial sobre os fundamentos da energia solar, onde se foca a importância da radiação solar e os vários tipos de sistemas solares térmicos, bem como os seus constituintes. Segue-se a abordagem ao caso de estudo onde foram efectuados inicialmente inquéritos como forma de determinar os consumos de água quente utilizada nessa escola. Continuou-se o estudo efectuando-se a variação de duas características do sistema solar: o tamanho dos depósitos e o tipo de colectores solares a aplicar. Após as simulações efectuadas para a determinação das soluções a aplicar ao sistemasolar e apresentadas ao longo do presente documento, foram efectuadas análises económicas como forma de se verificar a viabilidade do sistema a aplicar. Por último foram elaboradas conclusões sobre o sistema a aplicar e apresentados alguns cenários financeiros do mesmo.

Construcció d'un refugi situat al terme municipal de Vallfogona de Ripollès, pensat com a final d'etapa per a rutes a cavall

Els negocis relacionats amb les activitats de lleure i els esports d’aventura actualment es troben en expansió, buscant majoritàriament el contacte amb la natura. Les rutes a cavall formen part del gran ventall d’opcions, per aquesta qüestió s’ha pensat en construir un refugi utilitzat com a final d’etapa per a rutes a cavall. En la major part del territori, la presència de població humana es manifesta en pobles, viles i ciutats, les quals disposes d’aigua sanitària, corrent elèctric i sistema de clavegueram. Per altra banda en les urbanitzacions o cases aïllades poder gaudir d’aquests serveis suposa una inversió econòmica elevada, que implica la utilització de sistemes alternatius. En el present projecte s’ha triat un emplaçament on portar a terme el final d’etapa amb una sèrie de requisits a complir : bosc a les proximitats, disposar d’un o varis accessos per a vehicles (transport del material d’intendència), tranquil•litat, bones vistes, i cobertura de telèfon mòbil. S’han acceptat les següents limitacions : no disposar de xarxa pública d’electricitat ni d’aigua. I s’han dimensionat les instal•lacions per a un màxim de dotze persones i els seus respectius cavalls. El principal objectiu del projecte és el dimensionament de les necessitats elèctriques, d’aigua i d’aiguacalenta sanitària en condicions autònomes, i utilitzant energies renovables. La valoració de les possibles solucions per condicionar les instal•lacions, i oferir una resposta eficient per la demanda. No és un objectiu específic del treball la potabilització de l’aigua ni el tractament dels residus produïts. S’han aprofitat els diferents desnivells que presenta l’emplaçament triat a l’hora de distribuir les instal•lacions, i s’ha utilitzat un antic cobert de dos pisos ja existent. Com a residència s’ha triat un model de casa prefabricada de muntanya. Com a sistema de subministrament elèctric, s’instal•laran plaques solars fotovoltaiques i un generador de corrent com a sistema auxiliar. La captació d’aigua s’efectuarà a partir d’un pou que es troba en el terreny i de la recollida d el’aigua pluvial, instal•lant dipòsits d’emmagatzemament d’aigua segons les necessitats. S’utilitzarà un equip de cloració per potabilitzar l’aigua de consum utilitzada a la residència. En la producció d’aigua calenta sanitària s’utilitzaran plaques solars tèrmiques i una caldera instantània de gas propà com a suport. Per cuinar s’ha triat una cuina de gas propà i una barbacoa que s’instal•larà a l’exterior. S’instal•larà una llar de foc amb recuperador d’aire a la residència i una fosa sèptica amb un sistema d’infiltració per poder abocar les aigües provinents de la residència. Els fems dels cavalls podran ser utilitzats com adob pel terreny.

Construcció d'un refugi situat al terme municipal de Vallfogona de Ripollès, pensat com a final d'etapa per a rutes a cavall

Els negocis relacionats amb les activitats de lleure i els esports d’aventura actualment es troben en expansió, buscant majoritàriament el contacte amb la natura. Les rutes a cavall formen part del gran ventall d’opcions, per aquesta qüestió s’ha pensat en construir un refugi utilitzat com a final d’etapa per a rutes a cavall. En la major part del territori, la presència de població humana es manifesta en pobles, viles i ciutats, les quals disposes d’aigua sanitària, corrent elèctric i sistema de clavegueram. Per altra banda en les urbanitzacions o cases aïllades poder gaudir d’aquests serveis suposa una inversió econòmica elevada, que implica la utilització de sistemes alternatius. En el present projecte s’ha triat un emplaçament on portar a terme el final d’etapa amb una sèrie de requisits a complir : bosc a les proximitats, disposar d’un o varis accessos per a vehicles (transport del material d’intendència), tranquil•litat, bones vistes, i cobertura de telèfon mòbil. S’han acceptat les següents limitacions : no disposar de xarxa pública d’electricitat ni d’aigua. I s’han dimensionat les instal•lacions per a un màxim de dotze persones i els seus respectius cavalls. El principal objectiu del projecte és el dimensionament de les necessitats elèctriques, d’aigua i d’aiguacalenta sanitària en condicions autònomes, i utilitzant energies renovables. La valoració de les possibles solucions per condicionar les instal•lacions, i oferir una resposta eficient per la demanda. No és un objectiu específic del treball la potabilització de l’aigua ni el tractament dels residus produïts. S’han aprofitat els diferents desnivells que presenta l’emplaçament triat a l’hora de distribuir les instal•lacions, i s’ha utilitzat un antic cobert de dos pisos ja existent. Com a residència s’ha triat un model de casa prefabricada de muntanya. Com a sistema de subministrament elèctric, s’instal•laran plaques solars fotovoltaiques i un generador de corrent com a sistema auxiliar. La captació d’aigua s’efectuarà a partir d’un pou que es troba en el terreny i de la recollida d el’aigua pluvial, instal•lant dipòsits d’emmagatzemament d’aigua segons les necessitats. S’utilitzarà un equip de cloració per potabilitzar l’aigua de consum utilitzada a la residència. En la producció d’aigua calenta sanitària s’utilitzaran plaques solars tèrmiques i una caldera instantània de gas propà com a suport. Per cuinar s’ha triat una cuina de gas propà i una barbacoa que s’instal•larà a l’exterior. S’instal•larà una llar de foc amb recuperador d’aire a la residència i una fosa sèptica amb un sistema d’infiltració per poder abocar les aigües provinents de la residència. Els fems dels cavalls podran ser utilitzats com adob pel terreny.

Isotopic composition of oxygen, carbon, and sulfur in interstitial water and cores at DSDP Leg 59 Holes

Comprehensive isotopic studies based on data from the Deep Sea Drilling Project have elucidated numerous details of the low- and high-temperature mechanisms of interaction between water and rocks of ocean crustal seismic Layers 1 and 2. These isotopic studies have also identified climatic changes during the Meso-Cenozoic history of oceans. Data on the abundance and isotopic composition of sulfur in the sedimentary layer as well as in rocks of the volcanic basement are more fragmentary than are oxygen and carbon data. In this chapter we specifically concentrate upon isotopic data related to specific features of the mechanisms of low-temperature interaction of water with sedimentary and volcanogenic rocks. The Leg 59 data provide a good opportunity for such lithologic and isotopic studies, because almost 600 meters of basalt flows and sills interbedded with tuffs and volcaniclastic breccias were cored during the drilling of Hole 448A. Moreover, rocks supposedly exposed to hydrothermal alteration play an important role at the deepest horizons of that mass. Sulfur isotopic studies of the character of possible biogenic processes of sulfate reduction in sediments are another focus, as well as the nature and origin of sulfide mineralization in Layer-2 rocks of remnant island arcs. Finally, oxygen and carbon istopic analyses of biogenic carbonates in the cores also enabled us to investigate the effects of changing climatic conditions during the Cenozoic. These results are compared with previous data from adjacent regions of the Pacific Ocean. Thus this chapter describes results of isotopic analyses of: oxygen and sulfur of interstitial water; oxygen and carbon of sedimentary carbonates and of calcite intercalations and inclusions in tuffs and volcaniclastic breccias interbedded with basalt flows; and sulfur of sulfides in these rocks.

Chloroflexus spp. and Sulfurihydrogenibium spp. in microbial mats of the Nakabusa hot spring, Japan

Microbial mats develop in a wide range of aquatic habitats, such as geothermal hot springs, hypersaline ponds, marine cold seeps or hydrothermal vents. The Nakabusa hot spring is located in the Nagano Prefecture, Japan (36.3875N, 137.75E), dense olive-green microbial mats develop in regions where the slightly alkaline, sulfidic effluent has cooled to 65°C. The microbial community of such mats was analyzed by focusing on the diversity, as well as the in situ distribution and function of bacteria involved in sulfur cycling. Microbial mat samples were kept in sterile plastic tubes (for molecular analysis) or glass bottles completely filled with hot spring water to avoid oxidation. Samples were transferred to the laboratory on ice and used for physiological experiments within 8h. Quantification of cell biovolumes was carried out based on images of mat sections hybridized with Sulfurihydrogenibium- and Chloroflexi-specific probes, and stained with DAPI. In situ hybridizations (CARD-FISH) of thin matsections showed a heterogeneous vertical distribution of Sulfurihydrogenibium and Chloroflexus. Sulfurihydrogenibium dominated near the mat surface (50% of the total mat biovolume), while Chloroflexus dominated in deeper layers (up to 64% of the total mat biovolume).

Lake Michigan open water and lake bed survey.

Description based on : 1970.

Performance, emission and combustion characteristics of an indirect injection (IDI) multi-cylinder compression ignition (CI) engine operating on neat jatropha and karanj oils preheated by jacket water

Renewable non-edible plant oils such as jatropha and karanj have potential to substitute fossil diesel fuels in CI engines. A multi-cylinder water cooled IDI type CI engine has been tested with jatropha and karanj oils and comparisons made against fossil diesel. The physical and chemical properties of the three fuels were measured to investigate the suitability of jatropha and karanj oils as fuels for CI engines. The engine cooling water circuit and fuel supply systems were modified such that hot jacket water preheated the neat plant oil prior to injection. Between jatropha and karanj there was little difference in the performance, emission and combustion results. Compared to fossil diesel, the brake specific fuel consumption on volume basis was around 3% higher for the plant oils and the brake thermal efficiency was almost similar. Jatropha and karanj operation resulted in higher CO 2 and NO x emissions by 7% and 8% respectively, as compared to diesel. The cylinder gas pressure diagram showed stable engine operation with both plant oils. At full load, the plant oils gave around 3% higher peak cylinder pressure than fossil diesel. With the plant oils, cumulative heat release was smaller at low load and almost similar at full load, compared to diesel. At full load, the plant oils exhibited 5% shorter combustion duration. The study concludes that the IDI type CI engine can be efficiently operated with neat jatropha (or karanj) oil preheated by jacket water, after small modifications of the engine cooling and fuel supply circuits. © 2012 Elsevier Ltd.

Effect of lipopolysaccharide from periodontal pathogens on the production of tissue plasminogen activator and plasminogen activator inhibitor 2 by human gingival fibroblasts

Both tissue plasminogen activator (t-PA) and plasminogen activator inhibitor 2 (PAI-2) are important proteolysis factors present in inflamed human periodontal tissues. The aim of the present study was to investigate the effect of lipopolysaccharide (LPS) on the synthesis: of t-PA and PAI-2 by human gingival fibroblasts (HGF). LPS from different periodontal pathogens including Actinobacillus actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis and Fusobacterium nucleatum were extracted by the hot phenol water method. The levels of t-PA and PAI-2 secreted into the cell culture media were measured by enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). The mRNA for t-PA and PAI-2 were measured by RT-PCR. The results showed t-PA synthesis was increased in response to all types of LPS studied and PAI-2 level was increased by LPS from A. actinomycetemcomitans and F. nucleatum, but not P. gingivalis. When comparing the effects of LPS from non-periodontal bacteria (Escherichia coli and Salmonella enteritidis) with the LPS from periodontal pathogens, we found that the ratio of t-PA to PAI-2 was greater following exposure of the cells to LPS from periodontal pathogens. The highest ratio of t-PA to PAI-2 was found in those cells exposed to LPS from P. gingivalis. These results indicate that LPS derived from periodontal pathogens may cause unbalanced regulation of plasminogen activator and plasminogen activator inhibitor by HGF and such an effect may, in part, contribute to the destruction of periodontal connective tissue through dysregulated pericellular proteolysis.

Evaluating the potential of yeast strains to produce added value products for the food and/or pharmaceutical industries

This study focus in the valorization of the apple pomace with the main goal of obtaining added value products. For that, hot compressed water technology was used for the extraction of phenolic compounds and hydrolysis of polysaccharides presents in the lignocellulosic structure of apple pomace to obtain simple sugars. The sugars have been utilized as alternative carbon source for growth, lipid accumulation and carotenoids production by five different yeast Yarrowia lipolytica, Rhodotorula mucilaginosa, Rhodotorula glutinis, Rhodosporidium babjevae and Rhodosporidium toruloides. Hydrolysis experiments were carried out with constant pressure of 100 bar, flow rate of 2mL/min and temperatures between 50°C and 250°C. The amount of total sugars present in apple pomace hydrolysates showed maximum values for the hydrolysis temperatures of 110°C and 190°C. In fact, these temperatures revealed the best results regarding the monosaccharides quantities. The amount of 5-HMF and furfural in each hydrolysate varied through the different temperatures. Maximum values for 5-HMF were obtained with 170°C, while furfural showed to be maximum at 210°C. Extraction of phenolic compounds were performed in simultaneously with hydrolysis reactions. Total phenolic compounds (TPC) increased along the temperature, however with small variations between 170°C and 250°C. Hydrolysates were then used as alternative carbon source to yeast growth. R. mucilaginosa shows the highest optical density, with the hydrolysate obtained at 130°C. Carotenoids produced by these yeast scored a total of 7.02μg carotenoids/g cell dry weight, while for the control assay, the same yeast scored 9.31μg caratonoides/g cell dry weight. β-carotene was quantified by HPLC, were 33% of the carotenoid production by R. mucilaginosa with hydrolysate as carbon source, corresponded to β-caroteno.

Proyecto de ejecución para las obras de concesión de dominio público para la reforma y adecuación de la central térmica y de la red de saneamiento en un hospital de 350 camas

El Hospital Punta de Europa en Algeciras (Cádiz), centro sanitario del Servicio Andaluz de Salud, desea optimizar la gestión de sus instalaciones de generación de energía térmica (vapor, agua caliente sanitaria y agua caliente de calefacción) y adecuarlas a la normativa vigente así como la sustitución de bajantes del edificio, para lo cual sacará a concurso público la licitación para la concesión de dominio público de dichas instalaciones. Para definir el alcance y condiciones de la citada concesión, el Hospital Punta de Europa (Algeciras) del Servicio Andaluz de Salud ha solicitado a Pedro Alonso Martín el estudio para la reforma y adecuación de las instalaciones productoras de energía térmica del citado Hospital. El objetivo principal de este trabajo es hacer un estudio, propuesta y valoración de las actuaciones necesarias para la reforma y mejora de la explotación de las instalaciones generadoras de energía térmica y de la red saneamiento interior del Hospital Punta de Europa de Algeciras (Cádiz). Las actuales instalaciones de generación térmica consumidoras de energía del hospital dentro del alcance de este Proyecto son: Generación de vapor (lavandería y esterilización). Producción de agua caliente sanitaria (ACS). Producción de agua caliente de calefacción. La mayoría de los equipos productores de energía datan del año 1975, por lo que en la mayoría de los casos se ha cumplido su plazo de amortización y periodo de vida útil. Se hace necesaria la instalación de gas natural, debido a que se tendrá que abastecer a todas las calderas de la central térmica. El diseño del sistema de producción de agua caliente sanitaria garantiza el máximo confort y economía del usuario, compatible con el máximo ahorro energético y la protección del medio ambiente, cubriendo las necesidades de agua caliente sanitaria mediante la combinación de un sistema de calderas a gas con los colectores solares.

Kuormituksen vaikutus kromatografiseen erotukseen alikriittisellä vedellä

Teollisessa kromatografiassa kolonnia pyritään kuormittamaan mahdollisimman paljon, jotta saataisiin maksimoitua erotetun komponentin määrä aikayksikköä kohden. Tässä työssä kuormitusta tutkittiin nostamalla syöttöliuoksen, synteettisen melassin, näyteväkevyyttä 80-125 ºC:ssa. Eluenttina oli paineistettu kuumaa vesi ja hartsina vahva Na-muotoinen PS-DVB pohjainen vahva kationinvaihtohartsi. Lämpötilaa nostamalla piikit kapenivat ja tulivat symmetrisemmiksi, erotus nopeutui sekä suola erottui usein paremmin sokereista. Syöttöliuoksen kuiva-ainetta lisättiin asteittain 55 p-% saakka, jolloin ei vielä havaittu ongelmia erotuksessa. Lämpötilassa 125 ºC havaittiin erotuksen aikana kuormituksesta riippumatonta sakkaroosin invertoitumista. Vertailtaessa eri stationäärifaaseja havaittiin Na-muotoisen PS-DVB pohjaisen kationinvaihtohartsin erottavan yleensä sokereita, sokerialkoholeja, oligosakkarideja ja betaiinia lähes poikkeuksetta paremmin alhaisilla pitoisuuksilla kuin neutraalihartsi ja Na-muotoinen zeoliitti. Erottuminen ei yleensä parantunut lämpötilaa nostamalla, mutta piikit kapenivat ja erotus nopeutui. Monosakkaridien erotus huononi 125 ºC:ssa kationinvaihtohartsilla. Tutkittaessa terveysvaikutteisten ksylo-oligosakkaridien soveltuvuutta alikriittiseen erotukseen, niiden havaittiin huomattavasti hydrolysoituvan happamissa olosuhteissa koeputkessa 100 ºC:ssa kahdessa tunnissa. Näytteessä olevien epäpuhtauksien havaittiin katalysoineen hydrolyysiä. Hydrolysoituminen oli hitaampaa neutraaleissa olosuhteissa korotetussa lämpötilassa. Tästä voitiin tehdä johtopäätös, että alikriittiset olosuhteet eivät sovi ksylo-oligosakkaridien erotukseen.

Proyecto de ejecución para las obras de concesión de dominio público para la reforma y adecuación de la central térmica y de la red de saneamiento en un hospital de 350 camas

El Hospital Punta de Europa en Algeciras (Cádiz), centro sanitario del Servicio Andaluz de Salud, desea optimizar la gestión de sus instalaciones de generación de energía térmica (vapor, agua caliente sanitaria y agua caliente de calefacción) y adecuarlas a la normativa vigente así como la sustitución de bajantes del edificio, para lo cual sacará a concurso público la licitación para la concesión de dominio público de dichas instalaciones. Para definir el alcance y condiciones de la citada concesión, el Hospital Punta de Europa (Algeciras) del Servicio Andaluz de Salud ha solicitado a Pedro Alonso Martín el estudio para la reforma y adecuación de las instalaciones productoras de energía térmica del citado Hospital. El objetivo principal de este trabajo es hacer un estudio, propuesta y valoración de las actuaciones necesarias para la reforma y mejora de la explotación de las instalaciones generadoras de energía térmica y de la red saneamiento interior del Hospital Punta de Europa de Algeciras (Cádiz). Las actuales instalaciones de generación térmica consumidoras de energía del hospital dentro del alcance de este Proyecto son: Generación de vapor (lavandería y esterilización). Producción de agua caliente sanitaria (ACS). Producción de agua caliente de calefacción. La mayoría de los equipos productores de energía datan del año 1975, por lo que en la mayoría de los casos se ha cumplido su plazo de amortización y periodo de vida útil. Se hace necesaria la instalación de gas natural, debido a que se tendrá que abastecer a todas las calderas de la central térmica. El diseño del sistema de producción de agua caliente sanitaria garantiza el máximo confort y economía del usuario, compatible con el máximo ahorro energético y la protección del medio ambiente, cubriendo las necesidades de agua caliente sanitaria mediante la combinación de un sistema de calderas a gas con los colectores solares.