Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2010. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-08-14T19:32:49Z No. of bitstreams: 1 guilherme.pdf: 1455874 bytes, checksum: ee339bbda3653f3a5e0cc12b76b0c6e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2012-12-02T12:34:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 guilherme.pdf: 1455874 bytes, checksum: ee339bbda3653f3a5e0cc12b76b0c6e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-12-02T12:34:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 guilherme.pdf: 1455874 bytes, checksum: ee339bbda3653f3a5e0cc12b76b0c6e0 (MD5) Previous issue date: 2010 / O despejo de efluentes industriais contendo corantes é um grave problema ambiental, tanto para a vida aquática quanto para a saúde pública. Com o intuito de remover estes corantes dos efluentes, a adsorção é uma técnica de fácil execução e extremamente viável, principalmente quando envolve o uso de bioadsorventes. Um potencial bioadsorvente para a remoção de corantes é a quitosana, pois, pode ser obtida de matérias-primas renováveis e de baixo custo. O objetivo deste trabalho foi utilização do biopolímero quitosana para a adsorção de três corantes alimentícios: azul brilhante, amarelo tartrazina e amarelo crepúsculo. O estudo foi realizado mediante a comparação da quitosana com adsorventes comerciais, construção das isotermas de equilíbrio, determinação dos parâmetros termodinâmicos, definição de condições ótimas do processo, cinética, mecanismos e natureza da adsorção. A quitosana foi mais eficiente que o carvão ativado, terra ativada e terra diatomácea na remoção dos três corantes estudados, preferencialmente em pH ácido alcançando percentuais de remoção de até 90%. O modelo de Langmuir foi mais adequado para representar as isotermas de equilíbrio, sendo que as capacidades máximas de adsorção na monocamada obtidas a 298 K foram 1134 mg g-1, 1684 mg g-1 e 1977 mg g-1 para os corantes azul brilhante, amarelo tartrazina e amarelo crepúsculo respectivamente. Valores negativos de entalpia (-51,7 a -34,2 kJ mol-1), entropia (-0,14 a -0,10 kJ mol-1 XIII K-1) e energia livre de Gibbs (-8,52 a -2,24 kJ mol-1) mostraram que o processo de adsorção de todos os corantes foi exotérmico, espontâneo e favorável. Os corantes, amarelo tartrazina e amarelo crepúsculo apresentaram comportamento similar, e desta maneira apenas o corante amarelo crepúsculo foi utilizado para a otimização do processo. As condições ótimas de processo foram pH 3, 60 minutos e 150 rpm para o corante azul brilhante, e pH 3, 60 minutos e 50 rpm para o corante amarelo crepúsculo obtendo-se capacidades de adsorção de 210 mg g-1 e 295 mg g-1, respectivamente. Os modelos de pseudo-segunda ordem e Elovich foram os mais adequados para representar a cinética de adsorção para todos os corantes, obtendo-se 85% da capacidade máxima de adsorção em 40 minutos. O processo de adsorção ocorreu simultaneamente por difusão no filme e difusão intrapartícula, sendo que um aumento na taxa de agitação causou uma diminuição na resistência à transferência de massa no filme, sendo este mecanismo o limitante do processo. A adsorção dos corantes foi de natureza química, devido a interações eletrostáticas dos grupamentos amino e hidroxila da quitosana com os grupamentos sulfonados dos corantes. / The disposal of industrial effluents containing dyes is a serious environmental problem, for aquatic biota and public health. Adsorption is an alternative method used in order to dye removal from effluents, due to simplicity and high efficiency, mainly when involves bioadsorbents. Chitosan is a bioadsorbent used in order to removal dyes from effluents in adsorption systems, due its high adsorption capacities and low-cost materials obtained from natural resources. In this work adsorption of food dyes acid blue 9, FD&C yellow n°5 and food yellow 3 onto chitosan was studied. The research was carried out in following steps: Chitosan comparison with commercial adsorbents; isotherm and thermodynamic analysis; process optimization; Kinetic, mechanisms and nature of adsorption process. Chitosan was more efficient in relation activated carbon, diatomaceous earth and activated earth for all dyes removal, mainly in acid mean, reaching 90% of dye removal. The Langmuir model showed the best fit with equilibrium experimental data, being that maximum adsorption monolayer obtained at 298 K were 1134 mg g-1, 1684 mg g-1 e 1977 mg g-1 for acid blue 9, FD&C yellow n°5 and food yellow 3, respectively. Negative values of enthalpy (-51,7 a -34,2 kJ mol-1), entropy (- 0,14 a -0,10 kJ mol-1 K-1) and Gibbs free energy (-8,52 a -2,24 kJ mol-1) showed that adsorption was exothermic, spontaneous and favorable. Optimal process conditions were pH 3, 60 min and 150 rpm for acid blue 9, and pH 3, 60 min and 50 rpm for food yellow 3, obtaining adsorption capacities 210 mg g-1 and 295 mg g-1, respectively. For all dyes pseudo-second order and Elovich models showed best fit with kinetics experimental data, being that 85% of maximum adsorption capacity was reached in 40 min. Film and intraparticle diffusion occurred simultaneously in adsorption process, being that stirring rate increase caused a decrease in film mass transfer resistance. Film diffusion was the rate limiting step in adsorption process. Adsorption process occurred thought electrostatic interactions between sulfonated groups of the dyes and chitosan amino and hydroxyl groups.

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Alessandra Faria Baroni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T00:15:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tonon_RenataValeriano_M.pdf: 2352252 bytes, checksum: 8ce418cb4bdc4465381fc1b73064410d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo estudar a cinética de desidratação osmótica de metades de tomate (Lycopersicum esculentum M.) em soluções contendo sacarose e cloreto de sódio numa concentração total de 65% (p/p), variando-se a composição da solução, a temperatura de processo e os níveis de agitação utilizados, a fim de se obter diferentes números de Reynolds. O processo foi realizado em um tanque encamisado de aço inoxidável, conectado a um banho termostático, e a agitação da solução osmótica foi promovida por um agitador mecânico, sendo a velocidade de rotação da turbina medida por um tacômetro digital. Foram realizados 17 ensaios, de acordo com um planejamento experimental 23 completo. A cinética de transferência de massa da água e dos solutos foi modelada de acordo com uma equação empírica que considera uma dependência linear entre perda de água, ganho de sal e ganho de sacarose e a raiz quadrada do tempo, e permite o cálculo de um coeficiente global de transferência de massa (K). A atividade de água e a retenção de carotenóides nas amostras também foram determinadas. Os coeficientes globais de transferência de massa da água, do NaCl e da sacarose foram influenciados positivamente pela temperatura e pelo aumento do teor de sal na solução. A agitação teve influência significativa apenas sobre a perda de água, o que indica que neste caso, o mecanismo de transferência de massa não é governado apenas por um mecanismo interno, como parece ser o caso dos solutos. A proximidade do equilíbrio atingida em cada ensaio foi verificada através da relação entre as atividades de água da solução e das amostras e observou-se que as amostras processadas em soluções com maior quantidade de sal foram as que se apresentaram mais distantes do equilíbrio, após 6 horas de processo. Em relação à retenção de carotenóides, a desidratação osmótica parece não ter afetado a quantidade destes nutrientes nos produtos processados, podendo, assim, ser considerada um método eficiente, que permite a obtenção de produtos com menor teor de umidade e alto valor nutritivo / Abstract: The objective of this work was studying the osmotic dehydration kinetics of tomato¿s halves (Lycopersicum esculentum M.) in solutions with sucrose and sodium chloride in a total concentration of 65% (w/w), with varied solution composition, process temperature and agitation level, in order to obtaining different Reynolds numbers. The process was carried out in a jacketed stainless steel tank, connected to a thermostatic bath, and osmotic solution agitation was promoted by a mechanical stirrer, being the turbine rotation speed controlled by a digital tachometer. Seventeen tests were made, according to a 23 experimental design. Water and solutes mass transfer kinetics was modeled according to an empirical equation that considers a linear dependence between water loss, salt gain and sucrose gain on the square root of time, and allows calculating an overall mass transfer coefficient (K). Water activity and carotenoids retention in samples were also determined. Water, NaCl and sucrose overall mass transfer coefficients were positively influenced by temperature and by increasing solution salt content. Agitation had significant influence only on water loss, which indicates that in this case, the mass transfer mechanism is not governed only by an internal mechanism, as seems to be the case of solutes. Equilibrium proximity reached in each test was verified through the relationship between solution and samples water activities. The samples processed in solutions with higher salt content seemed to be more distant of equilibrium, after 6 hours of process. In respect to carotenoids retention, osmotic dehydration seems not to affect this nutrient content in processed products, and therefore, it can be considered an efficient method, which allows obtaining products with low moisture content and high nutritive value / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Teresa Massako Kakuta Ravagnani, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T04:47:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lang_JeanPierre_M.pdf: 1967050 bytes, checksum: 0383f4c0388e6e7aa19f19c4c4688052 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: As colunas de recheio são equipamentos intensamente aplicados em operações de separação tais como destilação, absorção de dessorção. No entanto, a sua capacidade à transferência de massa em contracorrente é limitada devido à sua inundação. Uma nova tecnologia HIGEE ('high g¿ ¿ alta gravidade é proposta para superar esta limitação. Uma cluna HIGEE utiliza um recheio rotativo que induz acelerações centrífugas acima de 1000 vezes a aceleração da gravidade terrestre. O aumento da força motriz permite o aumento da capacidade e da eficiência da coluna. De acordo com vários autores, o tamanho do equipamento fica consideravelmente reduzido, apresentando vantagens econômicas e operacionais. A principal proposta deste trabalho é avaliar a forma como a coluna com recheio rotatico se comporta quando o raio externo do rotos é aumentado de 8 (Nascimento, 1999 e 2003) para 13cm.Os experimentos foram conduzidos em condições de refluxo total, sendo utilizando dois sistemas destilantes: n-hexano/n-heptano e etanol/água. A velocidade do rotor foi variada de 500 a 2300 rpm, criando acelerações contrifugas de 26 a256 vezes a aceleração da gravidade. O efeito da vazão de vapor, velocidade de rotação e do sistema destilante sobre o coeficiente de transferência de massa, 'K IND. y¿¿a IND. e¿ depende do fluxo de vapor, mas fracamente da velocidade do rotor...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Packed colummns are equipment intensively applied in separations such as distillation, absorption and stripping , absorption and strippig. However, its for counter-current mass transfer is limited due to its flooding. A new HIGEE (high g ¿ high gravity) technology is proposal to overlap this limitation. A HIGEE column uses a rotating machine that promotes centrifugal accelerations above 1000 times the terrestrial gravity acceleration. The increase of the driving force allows the increase of column¿s capacity and efficiency. In accordance with some authors, the equipment size considerably reduced presenting economic and operational advantages. The main proposal of this work is to evaluate how the mass transfer behavior of the HIGEE column changes when the external rotor radius is increased from 8 (Nascimento 1999 and 2003) to 13 cm. The experiments had been conduced in total reflux conditions using two distilling system n-hexane/n-heptane and ethanol/ water. The rotor's speed was vaied from 500 to 2300 rpm , provided centrifugal accelerations from 26 to 556 times higher than terrestrial gravity acceleration. The effect of the vapor outflow, rotation speed and distilling system on mass transfer coefficient 'K IND. y¿¿a IND. e¿ and transfer unit area, 'AUT IND. G¿had been analyzed for each rotor size...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Florencia Cecilia Menegalli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monnerat_SandraMourao_D.pdf: 2359962 bytes, checksum: 3df7969a948ecae9b1a169de42e7087a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No presente trabalho investigou-se a desidratação osmótica de maçãs (variedade Fuji), seguida ou não de secagem convectiva com ar quente. Foram determinados perfis de concentração de água e soluto(s) em amostras de maçãs cortadas ao meio e desidratadas osmoticamente em soluções aquosas binárias (30% e 50% de sacarose, p/p) e solução ternária (50% de sacarose e 10% de cloreto de sódio, m/m), sob agitação vigorosa e temperatura constante (27°C). As amostras imersas na solução osmótica durante 2, 4 e 8 h foram fatiadas a partir da superfície plana exposta. A densidade e os teores de água, açúcares totais e redutores e cloreto de sódio foram determinados em cada fatia. O modelo matemático que descreve o transporte de cada espécie estudada (água, sacarose e cloreto de sódio) se baseia na equação de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido. O modelo foi ajustado aos dados experimentais, através do método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson para determinar os coeficientes efetivos de difusão como uma função da concentração, utilizando coordenadas materiais e integrando simultaneamente as equações diferenciais de cada componente (água e sacarose ou água, sacarose e cloreto de sódio). Imagens de microscopia ótica de tecidos tratados osmoticamente, previamente pigmentados com o corante vital vermelho neutro, foram obtidas variando-se a concentração das soluções e o tempo de exposição. Os registros fotográficos retratam alterações da estrutura celular, que variam de acordo com a intensidade do processo de desidratação. A secagem convectiva com ar quente foi realizada em amostras de maçãs cortadas ao meio, frescas e previamente tratadas em solução aquosa de sacarose a 50% p/p durante 4 horas (27°C). Os perfis de umidade foram determinados a partir da superfície, após a exposição da face plana das metades das maçãs ao fluxo de ar quente (60°C ) durante 3, 6, 10 e 24 horas de secagem. O modelo matemático que descreve o transporte da água se baseia nas equações de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido e a concentração inicial não homogênea para o tecido previamente tratado. De maneira similar à desidratação osmótica, a difusividade de água na secagem também foi determinada em função da concentração, utilizando-se o método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson e coordenadas materiais. Obtevese um bom ajuste dos modelos matemáticos aos dados experimentais de desidratação osmótica e de secagem. A ordem de magnitude dos coeficientes obtidos para a desidratação osmótica foi uma ou duas vezes menor que de coeficientes de difusão binários de soluções puras de sacarose e de cloreto de sódio. No caso da secagem, o comportamento da difusividade mostrou dependência significativa com a concentração de água. O tecido fresco apresentou coeficientes superiores aos do tecido pré-tratado osmoticamente além de funcionalidades distintas para diferentes tempos de secagem (inferior e superior a 6 horas). O tecido tratado apresentou um comportamento mais estável da difusividade da água no material e foi descrito por uma única função. Este fato está relacionado com as mudanças estruturais ocorridas durante a secagem, mais severas para o tecido fresco em relação ao tecido tratado / Abstract: In this study it was investigated the osmotic dehydration of apples (Fuji variety) followed or not by convective drying with hot air. Concentration profiles were determined for water and solute(s) in samples of apples cut in half and osmotically dehydrated in binary aqueous solutions (30% and 50% sucrose, w/w) and ternary solution (50% sucrose and 10% sodium chloride, w/w) under vigorous stirring and constant temperature (27°C). The samples immersed in the osmotic solution for 2, 4 and 8 h were sliced from the exposed flat surface. The density and water, total and reducing sugars and sodium chloride contents were determined in each slice. The mathematical model that describes the transport of each species studied (water, sucrose and sodium chloride) is based on the continuity equation and on the of Fick's diffusion law and considers the tissue shrinkage. The model was fitted to experimental data through the finite difference implicit method of Crank-Nicolson, to determine the effective diffusion coefficients as a function of concentration, using material coordinates and integrating simultaneously the differential equations of each component (water and sucrose or water, sucrose and sodium chloride). Light microscopy images of osmotically processed tissues previously pigmented with the vital dye neutral red, were obtained, varying the concentration of solutions and time of exposure. The photographic records show changes in cellular structure, which vary with the intensity of the dehydration process. The convective air drying was carried out on samples of apples cut in half, fresh and treated in aqueous solution of sucrose to 50% w/w for 4 hours (27°C). The moisture profiles were determined from the surface, after exposure of the flat face of half of the apples to the flow of hot air (60 ° C) during 3, 6, 10 and 24 hours of drying. The mathematical model that describes the water transport is based on the continuity equation, the Fick's diffusion law, the tissue shrinkage and the nonhomogeneous initial concentration of the previously treated tissue. Similarly to the osmotic dehydration, the water diffusivity in drying was also determined in terms of concentration, using the finite difference implicit method of Crank-Nicolson and coordinated materials. It was possible to obtained a good fit of mathematical models to experimental data of osmotic dehydration and drying. The order of magnitude of the coefficients obtained for the osmotic dehydration was one or two times lower than diffusion coefficients of pure binary solutions of sucrose and sodium chloride. For drying, the behavior of diffusivity showed significant dependence with the concentration of water. The fresh tissue showed coefficients greater than the osmotically pre-treated tissue than it needs distinct functions for different times of drying (and less than 6 hours). The treated tissue showed a more stable behavior of the water diffusivity in the material and was described by a single function. This fact is related to the structural changes during drying, more severe for the fresh tissue than for the treated tissue / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Marco Aurelio Cremasco / Teses (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T17:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mochi_VanessaTrevizan_D.pdf: 4291696 bytes, checksum: 00eed0c36eb7ff3fb840a796ffbd434f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A busca de tecnologias apropriadas para tratamento de água potável ou efluente tem sido direcionada para o desenvolvimento de novos métodos ou aprimoramento de métodos já existentes. Uma técnica que tem se mostrado bastante promissora é a ozonização. Diante desse contexto, a presente Tese de Doutorado visou montar e desenvolver uma unidade experimental de ozonização. Primeiramente, dimensionou-se e montou-se a unidade com o reator semicontínuo para estudo da solubilidade de ozônio em líquidos. Em seguida, determinou-se a solubilidade do ozônio em água destilada a 21oC e pH 7 pelo método convencional (isocrático). Diante dos resultados, optou-se por propor um novo método para determinação da solubilidade do ozônio em água destilada a 21oC e pH 7, denominado método por gradiente em etapas.Com esse método, obteve-se uma única curva com seis degraus, onde cada degrau está relacionado com uma concentração de ozônio na fase gasosa. Para a condição avaliada, o novo método reduziu a quantidade de experimentos de seis para um experimento, quando comparado com o método convencional (isocrático). A redução do número de experimentos resultou numa redução do tempo de 36 % e o método proposto apresentou o mesmo resultado que o método tradicional de determinação de solubilidade de ozônio em líquido.O valor da constante de Henry obtida também foi corroborado pelos valores encontrados na literatura para a solubilidade de ozônio em água a 21 °C e pH 7, o que permitiu concluir que o sistema experimental é robusto e possibilita a obtenção de dados confiáveis. A próxima etapa foi a montagem da unidade de ozonização com a coluna de borbulhamento. Para avaliar esta parte da unidade experimental, investigou-se a ozonização de solução aquosa alcalina. Para tanto, fez-se uso de um planejamento experimental, cujas variáveis analisadas foram: pH inicial da fase líquida; concentração de ozônio na fase gasosa; vazão da corrente gasosa contendo ozônio; e, vazão de recirculação do líquido. Os resultados demonstram que todos os parâmetros operacionais estudados influenciam a concentração de ozônio dissolvido. O aumento da concentração de ozônio na fase gasosa e/ou da vazão da mistura gasosa oxigênio-ozônio proporciona acréscimo significativo na concentração de ozônio dissolvido na solução. Diante dos resultados, concluiu-se que a unidade de ozonização é bem robusta e garante a repetibilidade dos dados. / Abstract: The search for appropriate technologies for treatment of drinking water or wastewater has been directed to the development of new methods or improvement of existing methods. One promising technique is the ozonation. Due to this consideration, this Doctor Thesis aimed the installation of an experimental unit of ozonation, which was divided into two stages. First, the experimental unit with the semi-batch reactor was designed and installed to study the solubility of ozone in solution. Next, it was determined the solubility of ozone in distilled water at 21oC and pH 7 by the conventional method (isocratic). Then it was decided to propose a new method for determining the solubility of ozone in distilled water at 21oC and pH 7, known as method of gradient steps. With this method, it was obtained a single curve with six steps, where each step is related to a concentration of ozone in the gas phase. For the condition evaluated, the new method reduced the number of experiments from six to one experiment, when compared with the conventional method (isocratic). Reducing the number of experiments resulted in a reducing time of 36% and the proposed method showed the same result as the traditional method of determining the solubility of ozone in liquid. The Henry's constant obtained was also corroborated by the values of ozone solubility in water at 21 °C and pH 7 found in literatures, what allowed concluding that the experimental system is robust and allows for obtaining reliable data. In sequence, the unit experimental with the bubble column was installed and the ozonation process of alkaline solution in the bubble column was studied. Through this, the ozone concentration in liquid phase over time was evaluated and the ozone concentration in liquid phase at steady state was studied by means of experimental design. The influences of the following parameters were studied: ozone concentration in the gas phase; gas flow rate; initial pH of the aqueous solution and recirculation flow rate of the liquid phase. The results show that all the operating parameters studied influence the concentration of dissolved ozone in liquid phase. Increasing the concentration of ozone in the gas phase and / or flow of oxygen-ozone gas mixture gives a significant increase in the concentration of dissolved ozone in solution. Results allowed concluding that the experimental unit of ozonation is very robust and guarantees the data repeatability. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Nesta dissertação de mestrado é estudado o desempenho fluidodinâmico de um meio poroso fixo e compactado, construído por sinterização com esferas de vidro para a retenção de partículas. A análise experimental visou o processo de retenção de partículas a partir de pastilhas circulares de diâmetro de 29 mm confeccionadas com esferas de vidro variando de 1,0 a 3,3 mm de diâmetro e sinterizadas como um elemento rígido a partir de aquecimento contínuo até cerca de 750ºC. As pastilhas foram submetidas a diferentes pressões de coluna de água, e a vazão no meio poroso foi analisada para diferentes pressões. Os experimentos foram realizados com a adição em batelada de polpa de açaí, areia fina, areia grossa e esferas de vidro próprias da composição do meio poroso. As vazões mássicas adimensionais são apresentadas graficamente para diferentes pressões de coluna de água variando entre 0,1 e 0,5 atmosferas (atm), em regime permanente e estacionário. Os resultados experimentais foram comparados e apresentados na forma de parâmetros adimensionais que caracterizam o regime de escoamento num leito fixo. Os resultados experimentais foram modelados a partir da modificação dos modelos de Vortmeyer e Schuster (1983) e Subagyo et al. (1998) para estabelecer sobre os mesmos parâmetros adimensionais uma adequada aproximação com os resultados teóricos. / The present dissertation reports the performance of steady flow in circular fix bed which was created by sinterization of glass spheres. The experimental analysis aimed the process of retention of particles from circular packed bed of 29 mm of diameter. The circular fix bed was created with spheres of glass of diameter between 1.0 and 3.0 mm, and made by sintering one rigid body from continuous heating until 750ºC. The circular and rigid fix bed was subjected to different pressures of column of water varying between 0.1 and 0.5 atm for analysis of flux (kg/s). The experiments were carried out with the addition of one amount of açai pulp, sands fine, sands thick and spheres of glass own of composition of fix bed. The dimensionless flux was present for different pressures of column of water on the fix bed; the results were compared and presented in the form of dimensionless parameters of literature what characterize the flow in packed bed. The experimental results were modeled based on Vortmeyer e Schuster (1983) and Subagyo et al. (1998) models, establishing on the dimensionless parameters an appropriate approach with the theoretical flux of circular fix bed.

O foco deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo físico representativo de um absorvedor de filme líquido descendente para um ciclo de refrigeração por absorção amônia-água, considerando uma capacidade de refrigeração de 5TR. O absorvedor é constituído basicamente de feixes de tubos dispostos horizontalmente, no interior dos quais escoa água com a finalidade de retirar o calor liberado ao longo do processo de absorção. Desenvolveu-se o modelo com base na obtenção e resolução dos balanços de energia e de massa. Isso com o auxílio de correlações e analogias que possibilitaram a obtenção dos coeficientes de transferência de calor e massa. Levou-se em conta a variação das propriedades tanto do líquido como do vapor ao longo do absorvedor, assim como a resistência existente nessas duas fases. Obtiveram-se os perfis de frações e vazões mássicas, temperatura, coeficientes de transferência e taxas de transferência de amônia. Avaliou-se a influência de parâmetros importantes em se tratando de absorvedores de filme líquido descendente, tais como número de Reynolds, temperatura do fluido de resfriamento e temperatura de entrada da solução. Estes perfis possibilitaram a análise de alguns aspectos relevantes no que diz respeito ao projeto do absorvedor, considerando-se algumas condições operacionais e geométricas previamente estabelecidas. Por fim, foi possível, através da obtenção do comprimento do equipamento para as diversas condições de simulação adotadas, calcular a área de troca de calor necessária para o processo absortivo. / The goal of this work is to develop a representative physical modeling of a falling film absorber for an ammonia-water absorption refrigeration cycle, rated at cooling 5 TR. The absorber is composed of a bundle of tubes arranged horizontally. The water flows inside these tubes in order to remove the heat released during the absorption process. The model was developed based on solving the conservation equations of energy and mass. Practical correlations and the heat and mass transfer analogy were used to find the convective coefficients. It was considered the changes of the properties of liquid and vapor along the absorber and also it was taken into account the thermal resistances in each phase. It was found the profiles of mass fractions and mass flow rates, temperature, transfer coefficients and transfer rates of ammonia. It was evaluated the influence of important parameters such as the Reynolds number, cooling temperature and inlet temperature of the solution. These profiles allowed the analysis of some relevant aspects regarding the design of the absorber, considering operational and dimensional conditions preestablished. Finally, it was possible to calculate the area and other geometrical aspects to achieve the absorptive process, by analyzing the operation of the equipment at various conditions.

A tecnologia de evaporação por filme descendente pode ser empregada em diferentes aplicações como processos químicos, petroquímicos, dessalinização de água, ciclos de refrigeração por absorção, OTEC Ocean termal energy conversion primer, só para mencionar alguns. No entanto, esta tecnologia tem demandado númerosos estudos devido a que ainda não é totalmente bem entendida, inclusive certos fenômenos básicos como são os problemas de distribuição do líquido, comportamento da espessura do filme e, sua transferência simultânea de calor e massa, sendo sujeito a vários estudos tanto numéricos quanto experimentais. Este trabalho foi focado no estudo da transferência simultânea de calor e massa, espessura do filme a os problemas de distribuição na vaporização de filme de água sobre tubos. Para isto, foi construída uma bancada de teste experimental, disponível para mensurar as seguintes variáveis; (a) temperatura da superfície dos tubos evaporadores, (b) espessura do filme descendente, (c) vazões mássicas, (d) potência elétrica fornecida aos tubos evaporadores, e (e) registro fotográfico infravermelho. O presente trabalho foi estruturado em dois aspectos principais; (1) avaliação do coeficiente de transferência de calor e massa, e (2) medição da espessura do filme descendente. Para os dois casos foram analisados os mecanismos de transferência de calor: sensível e latente. Para o primeiro ponto foram calculados os coeficientes local e médio de transferência de calor. No último ponto, usou-se um mecanismo formado por um micrômetro de elevada precisão aliado a um sistema elétrico para mensurar a espessura do filme líquido, sendo comparada com a teoria de Nusselt. Encontrou-se que há uma forte dependência da transferência de calor e massa com a espessura do filme descendente para a região laminar de Reynolds ente 160 a 950, implicando uma diminuição da taxa de transferência de calor com o aumento do Reynolds, já que a espessura de filme impôs uma maior resistência térmica. Além disso, avaliou-se o sistema de medição da espessura do filme com 25% de divergência da teórica de Nusselt. / Falling film evaporation technology can be used in different applications such as water desalination, refrigeration and ar-conditioning absorption cycles, OTEC (ocean thermal energy conversion primer), petrochemical and chemical process industries. This technology still demands númerous studies due to the lack of a complete understanding, even some basic phenomena such as the liquid distribution problem, liquid film thickness behavior and the heat and mass transfer coefficients are subject of intense experimental and numerical studies. This work has analyzed experimentally the heat and mass transfer coefficient, falling film thickness and the distribution system in water vaporization over tubes. For that, it was built an experimental setup, which has been measured the following; (a) tube wall temperature, (b) falling film thickness, (c) mass flow rate, (d) electrical power supplied to the evaporator tube, (e) infrared images. The present work has been structured in two mean aspects; (1) heat and mass transfer coefficient evaluation, and 2) falling film thickness measurement. In both topics, the two heat transfer mechanisms were analyzed: sensible and latent heat transfer. For the first topic, it has been analyzed the local and the overall heat transfer. For the second part, the method used a novel mechanical configuration (leverage effect), which improves the micrometer reading with more precision to obtain the film thickness, which was compared with the Nusselt theory. The experimental data showed that there is a strong dependence between the heat and mass transfer coefficient with the film thickness in the laminar region (Reynolds between 160 e 950), implying a decreasing of the heat transfer rate when the Reynolds increased, due to that the film thickness imposes a greater thermal resistance. Moreover, the study found the film thickness with a divergence of 25 % when it was compared with the theoretical Nusselt film thickness.

Esta pesquisa teve como objetivo estudar a hidrodinâmica, a transferência de massa e a inativação de microrganismos indicadores durante o processo de ozonização de esgoto sanitário tratado previamente em reator UASB. A pesquisa foi dividida em três grupos de ensaios, experimentos I, II e III, nos quais foram medidas as concentrações de bolhas de ozônio, os campos de velocidades instantâneos e médios, os diâmetros das bolhas de ozônio e realizados ensaios de desinfecção com ozônio para inativação de microrganismos indicadores - E. coli, colifagos e Clostridium perfringens - e remoção de DQO. Estes ensaios foram realizados tanto em batelada (experimento I e II) quanto em fluxo contínuo (experimento III), e as dosagens de ozônio aplicado foram de 10 e 20 mg/L e os tempos de contato de 5, 10, 15 e 20 minutos. As concentrações, velocidades e diâmetros das bolhas de ozônio foram proporcionais às vazões de ozônio aplicadas e variaram, respectivamente, de 0,23 a 5,26%, de 6,84 a 10,81 cm/s e de 0,260 a 1,781 mm. A quantidade de ozônio consumido variou entre 50,5% e 99,3%, em relação à dose de ozônio aplicado, e seu valor foi decrescente com o aumento da vazão de ozônio. Quanto à inativação dos microrganismos indicadores, C. perfringens apresentou-se como o mais resistente à ação bactericida do ozônio seguido por E. coli e colifagos. Foram inativados 1,7 log de C. perfringens (Ct = 80 mg.min/L); 6,1 log de E. coli (Ct = 133 mg.min/L); e 100% de colifagos (Ct = 38 mg.min/L). O controle das características de ensaios - dose e vazão aplicadas e tempo de contato -, bem como das características hidrodinâmicas das bolhas de ozônio podem otimizar o processo de ozonização de esgoto sanitário tornando-o atrativo técnica e economicamente. / This research had as objective study hydrodynamics, mass transfer and indicating microrganisms inativation during the ozonization process of sanitary sewer treated previously in UASB reactor. The research was divided in three groups of assays, experiment I, II e III, in which had been measured the concentrations, velocity and diameter of bubbles and carried through assays of disinfection with ozone for indicating microrganisms inativation - E. coli, coliphages and C. perfringens - and COD removal. These assays had been carried through in batch (experiment I and II) how much in continuous flow (experiment III), and the dosages of applied ozone had been of 10 and 20 mg/L and the times of contact of 5, 10, 15 and 20 minutes. The concentrations, velocity and diameters of ozone bubbles had been proportional to the applied ozone outflows and had varied, respectively, of 0,23 to 5,26%, of 6,84 to 10,81 cm/s and 0,26 to 1,781 mm. The amount of consumed ozone varied between 50,5 and 99,3%, in relation to the dosage of applied ozone, and its value was decreasing with the increase of the ozone outflow. For the indicating microorganisms inativation, C. perfringens was presented as most resistant to the bactericidal action of ozone followed for E. coli and coliphages. Had been inactivated 1,7 log of C. perfringens (Ct = 80 mg.min/L); 6,1 log of E coli (Ct = 133 mg.min/L); and 100% of colifphages (Ct = 38 mg.min/L). The control of the characteristics of assays - dosage and outflow applied and time of contact -, as well as of the hydrodynamic characteristics of the ozone bubbles they can optimize the ozonization process of sanitary sewer becoming it attractive technique and economically.

O fenômeno da transferência de massa entre dois meios é altamente dependente da concentração do componente a ser transferido e da velocidade na camada limite de troca. A medida de velocidade na superfície da água em uma interface ar/água ainda não é realidade devido a falta de instrumental adequado. Procurando sanar este obstáculo, esta pesquisa propôs o desenvolvimento de uma sonda ótica para medida de turbulência na superfície da água em um tanque agitado por grade oscilante. O funcionamento desta sonda foi investigado e suas medidas comparadas a medidas realizadas pelo instrumento microADV, de forma a verificar se o parâmetro medido pelo novo instrumento era relacionado à componente vertical da velocidade próximo à superfície. O comportamento do escoamento no tanque foi modelado com o uso do software Open-FOAM, visando uma maior compreensão do fenômeno. A pesquisa resultou na modelação do escoamento e no desenvolvimento de um dispositivo auxiliar que possibilita o uso do microADV em medidas próximas à superfície livre. A comparação das medidas adquiridas pela sonda ótica e microADV mostram que, apesar de as medidas da sonda terem relação com a turbulência no tanque, este parâmetro turbulento apresenta fraca correlação com a medida da componente vertical da velocidade. / The mass transfer phenomena is highly dependent on the concentration of the component to be transferred and the velocity on the exchange layer. The velocity measurement at the surface of the water in an air / water interface is not yet a reality due to lack of appropriate instruments. In order to overcome this obstacle, this research proposed the development of an optical probe to measure turbulence on the surface of water in an oscillating grid tank. We investigated the operation of the proposed probe comparing its measurements to measurements made by microADV to check the relation between the parameter measured by the new instrument and the vertical velocity near to the surface. The flow behavior in the tank was MODELLED using the software OpenFOAM seeking a greater understanding of the phenomenon. The research resulted in the modeling of the flow in the tank and the development of an auxiliary device that allows the use of microADV in near-surface measurements. Although the probe measurement have relation with the turbulence in the tank, the comparison of measurements acquired by the optical probe and microADV shows the turbulent parameter presenting weak correlation to the measurement of the vertical velocity.