Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Cesar Benedito Batistella / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T09:50:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_PaulaSbaiteDuartedos_D.pdf: 13184059 bytes, checksum: 1404cab88adf29540b081166a12b3ec9 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Destilação Molecular é um processo de separação que utiliza alto vácuo, temperaturas de operação reduzidas e curta exposição do material à temperatura operacional. O termo resíduo de vácuo (frações pesadas de petróleo) se refere ao fundo da destilação à vácuo, que tem uma temperatura atmosférica equivalente (TAE) acima de 540oC. A determinação da curva de Ponto de Ebulição Verdadeiro (PEV) é bem estabelecida para frações de petróleos que alcançam o PEV de aproximadamente 565oC por meio da Sociedade Americana de Testes e Materiais. Para temperaturas mais elevadas, não existe, ainda, um método padronizado. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um método novo e apropriado para estender a curva PEV para ser utilizada na caracterização de resíduos de vácuo de petróleos pesados. Por meio de um destilador molecular de filme descendente, experimentos foram realizados usando frações pesadas de petróleos brasileiros, onde as temperaturas operacionais foram aumentadas sistematicamente. As frações obtidas em cada uma das temperaturas pré-estabelecidas foram coletadas, quantificadas e caracterizadas para ambas as correntes do destilador. Com uma melhor caracterização dos petróleos brasileiros, que são considerados pesados, será possível aumentar os rendimentos operacionais nas refinarias, além da obtenção de produtos de alto interesse comercial. De acordo com os resultados obtidos, foi possível estender a curva PEV através do processo de Destilação Molecular com boa precisão utilizando a correlação FRAMOL desenvolvida. Isto é de extrema importância, uma vez que permite definir melhores estratégias e condições operacionais para o processamento de petróleo, representando um progresso considerável na análise de frações pesadas de petróleo. Os desenvolvimentos realizados nesse trabalho são muito importantes desde que nenhuma metodologia padronizada está disponível para cálculo da curva PEV estendida e devido à grande quantidade de petróleo pesado encontrado hoje / Abstract: Molecular Distillation is a separation process which explores high vacuum, operation at reduced temperatures and brief exposition of the material to the operating temperature. The term vacuum residue (heavy petroleum fractions) refers to the bottom of the vacuum distillation, which has an atmospheric equivalent temperature (AET) above 540oC. The determination of the True Boiling Point (TBP) curve is well established for petroleum fractions that reach the TBP up to 565°C by the American Society for Testing and Materials (ASTM). Even so, for higher temperatures, these does not exist a standard methodology as yet. The objective of this work is to develop a new and more appropriated method to extend the TBP curve in order to use it for characterizing vacuum residue of heavy petroleum. Through falling film molecular distillator, experiments were carried-out using heavy fractions of Brazilian petroleum, where operating temperatures were increased systematically. The fractions obtained in each one of the pre-established temperatures were collected, quantified and characterized for both streams of the distillator. With a better characterization of the Brazilian petroleum, which is considered heavy, it will be possible to increase the operational yields in refineries, besides obtaining products of greater commercial interest. Regarding the results obtained, it is possible to extend the TBP curve through Molecular Distillation process with very good precision using the FRAMOL / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Jose Dilcio Rocha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:17:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ClaudineiAugustoda_M.pdf: 937524 bytes, checksum: 782eb3844cc3324386d1ce6f150a540b (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O objetivo central deste trabalho foi o de demonstrar os processos de compactação de resíduos de biomassa visando à substituição de combustíveis tradicionais, como a lenha e os combustíveis fósseis. Foi estudada a viabilidade técnico-econômica da implantação de uma fábrica de compactação de resíduos madeireiros com capacidade anual de 2.112 toneladas de briquetes ou pellets para fins energéticos. Foram simulados quatro cenários diferentes, visando um estudo mais próximo da realidade. Em cada cenário foram analisados os investimentos fixos e tangíveis e as estruturas de custos operacionais para a implantação de uma fábrica de compactação de resíduos madeireiros. Na simulação dos cenários, foram empregados diferentes valores para o preço da matéria-prima e a incidência de impostos na venda do produto. O estudo de viabilidade técnico-econômica baseou-se em dados reais, disponibilizados por uma empresa madeireira de médio porte. O processo e a utilização de briquetes e pellets no comércio, que pode abrir novas possibilidades, principalmente no setor comercial, foram avaliados. Os processos tradicionais de compactação também foram analisados. Mostrou-se que o processo de compactação de resíduos madeireiros é economicamente viável desde que o custo da matéria-prima não ultrapasse R$ 42,00 por tonelada. Outra forma de tornar o processo economicamente viável é a redução nos impostos incidentes sobre a venda do produto. Através deste estudo ficou clara a incidência de alta carga tributária, um aspecto econômico típico da economia brasileira / Abstract: The main purpose of this work is to demonstrate the biomass compression processes for the substitution of traditional fuels such as wood and fossil fuels. It was performed a technical and economic feasibility analysis of the deployment of a wood residue compression plant with a yearly capacity of 2,112 tons of briquettes or pellets for energy use. Four different scenarios were created as close to reality as possible. In each scenario, intangible and tangible investments and operating costs were analyzed for the deployment of a wood residue compression plant. In addition, different prices of raw material and different sales tax were also used. The technical and economic feasibility study was based on actual data made available by a Brazilian mediumsized company in the woodworking industry. The manufacturing process and commercial use of briquettes and pellets, which can open new possibilities for the commercial sector, were assessed. Traditional compression processes were also evaluated. The study showed that the wood residue compression process is economically feasible if the cost of raw material does not exceed R$42.00 per ton. The process would also be economically feasible if sales taxes dropped. This work clearly demonstrated that high taxes, a typical component in the Brazilian economy, are a significant barrier to wood residue compression processes / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientadores: Antônio Ludovico Beraldo, Alcides Lopes Leão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-16T03:56:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shiroma_Leandro_M.pdf: 2403349 bytes, checksum: a7e70b0d4c08eaf663affd6c705e8661 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Durante o processo de fabricação de paletes de madeira, em uma empresa situada em Limeira-SP, gera-se um volume de resíduo de Pinus sp de aproximadamente 100 toneladas por dia, que atualmente são destinados para queima em indústrias contribuindo para o aquecimento global. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as propriedades de um composto de partículas de Pinus sp e de uma matriz de termoplástico de polipropileno (PP). Paralelamente, também se estudou o efeito da composição e do tamanho de partículas de resíduos de Pinus sp nas propriedades de compósitos de polipropileno. Na primeira fase, os compósitos foram processados em uma extrusora de dupla rosca, contendo de 20 a 40% de partícula de madeira e três tamanhos de partículas: 1,2 mm, 0,42 mm e 0,15 mm. Os corpos-de-prova foram injetados de acordo com ASTM e submetidos a ensaios mecânicos de tração, flexão estática e impacto (com e sem entalhe). Os resultados foram submetidos à análise estatística, com o auxílio do software Statgraphics 4.1. No geral, o compósito com a partícula de Pinus sp de 0,15mm foi que apresentou melhor resultado nos ensaios de tração e impacto. Para o ensaio de flexão estática, o compósito à base de Pinus sp com 1,2 mm apresentou o resultado mais adequado. Na segunda fase, o compósito com tamanho de partícula de 0,15 mm foi selecionado e foi novamente processado com as três relações polímero: resíduo adotando-se, no entanto, dois tipos de agente de acoplamento, a saber: polipropileno grafitizado com anidrido maleico (MAPP) e um organosilano, numa razão de 2% em relação à massa de polipropileno, buscando avaliar o desempenho de cada um nas características do compósito, quando submetidos aos ensaios de tração, flexão estática e impacto (com e sem entalhe). Os resultados obtidos foram submetidos à análise estatística com o auxílio de um software buscando-se sua validação, de forma a permitir a escolha da melhor combinação entre os materiais. De forma complementar, avaliou-se o efeito dos tratamentos de superfície aplicados às partículas de Pinus sp, na estabilidade dimensional do compósitos, quando imerso em água. Paralelamente, também se buscou avaliar a modificação na superfície das partículas, por meio da microscopia eletrônica de varredura (MEV), onde se observou a formação de pontos de ancoragem insuficientes na superfície das partículas de Pinus sp quando se utilizou gentes de acoplamento / Abstract: Wood pallets manufacture process at a company at Campinas region generate 100 tons per day of woodflour (Pinus sp), which are currently used for burning in industries of the region contributing to the global warming. The aim of this research was evaluated the effect of formulation and size woodflour (Pinus sp) in properties of polypropylene composite. It was investigated the effect of the wood particle size and polymer: particle ratio in the properties of polypropylene composite. In the first phase, the composite was processed in a twin-screw extruder, containing 20- 40% of wood particles and three particle sizes: 1.2, 0.42 and 0.15 mm. Specimens were molded according to ASTM Standards and submitted to the mechanical tests (tensile, flexural and impact). The results were compared by statistics analysis, with Statgraphics 4.1 software. In general, best results were obtained with composite with size Pinus sp of 0.15mm in the tensile and impact test. To flexural, best results were obtained with composite with size of 1.2mm. In second phase, the composite with particle 0.15mm was processed again with 20- 40wt% and coupling agent, maleic anhydride modified polypropylene (MAPP) and organosilane, added in ratio of 2% of total weight of PP by assessing the performance between them when submitted a tensile, flexural and impact test (notch and unnotcht). The results were compared by statistics analysis, with a software, to validate best combination of materials. The effect of the surface treatments applied to the Pinus sp particle on the dimensional stability of composites when immersed in water. In parallel, also sought to evaluate the change in particle surface, by scanning electron microscopy (SEM), where he observed the formation of insufficient crosslink on the surface of the particles of Pinus sp when using coupling agents / Mestrado / Construções Rurais e Ambiencia / Mestre em Engenharia Agrícola

O resíduo niquelífero, objeto deste estudo, foi gerado pelo processo de extração piro-hidrometalúrgico, constituindo um problema para sua destinação. Este trabalho pretende contribuir com os conhecimentos sobre o processo de recuperação de metais de interesse por redução carbotérmica na forma de pelotas auto-redutoras. O estudo envolveu a caracterização das matérias-primas, mostrando que 75 a 80% de níquel encontra-se na forma de silicatos de magnésio e de ferro, e que a concentração física do resíduo não é possível. O trabalho apresenta os fundamentos da redução carbotérmica e uma revisão dos processos de extração de níquel, com ênfase nos resíduos gerados e sua utilização. Foram fabricados quatro tipos de pelotas auto-redutoras contendo resíduo niquelífero, empregando-se coque de petróleo como seu redutor. As variáveis estudadas foram o tempo e a temperatura de redução, a quantidade de redutor e a adição de cal. As pelotas foram ensaiadas em um equipamento termogravimétrico para a determinação da perda de peso e parâmetros cinéticos, as temperaturas entre 1273 K e 1573 K. As amostras ensaiadas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, análise de porosidade e análise de imagens. Os resultados mostram que a redução das pelotas auto-redutoras com 8% ou 12% de coque, abaixo de 1473 K, não sofre influência quanto à quantidade de redutor. Nas temperaturas superiores a 1473 K observou-se uma maior redução na pelota com 12% de coque, sob as mesmas condições experimentais. As análises de imagens e as medidas de porosidade indicaram que para os dois tipos de pelota, com 8% ou 12% de coque, a porosidade diminui com o aumento do tempo de redução para uma mesma temperatura. Para um mesmo tempo de redução, com o aumento da temperatura, a diminuição da porosidade é maior.Independentemente do tipo de pelota, da temperatura e do tempo, observou-se que o composto silicatado com alto conteúdo de magnésio dificulta a redução de metais presentes nela. Os resultados obtidos mostram que, nas condições estudadas, não é possível a redução total dos elementos ferro, níquel e cobalto que, permanecem parcialmente na fase não metálica. A fração de reação máxima atingida a 1573 K, durante 45 minutos, pela pelota com 12% de coque, foi de aproximadamente 73%. / The nickeliferous residue, object of this work, was produced by a piro-hydrometallurgical extraction process, constituting a problem for its destination. Such work aims at extending the knowledge of recovery processes of desired metal values by carbothermal reduction in the form of self-reduction pellets. The present study involved the description of raw materials, demonstrating that 75% to 80% of nickel is found in the form of magnesium and iron silicates, besides showing that it is not possible to obtain any physical concentration of such residue. This work introduces the basics of carbothermal reduction and a review of nickel extraction processes, highlighting the residues generated and their use. Four different types of self-reduction pellets were produced, containing nickeliferous residue and employing petroleum coke as its reductant. The variables of this study were time and temperature of reduction, the quantity of reductant and the amount of lime added. The pellets were employed in an experiment using a thermogravimetric instrument for determining the weight loss and kinetics parameters at temperatures between 1273 K and 1573 K. Samples were examined through scanning electronic microscopy, porosity and image analyses. Results show that the reduction of 8% and 12% self-reduction pellets, below 1473 K, is not influenced by the quantity of reductant. A stronger reduction has been observed in 12% of coke at temperatures above 1473 K, under similar experimental conditions. Image analyses and measures of porosity indicated that for both pellets, 8% and 12%, porosity reduced after an increase in reduction\'s time at the same temperature. The decrease in porosity is higher as temperature rises at a similar reduction time.Irrespective of the time, temperature and the pellet\'s nature, it has been noted that the silicate compound with high magnesium content makes it difficult for metals presented in the pellet to suffer reduction. Results demonstrate that under our experimental conditions iron, nickel and cobalt cannot be totally reduced, remaining partly in their non-metallic stage. The fraction of maximum reaction reached by 12% of coke pellet, at 1573 K, during 45 minutes, was of approximately 73%.

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T03:12:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_EricaRobertaLovo_D.pdf: 2034684 bytes, checksum: b50381e5062bfd908c1e80ed673fd6d9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Com o objetivo de satisfazer a demanda do mercado por derivados de petróleo de alto valor agregado, investimento em tecnologias que envolvem o melhor aproveitamento de petróleos pesados e seus resíduos tem sido realizado. Dentre os processos em desenvolvimento para aumentar a conversão de resíduo e a produção de frações de maior valor comercial destaca-se a destilação molecular, que permite obter cortes e resíduos a temperaturas superiores aquelas alcançadas por métodos padronizados, sem o risco de degradação térmica das amostras. O presente trabalho teve como finalidade o fracionamento de três resíduos atmosféricos e um resíduo de vácuo utilizando o protótipo nacional de destilador molecular, desenvolvido pelo grupo de pesquisa do LOPCA/LDPS/VALPET/UNICAMP, e a determinação das propriedades das frações obtidas para avaliar a qualidade da separação e as características dos produtos. Utilizando planejamento experimental, os efeitos da temperatura de destilação (TDM) e da vazão de alimentação no rendimento da destilação (%D) foram analisados, mostrando que a TDM e a variável mais significativa do processo. Em seguida, os dados operacionais dos experimentos no destilador molecular foram correlacionados por meio da correlação DESTMOL e estendeu-se a curva de Ponto de Ebulição Verdadeiro (PEV) dos petróleos ate valores próximos a 700 °C, com boa continuidade em relação à curva PEV convencional. Além disso, a destilação molecular promoveu ganhos em termos de rendimento de destilado que variaram entre 9,7% e 11,6% para os petróleos estudados. O conjunto de caracterizações das frações de petróleo mostrou que o processamento dos resíduos de petróleo no destilador produziu produtos com diferenças significativas das propriedades em relação à amostra inicial, nos quais os componentes mais pesados foram concentrados nos resíduos da destilação molecular, enquanto os componentes mais leves foram separados na corrente destilada (corte). Logo, o protótipo nacional de destilador molecular mostrou ser adequado para a separação de resíduos de petróleo e para a obtenção de frações com intervalos de temperatura e rendimentos acima dos atingidos pelas destilações padronizadas / Abstract: In order to supply the demand for high value petroleum products, investments in technologies involving the best use of heavy oils and petroleum residues have been carried out. Among the processes in development to increase the conversion of petroleum residues and the production of higher commercial value fractions stands up the molecular distillation process which is able to obtain petroleum cuts and petroleum residues at temperatures higher than those achieved by standard methods, without risk of thermal degradation of the samples. The present work aimed the fractionation of three atmospheric residues and one vacuum residue using the national molecular distiller prototype, developed by the research group of LOPCA/ LDPS/VALPET/UNICAMP, and the determination of the fractions properties to evaluate the quality of separation and the characteristics of the products. Using experimental design, the effects of distillation temperature (TDM) and feed flow rate on the yield of distillation (%D) were analyzed, showing that TDM is the most significant variable of the process. Thereafter, the operational data of the molecular distiller experiments were correlated by DESTMOL and the True Boiling Point (TBP) curve of the oil was extended to temperatures near to 700 ° C, with great continuity related to the conventional TBP curve. In addition, molecular distillation process presented gains in distillate yield that varied between 9.7% and 11.6% for the studied oils. The set of petroleum fractions characterization showed that the processing of petroleum residue in the distiller produced products with significant differences compared to the properties of the initial sample, in which the heavier components were concentrated in the molecular distillation residues, while the lighter components were separated in the distillate stream (cuts). Therefore, the national molecular distiller prototype demonstrated to be suitable for the petroleum residues separation and for obtaining fractions with temperature ranges and distillate yields above of the achieved by standard distillations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica

Orientador: Bruno Coraucci Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:18:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_NoelyBochi_M.pdf: 1793399 bytes, checksum: 575715dc26fcd661637861e2b2d4a262 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A destinação final de lodo de esgoto gerado nas estações de tratamento para a agricultura destaca-se por ser uma alternativa promissora e sustentável. Contudo, para se evitar efeitos adversos ao ecossistema e a saúde humana, este resíduo deve passar por uma rígida caracterização e monitoramento antes da sua aplicação. A Resolução CONAMA 375/2006 normatiza essa prática no Brasil, mas se restringe a alguns critérios químicos e biológicos que precisam ser monitorados. Recentemente, foi proposto um Índice de Perigo de Lodo de Esgoto (IPLE) baseado em ensaios ecotoxicológicos com organismos representativos, que expressa a periculosidade de lodos de esgoto quanto aos efeitos causados ao ecossistema. O objetivo deste trabalho foi realizar uma avaliação física, química, biológica e também ecotoxicológica em diferentes amostras de lodo de esgoto, para validar o IPLE e verificar a possibilidade do uso agrícola. De acordo com os resultados obtidos, as amostras de lodo de esgoto das ETEs dos municípios de Bernardino de Campos, Coronel Macedo, Fartura, Franca e Itaberá atendem aos limites preconizados por Brasil (2006) referentes aos metais potencialmente tóxicos e à concentração de patógenos, mas, segundo o IPLE, apenas as amostras de lodo de esgoto das estações de tratamento de esgoto dos munícipios de Franca, após 5 meses de acondicionamento em recipientes de polietileno, e de Sarutaiá estão aptas ao uso agrícola. Portanto, espera-se que a utilização do índice baseado em testes ecotoxicológicos se constitua em ferramenta auxiliar na caracterização inicial do lodo de esgoto para sua liberação e disposição na agricultura, na tentativa de proporcionar maior segurança aos integrantes da cadeia alimentar que deverão utilizar os recursos originados do ambiente agrícola onde foi utilizado o biossólido / Abstract: The disposal of sewage sludge generated at treatment plant for agriculture stands out as a promising and sustainable alternative. However, to avoid adverse effects to the ecosystem and human health, this residue must undergo into a strict characterization and monitoring prior to implementation the Resolution 375/2006, regulates the practice in Brazil, but it is restricted to some chemical and biological criteria that need to be monitored. Recently, it has been proposed a Hazard Index of Sewage Sludge (IPLE), based on ecotoxicological tests with representative organisms, which expresses the danger of sewage sludge on the effects caused to the ecosystem. The aim of this study was the physical, chemical, biological and ecotoxicological evaluation on different samples of sewage sludge, in order to validate the IPLE and verify the possibility of its agricultural use. According to the obtained results, the sewage sludge samples from treatment plant for municipal sewage of Bernardino de Campos, Coronel Macedo, Fartura, Franca and Itaberá comply with the limits recommended by Brazil (2006) concerning potentially toxic metals and pathogens concentration. Nevertheless, according to IPLE, only samples of sewage sludge from treatment plant for municipal sewage of Franca, after 5 months packaged in polyethylene containers, and Sarutaiá, are suitable for agricultural use. Therefore, it is expected that the use of the index based on ecotoxicological tests should constitute an auxiliary tool on initial sludge characterization for its agricultural release and arrangement in an attempt to provide improved safely to food chain members that should use resources from agricultural environment where sludges have been used / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestra em Engenharia Civil

Orientador: Flavia Maria Netto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Holanda_HeleniceDuartede_D.pdf: 984181 bytes, checksum: 6d229ecc404575e9d047abc647c6039c (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O crescimento significativo do volume de resíduos de pescado representa um problema tanto para o meio ambiente como para a indústria de processamento. O aumento da industrialização de crustáceos tem contribuído para aumentar o volume desses resíduos. O resíduo do camarão processado representa aproximadamente 70% da matéria-prima, sendo composto por cefalotórax, exoesqueleto, vísceras e restos. O elevado teor de quitina, cerca de 20%, tem potencializado o aproveitamento tanto para sua própria obtenção quanto para a do seu principal derivado, a quitosana. A recuperação da fração protéica e da astaxantina, no isolamento da quitina, utilizando o processo enzimático, é uma alternativa para o aproveitamento global desse resíduo. Assim, este trabalho teve por objetivo estudar a recuperação dos componentes do resíduo da industrialização do camarão sete-barbas (Xiphopenaeus kroyeri) proteína quitina e astaxantina utilizando hidrólise enzimática. O resíduo industrial do descasque do camarão sete-barbas, coletado na indústria de processamento em dezembro e julho de anos sucessivos, apresentou a seguinte composição: 30 a 48% de proteína; 20% de quitina e concentração de astaxantina entre 2,4 e 8,39 mg/100 g, quando extraída em óleo e 3,53 a 12,71 mg/100 g quando extraída com solvente. A composição dos aminoácidos totais mostrou a isoleucina, ácido glutâmico, leucina e o ácido aspártico com as maiores concentrações. Do total de aminoácidos, cerca de 45% corresponderam aos aminoácidos essenciais. A composição dos ácidos graxos apresentou uma relação de 1:2 entre os ácidos graxos saturados e insaturados e percentuais de 15,42 e 23,97% para o eicosapentaenóico (EPA) e docosahexaenóico (DHA) em relação ao total de ácidos graxos, respectivamente. Os resultados obtidos neste estudo indicaram que a época de coleta não apresentou uma relação direta com a concentração dos componentes estudados.O alto conteúdo protéico indicou que este resíduo pode ser uma excelente fonte de proteínas. Para otimizar a recuperação da fração protéica por hidrólise com a enzima alcalase, utilizou-se a Metodologia de Superfície de Resposta, usando um planejamento composto 22 com relação enzima substrato E/S (0,18 a 5,83%) e temperatura (43,9 a 74,1°C). Os resultados indicaram que o fator E/S foi o que apresentou maior efeito na recuperação de proteína. As condições ótimas para o processo foram na região de E/S na faixa de 2,5 a 5,5% e temperatura na faixa de 55 a 60°C, onde se obteve a máxima recuperação de proteína, 55,78% e máximo grau de hidrólise (GH), 12,80% . Para avaliar a recuperação da quitina e da astaxantina em conjunto com a fração protéica, o resíduo úmido foi submetido à hidrólise com as enzimas alcalase e pancreatina. A reação, para as duas enzimas, foi conduzida até obter-se 5 e 10% de GH, utilizando-se o método do pH-stat. O processo enzimático com alcalase foi mais eficiente do que com pancreatina, aumentando a recuperação de proteína e de astaxantina, em 11 e 20%, respectivamente. O aumento do grau de hidrólise resultou em um incremento de 27% e 10% na recuperação da proteína e da astaxantina. A recuperação da astaxantina com mistura de solventes foi duas vezes mais eficaz do que a extração em óleo. A hidrólise enzimática do resíduo industrial do camarão sete-barbas com alcalase permitiu a obtenção de hidrolisado protéico, além de propiciar condições adequadas para a recuperação da astaxantina e da quitina. Os hidrolisados obtidos com alcalase e com pancreatina, com GH 5 e 10%, foram caracterizados quanto à sua composição química, composição de aminoácidos totais e livres, composição de ácidos graxos, distribuição de peso molecular por SDS-PAGE e cromatografia de exclusão molecular (CLAE-EM), perfil de hidrofobicidade por cromatografia de fase reversa (CLAE-FR) e solubilidade. Os hidrolisados apresentaram teor de proteína superior a 76%, 14% de cinza e baixo conteúdo de lipídios, 1,4 a 2,2%. Os hidrolisados obtidos com alcalase apresentaram somente peptídeos com peso molecular menor que 8 kDa, enquanto os hidrolisados com pancreatina, além de apresentarem peptídeos com peso molecular menor que 8 kDa, também apresentaram fração com peso molecular na faixa de 40 kDa, indicando que a actina não foi totalmente hidrolisada. A composição de aminoácidos livres apresentou maior concentração de arginina, fenilalanina, lisina e leucina, responsáveis pelo ¿flavor¿ do camarão e potencialmente com a função de agir como quimioatrativos em rações para peixes e/ou crustáceos. Os resultados indicaram que o resíduo pode ser utilizado para recuperação não só da quitina, mas também para obtenção de hidrolisados protéicos e de astaxantina, que são utilizados tanto na industria de alimentos como na alimentação animal, especialmente na aqüicultura / Abstract: The significant increase in the volume of fish waste from processing plants represents a considerable environmental problem. Increases in the processing of crustaceans have contributed to this increase. Shrimp residue represents about 70% of the raw material and is composed of the cephalothorax, exoskeleton, viscera and other parts. The high content of chitin in this residue, approx. 20%, has led to a potential use for this residue to obtain chitin and its principal derivative, chitosan. The recovery of the protein fraction and of astaxanthin by enzymatic means, during the isolation of chitin, is an alternative for the overall use of this residue. Thus the objective of this research was to study the recovery of the following components from the residue resulting from the industrialization of ¿sete-barbas¿ shrimp (Xiphopenaeus kroyeri) ¿ protein, chitin and astaxanthin ¿ using enzymatic hydrolysis. The specific objectives were: chemically characterize the industrial residue of ¿sete-barbas¿ shrimp; study and optimize the enzymatic hydrolysis process for the recovery of the protein fraction together with other valuable components such as chitin and astaxanthin and chemically and biochemically characterize the protein hydrolysates obtained. The residue from the industrial processing of ¿sete-barbas¿ shrimp was collected in December and July of consecutive years and presented the following composition: 30-48% protein; 20% chitin and an astaxanthin concentration between 2.4 and 8.39 mg/100g when oil extracted and between 3.53 and 12.71 mg/100g when solvent extracted. The amino acid concentration showed that isoleucine, glutamic acid, leucine and aspartic acid were present in the highest concentrations. About 45% of the total amino acids were essential amino acids. The ratio of saturated to unsaturated fatty acids was 1:2 and included 15,42 and 23,97% respectively of eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) acids. The results obtained indicated that the season when the residues were collected had no direct effect on the concentration of the components under study. The high protein content indicated that this residue could be an excellent protein source. Response surface methodology was used to optimize protein recovery using the enzyme Alcalase. A compost 22 experimental design was used with the enzyme substrate ratio E/S between 0.18 and 5.83 and the temperature between 43.9 and 74.1°C. The results indicated that E/S had the greatest effect on protein recovery. The optimum conditions for the process were with an E/S in the range from 2.5 to 5.5% and temperature between 55 and 60°C, giving a maximum protein recovery of 55.78% and maximum degree of hydrolysis (DH) of 12.80%. To evaluate the recovery of chitin and astaxanthin together with the protein fraction, the moist residue was submitted to hydrolysis with both Alcalase and pancreatine. For both enzymes, the reaction was allowed to continue until 5 to 10% DH was obtained, using the pH-stat method. The enzymatic process with Alcalase was more efficient than with pancreatine, increasing the recovery of protein and astaxanthin by 11 and 20% respectively.The increase in degree of hydrolysis resulted in an increase of 27% and 10% respectively in the recovery of protein and astaxanthin. Astaxanthin recovery with a solvent mixture was twice as efficient as oil extraction. The enzymatic hydrolysis of the industrial residue from ¿sete-barbas¿ shrimp with Alcalase allowed for the production of the protein hydrolysate as well as providing adequate conditions to recover the astaxanthin and chitin. The hydrolysates obtained with Alcalase and pancreatine, with DH of 5 and 10%, were characterized with respect to their chemical composition, total and free amino acid composition, fatty acid composition, molecular weight distribution using SDS-PAGE and molecular exclusion chromatography (CLAE-EM), hydrophobic profile by reverse phase chromatography (CLAE-FR) and solubility. The hydrolystes showed protein contents above 76%, 14% ash and a low lipid content of 1.4 to 2.2%. The hydrolysates obtained with Alcalase only presented peptides with molecular weights of <8 kDa, whilst those obtained with pancreatine, in addition to peptides with molecular weights <8 kDa, also presented a fraction with a molecular weight of about 40 kDa, indicating that the actin was not completely hydrolysed. The free amino acid composition showed higher concentrations of arginine, phenylalanine, lysine and leucine, responsible for the shrimp flavor, thus showing potential for use as flavoring compounds in fish and/or crustacean feeds. The results indicated that the residue could be used to recover not only chitin but also to obtain protein hydrolysates and astaxanthin, which are used both in the food and animal feed industries, especially in aquaculture / Doutorado / Doutor

Gunshot residue (GSR) is the term used to describe the particles originating from different parts of the firearm and ammunition during the discharge. A fast and practical field tool to detect the presence of GSR can assist law enforcement in the accurate identification of subjects. A novel field sampling device is presented for the first time for the fast detection and quantitation of volatile organic compounds (VOCs). The capillary microextraction of volatiles (CMV) is a headspace sampling technique that provides fast results (< 2 min. sampling time) and is reported as a versatile and high-efficiency sampling tool. The CMV device can be coupled to a Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) instrument by installation of a thermal separation probe in the injection port of the GC. An analytical method using the CMV device was developed for the detection of 17 compounds commonly found in polluted environments. The acceptability of the CMV as a field sampling method for the detection of VOCs is demonstrated by following the criteria established by the Environmental Protection Agency (EPA) compendium method TO-17. The CMV device was used, for the first time, for the detection of VOCs on swabs from the hands of shooters, and non-shooters and spent cartridges from different types of ammunition (i.e., pistol, rifle, and shotgun). The proposed method consists in the headspace extraction of VOCs in smokeless powders present in the propellant of ammunition. The sensitivity of this method was demonstrated with method detection limits (MDLs) 4-26 ng for diphenylamine (DPA), nitroglycerine (NG), 2,4-dinitrotoluene (2,4-DNT), and ethyl centralite (EC). In addition, a fast method was developed for the detection of the inorganic components (i.e., Ba, Pb, and Sb) characteristic of GSR presence by Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Advantages of LIBS include fast analysis (~ 12 seconds per sample) and good sensitivity, with expected MDLs in the range of 0.1-20 ng for target elements. Statistical analysis of the results using both techniques was performed to determine any correlation between the variables analyzed. This work demonstrates that the information collected from the analysis of organic components has the potential to improve the detection of GSR.

<p>Cover cropping is an effective management practice for reducing nitrogen (N) losses to the environment from agriculture fields in the Midwest. Cereal rye (CR; <i>Secale cereale L</i>.) and hairy vetch (HV; <i>Vicia villosa Roth</i>) are two of the most common cover crop species grown in the region. However, limited cover crop adoption in the region is partly due to a dearth of knowledge addressing the effect of cover crops on nitrogen cycling and grain production within corn and soybean conservation cropping systems. The following studies were designed to address knowledge gaps in the current literature regarding the rate, quantity, and timing of cover crop residue C and N release; the fate of CR N following termination; and the effects of cover crops specifically on soybean growth, N assimilation, and yield. Data from this study revealed that growers should be aware that cover crop nutrient release may result in a “tug-of-war” between the soil microbiome and cash crops for soil inorganic-N. Additionally, we observed that CR N is used minimally by the subsequent crop; thus, growers should value CR N as a long-term benefit, such as building SOM. Finally, we found that added pressure from CR during early soybean growth may reduce soybean resilience, and in a wet year result in yield loss.</p>

This work presents a novel technique for data compression based on multi-residue number systems. The basic theorem is that an under-determined system of congruences could be solved to accomplish data compression for a signal satisfying continuity of its information content and bounded in peak-to -peak amplitude by the product of relatively prime moduli,. This thesis investigates this property and presents quantitative results along with MATLAB codes. Chapter 1 is introductory in nature and Chapter 2 deals in more detail with the basic theorem. Chapter 3 explicitly mentions the assumptions made and chapter 4 shows alternative solutions to the Chinese remainder theorem. Chapter 5 explains the experiments in detail whose results are mentioned in chapter 6. Chapter 7 concludes with a summary and suggestions for future work.