Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Mônica Feijó Naccache / Resumo: Rompimentos de Barreira são fenômenos caracterizados por um campo de escoamento inicialmente represado e submetido nos instantes subseqüentes a uma liberação abrupta. Diversos modelos matemáticos e leis de comportamento reológico podem ser associados a este problema e cada um deles deve ser estudado e compreendido de maneira a predizer, a partir de testes físicos e numéricos, sua adequação à descrição da evolução espaço-temporal de frentes resultantes deste fenômeno, tipo ruptura de barragem, retendo água , rejeitos ou materiais de reologia complexa. O desenvolvimento de técnicas analíticas possibilitou entender de maneira impar o desenvolvimento desses fenômenos, porém, a difícil obtenção de dados que alcançassem consonância com aqueles obtidos experimentalmente, demonstrava a fragilidade desse tipo de análise perante a descrição de sistemas dinâmicos complexos. Sendo assim, optou-se pela tentativa de recriar estes fenômenos a partir de técnicas que utilizassem a manipulação de equações governantes completas. Sistemas contínuos podem ser analisados através de aproximações discretas, resultando em valores realísticos, muito próximos aos obtidos experimentalmente, e a capacidade computacional atual, permite diminuir sensivelmente os erros envolvidos, aumentando cada vez mais a consistência física destes métodos. Neste trabalho utilizou-se o software comercial ANSYS-CFX para simular os fenômenos de ruptura de barreira, configurando a reologia de dois materiais, o Carbopol 940 representando um material de reologia complexa (Herschel-Bulkley) e o Glicerol (Newtoniano), esses dados foram então confrontados com os obtidos experimentalmente através de um modelo em escala reduzida. Campos de velocidade, pressão e evolução temporal das frentes foram analisadas, verificando-se valores com grande consonância entre numérico e experimental, mostrando uma grande consistência física dos métodos utilizados / Abstract: The Dam Break problem is a phenomenon characterized by a flow field initially dammed and submitted in the subsequent moments of an abrupt release. Various mathematical models and laws of rheological behavior may be associated with this type of problem and each must be studied and understood in order to predict from physical and numerical tests the temporal evolution of their fronts resulting from this phenomenon, type Dan Break problems, retaining water or rheology complex materials. The development of analytical techniques enabled the understanding the development of these phenomena, however, the difficulty to obtain a reach agreement data with those obtained experimentally, showed the fragility of this type of analysis to the description of complex dynamic systems. But, it was decided by attempt of recreate these phenomena from techniques that use the manipulation of complete government equations. Continuous systems can be analyzed by discrete approximations, leading to realistic values, very close to those obtained experimentally, and current computational capacity, enables to reduce the errors involved significantly, increasing the consistency of these physical methods. This work used the commercial software ANSYSCFX to simulate the phenomena of breaking the barrier, setting the rheology of two materials, the Carbopol 940 representing a material of complex rheology (Herschel-Bulkley) and glycerol (Newtonian), these data were then compared with those obtained experimentally using a model in scale. Fields of velocity, pressure and temporal evolution of the fronts were analyzed. Found very similar values between numerical and experimental simulations, showing the physical consistency of the methods used / Mestre

Fundação Araucária; FAPESC; CNPq; Capes / Os concretos de ultra alta resistência são materiais com elevada eficiência estrutural, os quais permitem a execução de estruturas mais leves. Pesquisas recentes têm demonstrado que o uso de nanossílica contribui para o ganho de desempenho destes materiais cimentícios. O objetivo desta Tese é avaliar o efeito da nanossílica em matrizes cimentícias de ultra alta resistência. Foram analisadas a resistência à compressão, a resistência à tração na flexão e o módulo de elasticidade dinâmico. A cinética de reação foi analisada por meio de calorimetria isotérmica de condução, e o comportamento reológico foi avaliado por meio dos ensaios de reometria rotacional e mini slump. A distribuição do tamanho dos poros das matrizes foi determinada por porosimetria de intrusão de mercúrio. Os produtos de hidratação foram identificados e quantificados por meio dos ensaios de difratometria de raios-X e termogravimetria. A microestrutura foi avaliada por meio de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados demonstram que nanossílica reduz o tempo de indução, acelerando o processo de hidratação em função do teor de nanossílica. A fluidez das matrizes se reduz pela utilização da nanossílica, em decorrência do aumento da viscosidade e da tensão de escoamento das suspensões. Para teores de 0,2% de nanossílica em massa, foram obtidos ganhos na resistência à compressão. Todavia para teores em massa superiores a 0,8% de nanossílica, tem-se uma perda de desempenho das matrizes. Verificou-se o aumento na porosidade aberta das misturas. A utilização da nanossílica aumenta o consumo dos silicatos dicálcicos e tricálcicos do cimento, conforme atestaram os resultados de difratometria de raios-X. Pôde-se observar também um aumento na quantidade dos produtos de hidratação para as amostras formuladas com nanossílica: silicatos e aluminatos de cálcio hidratados, assim como do hidróxido de cálcio. A aglomeração das nanopartículas de sílica foi observada por meio de microscopia eletrônica de varredura. Pode-se concluir que, dependendo do teor utilizado, a nanossílica contribui para o ganho de resistência, sem comprometer o comportamento reológico e a cinética de reação das matrizes cimentícias. A nucleação e pozolanicidade são os principais efeitos da nanossílica na microestrutura das matrizes cimentíceas de ultra alta resistência. / Ultra high performance concretes are estrutural composites, which exhibit a higher structural efficiency, allowing the implementation of lighter structures. Recent researchies have demonstrated that the use of nanossílica contributes to the gain on mechanical performance of these cementiteous materials. This thesis evaluated the effect of nanossílica in ultra high strength matrix, for which mechanical properties were measured, such as: compression strength, flexura strength and dynamic elastic modulus. The reaction kinetics was analyzed using adiabatic calorimetry and rheological behavior of suspensions was evaluated throught rotational rheometry and mini-slump tests. The pore size distribution was measured by mercury intrusion porosimetry. And the hydration products were identified and quantified by X-ray diffractometry and thermogravimetry. Scanning Electron Microscopy was employed in order to evaluate the microstrucuture of matrix and chemical analysis was obtained using backscattered electron probe. The results show that nano-silica changes the reaction kinetics of mixtures, reducing induction period and accelerating the hydration process according to the content of nano-silica. The rheological behavior of mixtures was also influencied by the use of nano-silica, reducing the paste spread due to the increased viscosity and yield stress of suspensions. For mixtures containing 0,2% of nano-silica, gains ranging from 12 to 16% were obtained on compression strength. However, for nano-silica content exceeding 0,8%, a reduction in mechanical performance was achivied. It was found that nano-silica increases the open porosity of the mixtures. Hydration of cimentiteous matrix also changes due the incorporation of nano-silica, increasing the consumption of di and tri-calcium silicates of Portland cement, measured through X-ray diffraction. As consequence, an increasing on aluminates and silicates calcium hydrates, and calcium hydroxide can be observed for mixtures formulated with nanoparticles of silica. It can be conclued that, depending on content used, nano-silica contributes to the resistance gain, without compromissing rheological behavior and reaction kinetics of cementitious matrix. Nuccleation and pozzolanic are the main effects of nano-silica on microstructure of ultra high strenght cementiteous matrix.

Dissertation submitted in fulfilment of the requirements for the degreerequirements Master of Technology: Civi Engineering in the Faculty of Engineering at the Cape Peninsula University of Technology Supervisor: APN. Sutherland Co-supervisor: Prof. R. Haldenwang Cape Town October 2013 / The reliable prediction of pressure drop versus flow rate for non-Newtonian pipe flow is important in many industrial processes. In laminar flow scale up is straightforward, but transitional velocity and turbulent flow predictions remain a practical problem. Various theoretical models exist, but nothing in literature shows conclusively which of these is the most reliable and consistent, nor is it evident what effect the choice of rheological model has on the predictions. The aim of this work was to i) evaluate the influence of different rheological models when used in existing prediction techniques for non-Newtonian flow ii) characterise each material type using selected (commonly used) rheological models and iii) predict laminar, transitional and turbulent pipe flow characteristics for each material type using existing prediction techniques, for comparison with experimental results. Only time-independent, homogeneous, non-Newtonian fluids in pipe sizes from 13mm to 200mm were investigated. Rheological models and laminar flow predictions used only the power law, Bingham plastic, Herschel-Bulkley, Casson and Hallbom yield plastic models. The techniques used to predict transitional velocity were Ryan & Johnson, Metzner-Reed, Hedström intersection method, Slatter and Hallbom. For turbulent flow the Newtonian approximation, Dodge & Metzner, Wilson & Thomas, Slatter, Hallbom modified Wilson & Thomas and the Bowen correlation methods were used. The study documents the relevant theory and presents an assessment of the influence of rheology on pipe flow predictions, summarised in terms of the practical performance of the various rheological model/prediction method combinations for the different materials. In laminar flow at practical pseudo shear rates (8V/D; taken as 40s-1) the choice of rheological model does not significantly influence pressure drop predictions. For yield-pseudoplastic materials (eg. kaolin) the Hedström intersection and the Slatter Reynolds number method with Bingham plastic or Casson rheology predicted transitional velocity most accurately. For Bingham plastic materials (eg. bentonite) the best predictions were obtained using the Metzner & Reed Reynolds number with Bingham plastic rheology, although similar results were observed for this technique with all rheologies. The transitional velocity for pseudoplastic materials (eg. CMC) was best predicted by the Slatter and Metzner & Reed Reynolds number methods, using power law or Casson rheology. For turbulent flow of yield pseudoplastic materials the Slatter method using the Casson rheology gave the most accurate predictions overall. Turbulent flow of Bingham plastic materials was best predicted by the Slatter, Hallbom pseudo fluid Nikuradse and Dodge & Metzner methods, using Bingham plastic, Casson or yield plastic rheology. For pseudoplastic materials the Slatter and Wilson & Thomas methods were the most accurate, when used with yield plastic or power law rheology. Transitionalal velocity and turbulent flow predictions for materials with a yield stress vary significantly with rheological model. Laminar data should therefore be examined thoroughly and rheological models fitted with care. For pseudoplastic fluids there is little difference in predictions between the various techniques as long as power law rheology is used.

Orientador: Eloi da Silva Feitosa / Banca: Maria Elizabete Darbello Zaniquelli / Banca: Edvaldo Sabadini / Banca: Crispin Humberto Garcia-Cruz / Banca: Watson Loh / Resumo: Foram construídos diferentes diagramas de fases dos sistemas ácido algínico (AcA)/brometo de dodeciltrimetilamônio (DTAB)/solução aquosa e ácido algínico (AcA)/brometo de didodecildimetilamônio (DDAB)/solução aquosa, contendo ou não NaBr. DTAB e DDAB são surfactantes catiônicos homólogos com uma e duas cadeias hidrocarbônicas, respectivamente. Foram obtidas duas fases homogêneas (f1 e f3), e uma fase heterogênea intermediária de agregados e cristais hidratados. Estudos reológicos, de espalhamento de luz, de eletroforese em gel e de tensão superficial foram realizados de amostras nas regiões homogêneas a baixa (f1) e elevada (f3) concentração de DTAB e um modelo do mecanismo de complexação de AcA-DTAB foi proposto. As amostras na fase f1 apresentaram comportamento de fluido não newtoniano, embora em elevadas concentrações de NaBr, tenderam a voltar ao comportamento newtoniano. Na ausência de NaBr, AcA e DTAB não formaram solução homogênea, mas na presença do sal, DTAB inicialmente (em f1) se ligou ao polímero na forma de monômeros, formando complexos aniônicos com AcA, até completa neutralização do polímero, quando então ocorreu precipitação. Na região de precipitação (f2) se formaram micelas de DTAB, que seqüestraram monômeros de DTAB dos complexos precipitados até a completa resuspensão do polieletrólito na fase f3, que, através de forte interação eletrostática, formou complexos catiônicos de AcA-micelas de DTAB altamente compactos. O raio hidrodinâmico (RH) do polímero foi muito grande e a solução polidispersa, mas diminuiu acentuadamente com a adição de NaBr, até atingir um valor mínimo em torno de 450 nm. DTAB também teve um forte efeito na redução de RH, que alcançou esse mesmo valor mínimo. Os complexos de AcA com micelas de DTAB na fase f3 eram altamente compactos, com RH da ordem de 170 nm...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: Phase diagrams for the systems alginic acid (AcA)/dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB)/aqueous solution and alginic acid (AcA) /didodecyldimethylammonium bromide (DDAB) /aqueous solution were constructed at 25oC in presence or absence of NaBr. DTAB e DDAB are single and double chain homologue cationic surfactants. Two single phase (f1 e f3) were found in addition to an intermediary heterogeneous phase of aggregates and hydrated crystals. Rheological investigation, dynamic light scattering, gel electrophoresis and tensiometry were performed for homogeneous samples at low (f1) and high (f3) DTAB concentrations and a model for the mechanism of formation of AcA-DTAB complex proposed. Samples from phase f1 have a non newtonian behavior, but at high NaBr concentrations samples in phase f1 tend to turn newtonian. In absence of NaBr, AcA and DTAB do not form homogeneous solution, but in presence of salt, DTAB initially (in f1) bind to the polymer backbone as monomer, to form anionic complexes with AcA until complete neutralization of the polyelectrolytes that ultimately precipitate. In the precipitation region (f2) the excess surfactant form DTAB micelles that "steal" DTAB monomers from the precipitate complexes until complete re-solubilization of the polyelectrolytes in phase f3, that form, through strong electrolyte interactions, highly compact cationic complexes with DTAB micelles. The hydrodynamic radius (RH) of AcA in solution is huge and polydisperse, but it decreases steeply with addition of NaBr to attain a plateau around RH = 450 nm after 50 mM NaBr. DTAB also affects strongly the RH of the AcA polyelectrolyte that attains the same minimum value. The complexes of AcA with DTAB micelles within phase f3 are highly compact with of about 170 nm...(Complete abstract, click electronic address below). / Doutor

INTRODUÇÃO E OBJETIVOS: O pão tornou-se, ao longo de sua história, um dos principais alimentos em nível mundial, sendo que nos últimos tempos o enriquecimento da farinha usada no processamento de pães, torna-o um alimento funcional. O bagaço de uva Isabel, o chá verde (Camellia sinensis) e a erva mate (Ilex paraguariensis) são fontes de compostos fenólicos de considerável valor. Popularmente, têm sido estudados por oferecerem benefícios à saúde, como forma de prevenir doenças degenerativas e por trazerem benefícios às indústrias de panificação. O presente trabalho teve como objetivo a adição de extratos de bagaço de uva Isabel, chá verde (Camellia sinensis) e erva mate (Ilex paraguariensis), ricos em compostos fenólicos à farinha de trigo, avaliando o efeito na reologia da farinha, características tecnológicas e sensoriais no processamento de pães de forma.MÉTODOS: Para estudar o efeito dos compostos fenólicos extraídos do bagaço de uva Isabel, chá verde (Camellia sinensis) e erva mate (Ilex paraguariensis) sobre algumas propriedades da farinha de trigo e do pão de forma padronizou-se as concentrações dos extratos sobre a farinha de 1000, 2000, 3000 e 4000 mg EAG/kg e usou-se o método de análise físico-química, reológica e sensorial, sendo no extrato: Quantificação de compostos; Na farinha: Umidade, alveografia, farinografia, falling number e glúten; No pão: Volume específico, colorímetria e análise sensorial (sabor, aroma, textura e aceitação global). PRINCIPAIS RESULTADOS: O extrato de erva mate (Ilex paraguariensis,) apresentou a maior concentração de composto fenólicos, seguido respectivamente pelo bagaço de uva Isabel e chá verde (Camellia sinensis). Nas análises reológicas a farinha com aplicação de extrato de bagaço de uva (EBU) apresentou melhorias nas características desejadas para a panificação, evidenciadas pelo aumento da força do glúten e da absorção de água, apresentando uma farinha com maior tolerância a força mecânica (stress). O extrato de erva mate apresentou bons resultados quando aplicado na panificação, confirmados pelo aumento do volume específico, pela coloração mais próxima do controle (miolo branco) e pela preferência no atributo aceitação global do teste sensorial. DISCUSSÃO E CONCLUSÃO: As diferenças observadas nas propriedades reológicas, físico-químicas e sensoriais nas farinhas e nos pães formulados com extratos de bagaço de uva Isabel, chá verde (Camellia sinensis) e erva mate (Ilex paraguariensis) em diferentes dosagens, são atribuídas às interações por diversos mecanismos entre compostos fenólicos e proteínas, sendo essas formadoras da rede de glúten, influenciando diretamente na força da farinha e na capacidade de retenção do gás aumentando o volume dos pães. / INTRODUCTION AND OBJECTIVES: The bread became, throughout its history, a major food worldwide, and the enrichment of flour making the functional bread has become a practice of recent times. The grape marc Isabel, green tea (Camellia sinensis) and yerba mate (Ilex paraguariensis) are sources of phenolic compounds of considerable value. Popularly, have been studied for offering health benefits, in order to prevent degenerative diseases and for bringing benefits to bakery industries. This study aimed to the addition of Isabel grape pomace extracts, green tea (Camellia sinensis) and yerba mate (Ilex paraguariensis), rich in phenolic compounds wheat flour, to evaluate the effect on the rheology of flour, features technological and sensory. METHODS: To study the effect of phenolic compounds extracted from grape pulp Isabel, green tea (Camellia sinensis) and yerba mate (Ilex paraguariensis) on some properties of wheat flour and bread so it was standardized concentrations of the extracts in flour 1000, 2000, 3000 and 4000 mg GAE / kg and used the method of physical-chemical, rheological and sensory, and the extract: Quantification of compounds; In flour: Moisture, alveography, farinography, falling number and gluten; In the bread: Specific volume, colorimetry and sensory analysis (taste, aroma, texture and overall acceptability). MAIN RESULTS: The yerba mate extract (Ilex paraguariensis) had the highest concentration of phenolic compound, followed respectively by marc Isabel and green tea (Camellia sinensis). All rheological tests with flour grape pomace extract application (EBU) showed improvements in the characteristics desired for baking, as evidenced by the increased gluten strength and water absorption, with a flour with increased tolerance to mechanical stress (stress). The yerba mate extract showed good results when applied in baking, confirmed by the increase in specific volume, the closest color control (white pith) and preferably in the global acceptance of the sensory test attribute. DISCUSSION AND CONCLUSION: The observed differences in rheological properties, physicochemical and sensory in flours and breads made with grape pomace extracts Isabel, green tea (Camellia sinensis) and yerba mate (Ilex paraguariensis) in different dosages, are attributed to interactions by different mechanisms between phenolic compounds and proteins, and those forming the gluten network, directly influencing the strength of flour and gas retention capacity by increasing the volume of the bread.

A importância do aprofundamento dos estudos sobre argamassas de revestimento justifica-se por este ser um material muito utilizado internamente e externamente em edificações brasileiras, no entanto, ainda apresentar grande quantidade de manifestações patológicas. Estudos sobre os mecanismos envolvidos no desenvolvimento da aderência das mesmas vêm sendo realizados por pesquisadores nacional e internacionalmente, com o intuito de compreender as interações que ocorrem entre a argamassa e os substratos. Neste contexto, o principal objetivo desta pesquisa consiste em determinar a influência dos parâmetros reológicos de argamassas, da energia de aplicação e da tensão superficial dos substratos na área de contato na interface argamassa/substrato. Os objetivos secundários consistem em caracterizar diferentes argamassas através do squeeze-flow e reometria rotacional, verificar a influência da distribuição granulométrica nos parâmetros reológicos, verificar a influência da energia de aplicação no desenvolvimento da área de contato da interface argamassa/substrato e desenvolver metodologia para a quantificação da área de contato da interface argamassa/substrato. Para atingir estes objetivos, foi montada uma matriz experimental com argamassas de três diferentes proporcionamentos, quais sejam: 1:0:3 (A3), 1:1:6 (A6), e 1:2:9 (A9) (cimento:cal:areia, materiais secos, em volume). Estes proporcionamentos foram confeccionados com cimento Portland CPIV, cal hidratada CHI e três composições granulométricas (CG) de agregado miúdo. As areias passantes nas peneiras, 1,2, 0,6, 0,3 e 0,15mm foram compostas com 25% de cada uma das frações para a CG1, 10% das frações extremas e 40% das frações intermediárias para a CG2 e 40% das frações extremas e 10% das frações intermediárias para a CG3. Por fim, cada uma das argamassas proporcionadas com as diferentes CG foram dosadas para o índice de consistência de 240 mm. Depois de caracterizadas quanto as suas propriedades no estado fresco e endurecido, as argamassas foram submetidas a ensaios reológicos de squeeze-flow (NBR 15839/2010) e reometria rotacional. Para a avaliação da área de contato das argamassas sobre os substratos, foram escolhidos três substratos com acabamento superficial liso e sem absorção significativa e com diferentes ângulos de contato: o vidro, o acrílico e o polietileno. Cada uma das argamassas dosadas foi lançada sobre estes substratos, dispostos em gabaritos de madeira, a alturas de queda de 30 e 100 cm, através da caixa de queda. Por fim, as argamassas foram descoladas dos substratos e foi realizada a digitalização tridimensional a laser, através de scanner 3D, onde as áreas sem contato das argamassas foram quantificadas com a utilização dos softwares Geomagic Studio e Photoshop. Os resultados mostraram que o uso do scanner 3D associado à análise de imagens através de softwares de fácil manuseio e interpretação mostra-se como uma boa técnica de análise da área de contato. Quanto aos proporcionamentos de argamassas propostos, a alteração da faixa granulométrica da areia demonstrou-se uma boa estratégia no sentido de alterar a reologia das argamassas. A seleção dos substratos mostrou-se eficaz no sentido de reproduzir superfícies com ângulos de contato distintos, potencialmente hidrofóbicas e potencialmente hidrofílicas e pode-se notar através das alturas de queda escolhidas influenciam nos demais parâmetros de avaliação em função desta alteração da energia de lançamento. Todos as variáveis controláveis foram significativamente influentes na área de contato na interface argamassa/substrato, sendo que a mais significativa foi o proporcionamento das argamassas. Além disso, constatou-se que maiores energias de aplicação resultam em maiores áreas de contato desde que o substrato aonde a argamassa for aplicada seja favorável ao espalhamento, por fim, foi possível concluir que o empacotamento das partículas e o coeficiente de uniformidade exercem grande influência na viscosidade das argamassas, sendo que área de contato da interface mostrou ser inversamente proporcional à viscosidade. / This study assesses the influence of the granulometric composition of sand, application energy and the superficial tension of substrates on the contact area of rendering mortars. Three substrates with distinct wetting behaviors were selected through preliminary analysis, three non-absorbent substrates with different wettability ratings were chosen: glass, acrylic, and polypropylene. Mortars were prepared with different proportioning and sand compositions. The compositions of 1:0:3 (A3), 1:1:6 (A6) and 1:2:9 (A9) (cement: hydrated lime: dry sand) were produced according to the Brazilian Standard NBR 13276/2005, for a 240 mm consistence index, all of them, with grains retained in sieves #1.2; 0.6; 0.3 and 0.15 mm. The first composition (CG1, unitary mass 1.51 g/cm³) consists of equal fractions of each sieve, 25% for each. The second (CG2, unitary mass 1.48 g/cm³), with 10%, 40%, 40% and 10% from sieve respectively, and third (CG3, unitary mass 1.54 g/cm³) with 40%, 10%, 10% and 40% from sieve, respectively. Characterization tests were performed on fresh and hardened mortars, as well as a rheological characterization. Mortars were applied on substrates with two different energies. The interfacial area was then digitized with a 3D scanner. Results show that 3D scanning proved to be an appropriate method for real contact area measurement. Additionally, all variables have interfacial contact influence, in terms of the contact area development, among which the most significant was mortar proportioning. Furthermore, it was found that higher applying energy results in larger interfacial contact areas since substrate where the mortar is applied has favorable wettability. Finally, it was concluded that the particles packing and uniformity coefficient greatly influence the mortar viscosity, and interface contact area was found to be inversely proportional to viscosity.

Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Resumo: O ensaio de abatimento de tronco de cone, desenvolvido inicialmente como ferramenta de controle de qualidade para avaliar a consistência de materiais cimentícios e com grande aplicação no setor da construção civil, tem sido cada vez mais empregado para análise de materiais de diferentes setores, seja da indústria do petróleo, da mineração e mesmo de alimentos. O interesse de diferentes setores industriais pela medida do abatimento deve-se a esta possibilitar uma ferramenta de controle de qualidade de materiais e ainda fornecer um mecanismo simples e fácil para a determinação de um importante parâmetro reológico, a tensão limite de escoamento. Nesse contexto, esta dissertação de mestrado apresenta o desenvolvimento de um aparato experimental capaz de realizar, de forma automatizada, o ensaio de abatimento de tronco de cone (comumente conhecido por slump test), desde o levantamento do cone de Abrams até a medição do abatimento. A partir do equipamento desenvolvido, três abordagens são realizadas e discutidas ao longo desta dissertação, tendo como materiais avaliados os géis de carbopol (fluido teste reologicamente representativo de lamas), lamas, argamassas e concretos. A primeira abordagem diz respeito a funcionalidade e operacionalidade do aparato automatizado de slump test. A segunda abordagem apresenta modelos empíricos de determinação da tensão limite de escoamento e viscosidade aparente, a partir da medida mais rigorosa de abatimento e outras informações fornecidas pelo a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The slump test was, initially, developed as a quality control tool for evaluating the consistency of cement-based materials, with many applications in civil engineering, it has been used for the analysis of materials in different sections of petrol industries, mining, and even food industries. The interest of these different industrial sections in the slump is due to its possible role as quality control tool of materials, providing an easy and simple mechanism for the determination of an important rheological parameter: the yield stress. In this context, this dissertation presents the development of an experimental apparatus capable of obtaining, in such automated way, the slump test, since the lifting of the Abrams cone to the obtaining of the slump. From the apparatus, three approaches are presented and discussed in this text, showing the results for the evaluation of materials such as carbopol gel (a rheological representative fluid of mud), mud, concrete and mortar. The first approach deals with the functionality of the automated apparatus for slump test. The second approach presents empiric models for the determination of yield stress and apparent viscosity, from the slump and further information obtained by the automated apparatus. The third and last approach presents the numerical simulation and validation of the slump test by the use of FLUENT software, considering the Non-Newtonian property (Herschel-Bulkley’s fluid) of the tested materials, and the trial of the mode... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Garantir une bonne texture sans ajouter d’additif texturant est un défi pour les producteurs de yaourts. En effet, la texture d’un gel laitier acide est influencée par la formulation du lait, le procédé de fabrication et les ferments. La difficulté rencontrée est l’interdépendance de ces facteurs au cours de la fermentation avec des évolutions simultanées de la matrice au niveau biologique, biochimique et physicochimique. L’utilisation de ferments lactiques produisant des exopolysaccharides (EPS) est considérée comme une solution efficace pour lutter contre la synérèse. Cependant, leur rôle dans la formation des gels laitiers et dans l’apparition d’éventuels défauts de texture comme les grains est peu connu et mal maîtrisé. L’objectif de ce projet de recherche était donc de caractériser les interactions « formulation/ procédés/ ferments » in situ et de comprendre les mécanismes mis en jeux au cours de la structuration des gels laitiers acides en lien avec les propriétés texturales du produit et l’apparition de défauts de texture (synérèse spontanée et grains). Les performances de différents protocoles d’extraction d’EPS ont été établies pour sélectionner les plus adéquats pour la quantification et la caractérisation des EPS produits. Une approche intégrée et multi-échelle a ensuite été mise en place pour caractériser au niveau moléculaire, microscopique et macroscopique la structuration du gel laitier acide en lien avec l’apparition de défauts de texture. La combinaison de trois formulations de lait, de deux barèmes de pasteurisation et de différents ferments a été étudiée. L’ensemble des résultats ont suggéré que la présence de protéines sériques dénaturées est nécessaire pour la formation de grains, mais aussi que certains ferments pourraient inhiber ce défaut. La microstructure des gels obtenus par ces ferments a montré que les chaînes des cellules bactériennes étaient longues, formant de grands amas principalement situés dans les pores du gel. Pour approfondir l’effet du ferment sur la texture du gel, 7 combinaisons de souches ont été étudiées. L'effet inhibiteur du ferment contre l'apparition des défauts de texture, en particulier les grains, a été confirmé. Cet effet technologique ne dépend pas de la cinétique d’acidification, ni de la teneur en EPS, mais est corrélé aux caractéristiques moléculaires des EPS produits et à la morphologie des souches qui induisent un encombrement stérique dans les pores du gels, empêchant la croissance des grains. / It is a challenge for yogurt producers to guarantee a good texture without adding texturing agents. Texture of acid milk gel is influenced by the milk composition, the manufacturing process and the starter cultures. The encountered difficulty is the interdependence of these factors during fermentation with simultaneous biological, biochemical and physicochemical evolutions. Use of exocellular polysaccharide (EPS) producing starter culture is considered as an effective solution to reduce syneresis. However, the role of EPS in the milk gel formation and in the appearance of graininess defect is poorly controlled. The objective of this research project was to characterize the in situ “milk formulation/ process/ starter culture” interactions and to understand the involved mechanisms in the acid milk gel formation related to the gel textural properties and the appearance of texture defects (i.e. spontaneous syneresis and grains). The performance of various EPS extraction protocols has been evaluated to select the most suitable for quantification or characterization of EPS produced. An integrated and multi-scale approach was then conducted to characterize at the molecular, microscopic and macroscopic level the gel formation related to the appearance of texture defects. The combination of three milk formulations, two pasteurization parameters and different starter cultures was studied. All the results have suggested that the presence of denatured WP aggregates is crucial for the formation of grains and some cultures could inhibit this defect. The gel microstructure showed that the bacterial cell chains of these cultures were long, forming large clumps mainly located in the gel pores. To better understand the effect of the starter culture on the gel texture, 7 cultures were studied. The inhibitory effect of culture against the appearance of texture defects, in particular the graininess, was confirmed. This technological effect does not depend on the acidification kinetics or on the EPS content but relates to bacterial microscopic characteristics and the macromolecular properties of the produced EPS, which induce steric hindrance to prevent the growth of the grains.

A utilização de incorporadores de ar (AIA) em argamassas de revestimento é prática comum no setor de construção civil visto que podem ser obtidas vantajosas alterações nas propriedades no estado fresco e endurecido. Contudo, apesar do domínio da tecnologia e da química dos aditivos essa prática é ainda bastante empírica e seu uso tem sido apontado como um fator de complexidade operacional: a presença dos incorporadores de ar torna as composições muito sensíveis ao processamento, temperatura, tipo de cimento, transporte, etc., e essas variáveis afetam diretamente as características dos materiais no estado fresco e após o endurecimento. De fato, o desempenho desses materiais é dependente da quantidade, distribuição de bolhas e estabilidade do ar incorporado no estado fresco. Na prática, o difícil controle das propriedades dos materiais aerados é um dos fatores que têm desaconselhado a utilização desta tecnologia em diversas aplicações no setor construtivo. Assim, apesar das virtudes potenciais, a falta de controle no processamento dificulta o emprego de argamassas aeradas como tipos de materiais sustentáveis. Uma causa provável da falta de controle é que a velocidade de incorporação de ar é pouco compreendida, e a maioria dos estudos científicos são focados na avaliação do desempenho dos materiais no estado endurecido atentando-se, desta forma, para o efeito e não para a causa. A fim de preencher tal lacuna científico/tecnológica, o presente trabalho visa estudar os mecanismos e a velocidade de incorporação de ar em composições com cimento CPIIF durante o estado fresco e avaliar o seu impacto no estado endurecido. Para tanto, propôs-se uma abordagem de pesquisa inovadora na qual as propriedades das fases que compõem esses sistemas são avaliadas separadamente, determinando-se o impacto da utilização dos AIA em água, nas pastas de cimento e nas argamassas. Os resultados apontam que a quantidade efetiva de incorporador de ar e a qualidade da água afetam a capacidade espumante, que os aditivos não afetam a reação de hidratação do cimento, que a temperatura afeta as propriedades no estado fresco e endurecido das pastas, que é possível prever a porosidade resultante na argamassa a partir dos resultados observados na fase aquosa, que a distribuição granulométrica dos agregados é a variável de maior impacto nas propriedades reológicas e na permeabilidade das argamassas, propriedade intimamente ligada à durabilidade do revestimento. / The use of air-entraining agents (AEA) in rendering mortars is a common practice on the building sector because many advantages may be obtained in the fresh and hardened properties. However, in spite of the technology and chemistry of the admixtures knowhow, the air-incorporation in the cementitious materials is, still, very empirical and the use of AEA has being pointed out as a complex operational factor: its presence in the formulation gets the mortar very sensitive to the process, temperature, transport etc. and this variables can directly affect the hardened properties. In fact, the performance of these materials is very dependent of the quantity, size, distribution and stability of the air bubbles incorporated in the fresh state and in the practice, the difficult to control the aerated materials properties has dissuaded the utilization of this technique in many applications in the building sector. So, in spite of the potential virtues, the less of process control gets difficult the employment of the aerated mortars and concretes as sustainable materials. A probably cause of the air incorporation uncontrolled is that the rate of air generation in the cementitious materials is not correctly understand because the most researches are focused in the consequence and not in the cause. Thus, to try to eliminate such scientific/technology gap, this present PHD work was carried out to learn the kinetic of air incorporation in the pastes and mortar in the fresh state and evaluates the impact in the hardened state. For this, was proposed a innovative boarding where the phases that compound the systems will be research separately, determining the AEA impact on water, on the suspensions and on the mortars. The results show that the foaming capacity is influenced by the effective air-entraining admixture content and the water quality, that the cement hydration reaction was not influenced by AEA, that the temperature affects the rheological and hardened properties of suspensions, that it is possible to predict the mortar porosity from the results obtained in the water phase, that the fresh properties of mortars and it permeability (property closed related with rendering performance) were mainly affected by the aggregates granulometric distribution.

Foram abordadas neste trabalho Aspectos como proteínas disponíveis em ovos processados por spray dryer, aplicação desses ovos na formulação de maioneses, influência do conteúdo de proteínas nessas formulações e suas propriedades e reológicas. O estudo da reologia de produtos emulsionados tipo maionese disponíveis no mercado nacional, é de importância para que se tenha um maior conhecimento de suas características. O ovo desempenha múltiplas funções na fabricação e processamento de alimentos - emulsifica, dá cor, sabor e maciez. É fonte de proteína 44% na gema, e 56% na clara. O spray dryer consiste numa câmara cilíndrica grande, geralmente vertical, onde o material a ser seco, introduzido na forma de solução, suspensão ou pasta, entra em contato com uma grande quantidade de gás quente, que fornece calor suficiente para instantaneamente pulverizá-lo na forma de pequenas partículas. A maionese é uma mistura de ovos, vinagre, 61eo e temperos, contendo de 70 a 80% de gordura. É uma emulsão óleo-em-água, formada pela mistura inicial dos ovos, vinagre, mostarda e o óleo, que é incorporado lentamente, sendo que as formulações das maioneses Light apresentam diferenciais, geralmente contendo amido. Os objetivos deste trabalho foram: obter ovo desidratado com o uso do equipamento spray dryer, formular maioneses com ovos secos por spray dryer, variando-se os teores de clara e gema, verificando-se, assim, a influência das proteínas na formação e estabilidade da emulsão, através do estudo de reologia, desenvolvendo ainda um produto \"LIVRE DE COLESTEROL\", obter dados reológicos de textura com a utilização do probe back extrusion e estudar o comportamento reológico de maioneses do mercado e das maioneses formuladas com a utilização do sensor vane em temperaturas variadas; Pode-se concluir, então, que: (a) o uso do Mini Spray dryer Büchi-190 para a obtenção de ovos em pó para formular emulsões alimentícias tipo maionese é absolutamente viável, (b) o método de análise reológica com probe back extrusion mostrou-se sensível e eficiente para tais determinações, fornecendo de forma rápida características quantitativas e qualitativas das amostras, (c) a reometria utilizando o sensor vane mostrou-se um método extremamente simples, rápido e eficaz, para a determinação da tensão inicial e obtenção das curvas de fluxo, (d) as emulsões tipo maionese formuladas mantiveram-se estáveis reologicamente até 15 dias a 5°C, devido à utilização de ovos desidratados, e ainda (d) o produto formulado com clara gerou uma \"MAIONESE SEM COLESTEROL\" perfeitamente comercializável. / Aspects as available proteins in eggs processed by spray dryer, application of these eggs in the formulation of mayonnaises, influence of the protein content in these formulations and its rheological properties, were discussed in this work Rheology study of emulsified products like mayonnaise available in the national market is important to have a better understanding of their characteristics. Egg powder is used as emulsifying agent in emulsion formulations. They are an excellent source of high quality protein, 44% in the yolk and 56% in the egg white. The Spray dryer consists of cylindrical chamber that accepts a feed in the f1uid state and converts it into a dried particulate form by spraying the f1uid into a warm or hot drying medium. Traditional mayonnaise is a mixture of egg, vinegar, oil and spices, typically containing 70-80% fat. This emulsion is formed by first mixing the eggs, vinegar and mustard and then slowly blending in the oil. Fat-reduced mayonnaise formulations show some difference, normally they contain starch. The objectives of this work were: to examine the technical viability of Mini Spray dryer Büchi-190 for egg powder attainment that will be used to produce emulsion like mayonnaise; to formulate mayonnaises with spray dried eggs, varying egg yolk and egg white content, verifying thus, the protein influence in the emulsion formation and stability, through the rheology study, still developing a \"FREE CHOLESTEROL\" product; to evaluate probe back extrusion in order to analyze market mayonnaise characteristics and texture and to study the rheological behavior of the market and the formulated mayonnaises with the vane rheometry method in varied temperatures. It was concluded that: (a) the use of Mini Spray dryer Büchi-190 for egg powder attainment to be used to produce emulsion like mayonnaise is absolutely feasible; (b) the probe back extrusion provides qualitative and quantitative characteristics of samples in a fast way; (c) the vane rheometry is an extremely simple, fast and efficient method, for the yield stress determination and for product characterization; (d) the emulsions like mayonnaise formulated remained rheologically stable up to 15 days at 5°C, due to spray dried egg used, and still, (d) the egg white emulsion formulated is a \"FREE CHOLESTEROL MAYONNAISE\" that can be perfectly marketable.