Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 klismeryaneCM.pdf: 1762215 bytes, checksum: 0f44499c3657d68cb30deaeefdc7e534 (MD5) Previous issue date: 2008-09-12 / The determination of the rheology of drilling fluids is of fundamental importance to select the best composition and the best treatment to be applied in these fluids. This work presents a study of the rheological behavior of some addictives used as viscosifiers in water-based drilling fluids. The evaluated addictives were: Carboxymethylcellulose (CMC), Xanthan gum (GX), and Bentonite. The main objective was to rheologically characterize suspensions composed by these addictives, by applying mathematical models for fluid flow behavior, in order to determine the best flow equation to represent the system, as well as the model parameters. The mathematical models applied in this research were: the Bingham Model, the Ostwald de Wale Model, and the Herschel-Bulkley Model. A previous study of hydration time for each used addictive was accomplished seeking to evaluate the effect of polymer and clay hydration on rheological behavior of the fluid. The rheological characterization was made through typical rheology experiments, using a coaxial cylinder viscosimeter, where the flow curves and the thixotropic magnitude of each fluid was obtained. For each used addictive the rheological behavior as a function of temperature was also evaluated as well as fluid stability as a function of the concentration and kind of addictive used. After analyses of results, mixtures of polymer and clay were made seeking to evaluate the rheological modifications provided by the polymer incorporation in the water + bentonite system. The obtained results showed that the Ostwald de Waale model provided the best fit for fluids prepared using CMC and for fluids with Xanthan gum and Bentonite the best fit was given by the Herschel-Bulkley one / A determina??o do comportamento reol?gico dos fluidos de perfura??o ? de fundamental import?ncia para se determinar a melhor composi??o e o melhor tratamento a ser aplicado nesses fluidos. Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento reol?gico de aditivos utilizados como viscosificantes em fluidos de perfura??o de base ?gua. Os aditivos de estudo deste trabalho foram a Carboximetilcelulose (CMC), a Goma Xantana (GX) e a Bentonita. O objetivo principal foi caracterizar reologicamente suspens?es compostas por esses aditivos, atrav?s da aplica??o de modelos matem?ticos para comportamento de fluxo de fluido, a fim de se determinar a melhor equa??o de fluxo que representa o sistema, bem como os par?metros de modelo. Os modelos matem?ticos aplicados foram o modelo de Bingham, o de Ostwald de Waale e o de Herschel-Bulkley. A fim de se verificar o efeito da hidrata??o dos pol?meros e da argila na reologia do fluido realizou-se um estudo pr?vio do tempo de hidrata??o de cada aditivo. A caracteriza??o reol?gica foi realizada atrav?s de ensaios de reologia, utilizando sistema de cilindros coaxiais, onde se obteve as curvas de fluxo e a magnitude tixotr?pica de cada fluido. A reologia foi avaliada, tamb?m, em fun??o da temperatura para cada um dos aditivos utilizados. Foi realizado, ainda, ensaios de estabilidade em fun??o da concentra??o e do aditivo utilizado. Ap?s an?lises de resultados misturas de pol?mero e argila foram formuladas com o objetivo de avaliar as modifica??es reol?gicas proporcionadas pela incorpora??o do pol?mero no sistema ?gua+ bentonita. Os resultados obtidos mostraram que para fluidos preparados com CMC o modelo que melhor representou este sistema foi o de Ostwald de Waale e para os fluidos preparados com GX e Bentonita o modelo que melhor representou foi o de Herschel-Bulkley

Objetivos: Desenvolver e caracterizar hidrogéis de quitosana contendo capsaicinóides nanoencapsulados, bem como analisar o efeito das nanocápsulas e do veículo nos perfis de liberação dos capsaicinóides. Metodologia: As nanocápsulas foram obtidas (método de deposição interfacial do polímero préformado) utilizando Eudragit® RS100 e triglicerídeos do ácido cáprico/caprílico como parede polimérica e núcleo oleoso, respectivamente, e foram caracterizadas. Para determinação do teor e da taxa de associação da capsaicina e dihidrocapsaicina às nanocápsulas utilizou-se metodologia validada por CLAE-UV. As nanocápsulas contendo capsaicinóides foram incorporadas em hidrogel de quitosana. Para tanto, determinaram-se previamente as características reológicas e o hidrogel ideal para uso tópico. Através dos estudos de liberação in vitro, utilizando método de saco de diálise, foram obtidos os perfis de liberação dos fármacos a partir das nanocápsulas e destas incorporadas no veículo semissólido. Resultados e Discussão: As nanocápsulas apresentaram diâmetro médio de partícula de 153 ± 7nm (PDI < 0,2), potencial zeta de + 9,62 ± 1,48 mV, pH de 5,7 ± 0,1 e uma leve tendência à sedimentação, típica de suspensões. A nanoencapsulação dos capsaicinóides não provocou alterações nas características da formulação. O teor e a taxa de associação foram próximos a 100% para ambos capsaicinóides, considerando concentração de 0,5mg/mL de capsaicinoides na formulação. Foi possível obter um hidrogel de quitosana contendo nanocápsulas adequado para uso tópico. Previamente, observou-se uma grande influência da concentração de quitosana na consistência dos hidrogéis e um comportamento reológico pseudoplástico que não foi alterado pela adição das nanocápsulas. Observou-se uma liberação controlada devido à nanoencapsulação, de modo que dihidrocapsaicina foi liberada mais lentamente do que a capsaicina. Pode-se observar um retardo na liberação da capsaicina, quando as nanocápsulas foram incorporadas no hidrogel. Conclusões: Nanocápsulas estáveis e capazes de controlar a liberação dos capsaicinóides foram obtidas, sendo que tanto o núcleo oleoso quanto o polímero são responsáveis pelo controle da liberação. A formulação semissólida contendo nanocápsulas, obtida a partir do polímero quitosana, manteve a liberação controlada observada e apresentou adequadas características para aplicação tópica. / Purpose: To develop and characterize chitosan hydrogels containing nanoencapsulated capsaicin and dihydrocapsaicin, as well as to analyze the effect of the nanocapsulation and the vehicle on the in vitro release of the capsaicinoids. Methodology: Nanocapsules were obtained (interfacial deposition of the pre-formed polymer method) using Eudragit® RS100 and capric/caprylic triglycerids as the polymeric shell and oily core, respectively, and they were characterized. An HPLCUV validated method was used to determine the drug content and drug encapsulation efficiency. The nanocapsules containing capsaicinoids were incorporated in a chitosan hydrogel. Previously, the rheological properties and the most suitable hydrogel aiming the topical delivery were determined. By means of in vitro release experiments (dialyses bags), the release profiles of the capsaicinoids from the nanocapsules and the gel containing nanocapsules were obtained. Results and Discussion: The nanocapsule formulation presented an average diameter of 153 ± 7nm (PDI < 0.2), the zeta potential was +9.62 ± 1.48 mV, and the pH 5.7± 0.1. A slight tendency to sedimentation was observed, typical of suspensions. The drug encapsulation did not alter the formulation properties. The drug content and encapsulation efficiency were nearly 100% for both capsaicinoids, considering a drug amout of 0.5mg/mL of capsaicinoids in the formulation. A chitosan hydrogel containing nanocapsules were successfully obtanined. The chitosan concentration significantly influenced the consistence of the formulations, and the pseudoplastic behavior did not change after the nanocapsule incorporation. controlled release was observed due to nanoencapsulation, in a way that capsaicin released faster than dihydrocapsaicin. The release of capsaicin from the hydrogel containing nanocapsules presented a delay in comparison with the release from the nanocapsule suspension. Conclusions: Stable nanocapsules capable of controlling the capsaicinoids release were obtained. Both the oily core and the polymeric shell are responsible for the controlled release. The semi-solid formulation containing nanocapsules obtained with the polymer chitosan maintained the controlled release and presented suitable properties for cutaneous applications.

O processo de microfabricação por coextrusão (MFCX) foi estudado a fim de obter compósitos de zirconato titanato de chumbo (PZT), por meio da fabricação de fibras. O princípio desta técnica é a redução dimensional de um pré-formato cilíndrico formado pelos materiais já nas posições e proporções desejadas ao longo da secção transversal em filamentos mais finos, através da passagem por um molde. Tais componentes devem possuir o mesmo comportamento reológico para que possam fluir juntos, fazendo com que o pré-formato sofra apenas uma redução da secção transversal ao passar pela boquilha. Entre tais componentes, o material principal é uma suspensão concentrada de pó de PZT e polietileno de baixa densidade (PEBD). Este fornece a característica termoplástica para a mistura e auxilia na resistência mecânica a verde. Existe ainda, o material provisório, o qual já havia sido estudado e foi trocado de negro de fumo (NF) para celulose microcristalina (MCC), uma vez que com o uso de NF, um resíduo inorgânico foi verificado após a etapa de retirada do ligante o qual poderia influenciar na microestrutura e nas propriedades piezoelétricas do PZT, causando queda na polarização obtida. Para caracterizar a reologia das misturas, foram usados pré-formatos cilíndricos formados por metades de diferentes materiais com secção transversal semicircular, tendo como composição padrão 58 vol. % de PZT + PEBD. Já os materiais provisórios foram estudados nas seguintes composições: 25 vol. % de NF + PEBD, 31 vol. % de MCC + PEBD e 41 vol. % de MCC + ácido esteárico (AE) + PEBD. Os filamentos obtidos após a passagem pelo molde foram caracterizados e posteriormente comparados entre si, a fim de verificar a influência do material fugitivo e dos aditivos na microestrutura. A capacidade do pré-formato de manter o equilíbrio das dimensões e proporções após a coextrusão também foi verificada por meio de análise de imagem. Verificou-se que as misturas de MCC + PEBD e PZT + PEBD não foram capazes de fluir concomitantemente mesmo quando ambas apresentavam a mesma viscosidade. Assim, a reologia foi estudada considerando não apenas a viscosidade, mas também as propriedades de deslizamento na parede do molde para este sistema. Depois de modificações na composição e parâmetros do processo, foi obtida uma equivalência adequada entre os materiais, concluindo que a coextrusão de dois materiais compondo um pré-formato de seção transversal complexa pode ser bem-sucedida quando as mesmas velocidades de deslizamento na parede e as mesmas viscosidades corrigidas puderem ser encontradas para a mesma taxa de cisalhamento. / The process of microfabrication by coextrusion (MFCX) was investigated to obtain composites of lead zirconate titanate (PZT), through the fabrication of PZT fibers. The principle of this technique is the reduction of a preform formed of concentrated suspensions in the positions and proportions desired, into filaments thinner after passing through a die. Such materials must have the same rheological behavior so they can flow together, making the preform to suffer only a reduction in the cross section to pass through the capillary. The main material was a concentrated suspension of PZT powder and low density polyethylene (LDPE), which provides the thermoplastic characteristic for the mixture and improves the mechanical strength at green state. In the other hand, the fugitive material was changed from carbon black (CB) into microcrystalline cellulose (MCC), once with the use of CB, an inorganic residue was found after the step of debinding. Furthermore, the CB impurities could influence the piezoelectric properties of PZT, causing a drop in the polarization measured. The rheological characterization employed preforms with cross section geometry of a half moon, with a standard composition of 58 vol. % PZT. Meanwhile, the fugitive materials were studied using the following compositions: 25 vol. % CB + LDPE, 31 vol. % MCC + LDPE and 41% vol. MCC + stearic acid (ST) + LDPE. The filaments obtained were characterized and then compared to verify the influence of the fugitive material and the additives on the microstructure. The ability of the preform to maintain the balance of the dimensions and proportions after co-extrusion was also verified by image analysis. It was found that mixtures of MCC + LDPE and CB + LDPE were not able to flow simultaneously. Thus, the rheology was studied considering not only the viscosity but also the properties of slip on the wall of the capillary die. After changing the composition and process parameters, a good match between the materials could be obtained, which allowed the coextrusion in the shape of half moon, getting a constant and well defined reduction of the diameter.

No presente trabalho, avaliou-se os efeitos individuais e combinados de nove enzimas comerciais sobre as propriedades reológicas de massa das farinhas de trigo, com o objetivo de identificar seus efeitos sinérgicos ou antagônicos e as suas concentrações ótimas, como alternativa para substituição de oxidantes químicos no tratamento de farinhas. α-Amilases de origem fúngica (AMY-F), bacteriana (AMY-B) e maltogênica (AMY-M), xilanases fúngica (XYL-F) e bacteriana (XYL-B), glucose oxidase (GOX), lacase (LAC), lipase (LIP) e transglutaminase (TG) foram testadas em dois tipos de farinha: uma farinha forte padrão (farinha A) e uma farinha fraca comum (farinha B). Inicialmente, as enzimas foram adicionadas individualmente na farinha onde, seus efeitos sobre Falling Number (FN), farinografia e alveografia, foram avaliados variando-se suas concentrações de 25 - 833 U.kg-1, a fim de se identificar as faixas de concentração ideais de cada uma delas. Identificou-se que as α-amilases afetaram principalmente as propriedades farinográficas, reduzindo a capacidade de absorção de água (WA) e tempo de estabilidade (ST) das massas. Para o ajuste de FN, AMY-B (150 U.kg-1) foi mais eficiente que AMY-F (583 U.kg-1) e AMY-M (583 U.kg-1). As xilanases melhoraram o valor de W (10-4 J) e razão P/L, sendo que em todos os testes XYL-B foi mais eficiente do que XYL-F. Na concentração de 25 U.kg-1, GOX e LAC melhoraram o ST, razão P/L e valor de W; no entanto, aumentaram o tempo de desenvolvimento (DT) das massas. LIP (150 U.kg-1) promoveu a melhora no W e DT, enquanto que TG não apresentou efeitos significativos na maioria dos parâmetros avaliados. A partir disso, os efeitos combinados das enzimas foram avaliados através de dois planejamentos experimentais sequenciais. Para farinha A, a combinação enzimática ótima foi AMY-B (166 U.kg-1), AMY-M (133 U.kg-1), XYL-B (150 U.kg-1), GOX (8 U. kg-1) e LIP (150 U.kg-1). Identificou-se um efeito sinérgico entre XYL-B e GOX na melhoria do W e razão P/L. Para a farinha B, a combinação enzimática ótima foi AMY-B (150 U.kg-1), LIP (150 U.kg-1), GOX (100 U.kg-1) e LAC (200 U.kg-1), sendo que GOX e LAC apresentaram um efeito cooperativo, quando usadas em concentrações opostas. As combinações enzimáticas foram mais eficientes do que a azodicarbonamida, cujo efeito, mesmo na concentração máxima (40 ppm) permitida pela legislação, não melhorou os parâmetros reológicos das massas. Foi demonstrado que é possível a substituição de oxidantes químicos por enzimas para o tratamento de farinhas, a fim de melhorar a reologia das massas, mesmo para uma farinha fraca, tornando-a adequada para panificação. / In the present work, it was evaluated the individual and combined effects of nine commercial enzymes on the rheological properties of dough wheat flour, aiming to identify synergistic and antagonist effects between the enzymes and their optimal concentrations as substitutes of chemical oxidants. Fungal (AMY-F), bacterial (AMY-B) and maltogenic (AMY-M) -amylases, fungal (XYL-F) and bacterial (XYL-B) xylanases, glucose oxidase (GOX), laccase (LAC), lipase (LIP) and transglutaminase (TG) were tested in two types of flour: standard strong flour (flour A) and common weak flour (flour B). Initially, Falling Number, farinography and alveography analysis were carried out varying the enzymes concentrations from 25 to 833 U.kg-1, to identify the ideal ranges of each of them to improve the rheological characteristics of dough wheat flour. It was identified that α-amylases affected mainly the farinographic properties, reducing the water absorption (WA) and stability time (ST). AMY-B was the most effective enzyme for setting the FN, requiring 150 U.kg-1, while for AMY-F and AMY-M it was necessary 583 U.kg-1. In all tests, XYL-B was more efficient than XYL-F, but both improved the W (10-4 J) value and P/L ratio. At 25 U.kg-1, GOX and LAC had important improves on the ST, P/L ratio and W value, however increased undesirably the development time (DT). LIP (150 U.kg 1) promoted the improvement in W value and DT, while TG had not significant effects on most of the evaluated parameters. After that, the combined effects of enzymes were evaluated through two sequential experimental designs. For flour A, the optimal combination of enzymes was AMY-B (166 U.kg-1), AMY-M (133 U.kg-1), XYL-B (150 U.kg-1), GOX (8 U.kg-1) and LIP (150 U.kg-1). It was identified a synergistic effect between XYL-B and GOX to improvement of W value (10-4 J) and the P/L ratio. For the flour B, the optimal combination of enzymes was AMY-B (150 U.kg-1), LIP (150 U.kg-1), GOX (100 U.kg-1) and LAC (200 U.kg-1). GOX and LAC presented a cooperative effect, when they were used at opposite concentrations. The enzymes mixtures were compared with chemical oxidant azodicarbonamide, and, even at the maximum concentration (40 ppm) allowed by Brazilian Health Surveillance Agency, the enzyme mixture was more effective. It was demonstrated that it is possible to perform the complete substitution of chemical oxidants by enzymes in order to adequate and improve the rheological parameters of dough wheat flours, even for a weak flour, making it suitable for bakery.

Apesar do grande número de pessoas afetadas pela deficiência da enzima lactase, produtos destituídos de lactose, como as sobremesas à base de soja, ainda correspondem a um mercado pouco explorado pelas indústrias de alimentos e que requer inovações. Além disso, a quantidade de informações encontradas na literatura a respeito desse tipo de alimento é escassa. O desenvolvimento de sobremesas com derivados da soja é uma alternativa, não só para os consumidores que buscam produtos sem lactose, mas também para quem busca alimentos sem colesterol e com proteínas vegetais de alto valor biológico. Neste contexto, o presente trabalho teve como metas iniciais o desenvolvimento de sobremesas à base de soja enriquecidas com polpa de fruta, a caracterização desses produtos, e a correlação das suas propriedades (instrumentais x instrumentais e instrumentais x sensoriais) com o propósito de diminuir custos durante o desenvolvimento desse tipo de alimento. Para tanto, estudou-se, primeiramente, o efeito da adição de ingredientes importantes como a polpa de goiaba, o extrato de soja e o amido em diferentes concentrações nas formulações através de um planejamento fatorial 23. Essas formulações foram caracterizadas em relação ao pH, conteúdo de sólidos solúveis (CSS), capacidade de retenção de água (CRA), índice de sedimentação, microestrutura, reologia e cor. As características sensoriais das sobremesas também foram avaliadas por meio de Análise Descritiva Quantitativa (ADQ) com equipe treinada e através de testes de aceitação com mais de 50 provadores não-treinados. De acordo com a análise estatística (p < 0.05), as variáveis estudadas e suas interações, na faixa observada, influenciaram os parâmetros analisados. As sobremesas apresentaram teor de sólidos solúveis entre 17 e 23, pH entre 4,8 e 5,4 e valores de CRA medidos a 25 °C entre 68 % e 99 %; vale ressaltar que nenhuma das amostras apresentou sinerese após 120 horas de armazenamento a 25 °C. A partir de medições reológicas, verificou-se que os produtos apresentaram comportamento pseudoplástico sem resposta tixotrópica com características viscoelásticas de gel fraco (G' / G" < 3). As características microscópicas das sobremesas pareceram ser fortemente afetadas pelos componentes em estudo. Além disso, foi identificada uma correlação entre a CRA das amostras e parâmetros reológicos. Os atributos treinados na ADQ foram: cor rosa, consistência, sabor de soja, sabor goiaba e cremosidade. A cor das amostras verificadas por ADQ mostrou forte correlação com os parâmetros de cor L* (luminosidade) e hab (ângulo de hue). Além disso, algumas propriedades reológicas mostraram boa correlação com as propriedades sensoriais denominadas consistência (resistência ao fluir da colher) e cremosidade (percepção de consistência macia na boca). Ambos os módulos (elástico e viscoso) e o parâmetro n," que caracteriza a dependência do módulo viscoso com a frequência, podem ser índices úteis de textura sensorial para as sobremesas em estudo. Após essa etapa, foram feitos estudos específicos com o intuito de avaliar o efeito de novas variáveis de processo nas características da amostra. Nesse contexto, foi escolhida uma formulação para avaliar o efeito da substituição da carragena pela mucilagem da chia, considerada um espessante alimentar inovador. Novamente, as formulações foram caracterizadas quanto às propriedades reológicas, CSS, pH, cor e perfil sensorial. Os resultados mostraram que as amostras não diferiram quanto aos valores de pH, CSS e coordenada cromática a*. Quanto aos outros parâmetros de cor e reológicos, foram detectadas diferenças significativas entre as amostras, o que mostra a influência do tipo de espessante nestas características. Os resultados da ADQ evidenciaram que as amostras não apresentaram diferenças estatísticas quanto aos atributos, cor rosa, sabor de goiaba, sabor de soja e cremosidade, porém diferiram quanto à consistência. Logo, a adição da mucilagem de chia pode ser Nesse contexto, foi escolhida uma formulação para avaliar o efeito da substituição da carragena pela mucilagem da chia, considerada um espessante alimentar inovador. Novamente, as formulações foram caracterizadas quanto às propriedades reológicas, CSS, pH, cor e perfil sensorial. Os resultados mostraram que as amostras não diferiram quanto aos valores de pH, CSS e coordenada cromática a*. Quanto aos outros parâmetros de cor e reológicos, foram detectadas diferenças significativas entre as amostras, o que mostra a influência do tipo de espessante nestas características. Os resultados da ADQ evidenciaram que as amostras não apresentaram diferenças estatísticas quanto aos atributos, cor rosa, sabor de goiaba, sabor de soja e cremosidade, porém diferiram quanto à consistência. Logo, a adição da mucilagem de chia pode ser feita sem causar grandes modificações ao produto. Além disso, foi avaliado o efeito do uso do ultrassom, que é considerado uma tecnologia emergente, em uma das sobremesas desenvolvidas. As amostras foram tratadas com uma sonda de ultrassom durante 1, 3 e 5 minutos e, periodicamente, propriedades reológicas, pH, CSS, cor, tamanho de partícula e CRA foram monitorados durante 60 dias. As amostras sonicadas apresentaram menor tamanho médio de partícula, índice de consistência mais baixo, maior índice de fluxo e diferenças microestruturais consideráveis. No entanto, a capacidade de retenção de água e o índice de dispersão de tamanho de partícula não diferiram entre as amostras não tratada e tratadas durante 1 e 3 minutos; e nenhum dos tratamentos causou diferenças de cor visíveis entre as amostras. Após 60 dias de estocagem sob refrigeração, todas as propriedades avaliadas diferiram significativamente, com exceção do pH. A parte final do trabalho refere-se ao estudo de interações entre importantes componentes da formulação, como os polissacarídeos, carragena e carboximetilcelulose, e as proteínas presentes no extrato de soja. Para tanto, investigou-se a influência do pH (2-7) e da proporção de extrato de soja-polissacarídeo (5:1, 10:1, 20:1 e 40:1) em soluções aquosas com e sem polidextrose (10 %) como co-soluto. As interações entre os componentes foram estudadas através das análises de potencial zeta, medidas espectrofotométricas da interação entre azul de metileno e polissacarídeo, perfil de solubilidade da proteína, calorimetria diferencial de varredura, espectroscopia de infravermelho, difração de Raio-X, microscopia eletrônica de varredura e microscopia confocal de varredura a laser. Apesar das misturas estudadas apresentarem dependência com o pH e com a razão proteína-polissacarídeo, elas não apresentaram o mesmo comportamento. A presença de ambos os polissacarídeos modificou o perfil de solubilidade da proteína de soja, visto que diminuindo a razão extrato de soja-polissacarídeo, a formação de coacervados foi deslocada para uma região de pH mais baixo. As amostras também apresentaram diferenças consideráveis em relação aos seus termogramas, espectros de infravermelho e microscopias. A formação de complexos também foi detectada em regiões de pH em que ambos os biopolímeros estavam carregados negativamente. A influência da polidextrose foi detectada nas medidas espectrofotométricas com azul de metileno e nas imagens da microscopia confocal. Por fim, pode-se dizer que todas as variáveis de processo estudadas, como a concentração de ingredientes, a mucilagem da chia e o ultrassom, foram determinantes nas propriedades das amostras; e que os resultados obtidos provêm informações de uso prático para a indústria de alimentos, no que diz respeito ao desenvolvimento de formulações e controle e monitoramento de processos. Além disso, antes de elaborar novas formulações, é necessário verificar as interações entre os biopolímeros envolvidos, visto que dependendo da natureza dos componentes e das propriedades do meio, diferentes propriedades, como solubilidade, estabilidade e textura podem ser modificados. / Despite of the large number of people affected by lactase deficiency, lactose free products, such as soy-based desserts, still represent an unexplored market for the food industry, ie, a niche that requires innovations. Furthermore, the literature regarding the amount of information about this type of food is scarce. The development of desserts with soy is an alternative, not only for consumers who seek products without lactose, but also for those seeking foods without cholesterol and with vegetable proteins of high biological value. In this context, the goals of this research were to develop soy-based desserts enriched with fruit pulp, to characterize these products and to correlate properties (instrumental by instrumental and instrumental by sensory) in order to cut costs during the development of this type of product. Therefore, firstly, it was studied the effect of the addition of important ingredients like guava pulp, soy extract in different concentrations and starch in the formulations using a 23 factorial design. These formulations were evaluated as to pH, soluble solids content, water holding capacity (WHC), creaming test, microscopy, color and rheology. The sensory characteristics of the desserts were evaluated by Quantitative Descriptive Analysis (QDA) with trained panel and through acceptance testing with over 50 tasters. The statistical analysis showed that the studied variables and its interactions, in the observed range, influenced the analysed parameters. The desserts presented soluble solids from 17 to 23, pH between 4,8 and 5,4 and WHC values measured at 25 ° C between 68 % and 99 %, however, none of the samples showed syneresis after 120 hours of storage at 25 °C. From rheological measurements, it was verified that the products presented pseudoplastic behavior without thixotropic response and characteristics of weak gel (G’/ G” < 3). The microstructure of the produced desserts was found to be strongly affected by the components under study. Besides, an intimate correlation between WHC and rheology was identified. The raised attributes in QDA were pink color, consistency, soy flavor, guava flavor and creaminess. Color of the samples by QDA had high correlation with the color parameters regarding to luminosity (L*) and hue (h*). Furthermore, many rheological properties were well correlated with sensory properties referred to consistency (resistance to flow off the spoon) and creaminess (perception of soft consistency in the mouth). Both modules (storage and loss) and n” parameter which characterizes the frequency dependence of the loss modulus can be useful indices of sensory texture to desserts of this study. After this step, different studies have been made in order to evaluate the effect of new process variables on the sample characteristics. In this context, a formulation was chosen to evaluate the effect of the substitution of carrageen by chia mucilage that is considered a novel food thickener. Again, the formulations were characterized for their rheological properties, °Brix, pH, color and sensory profile by QDA. The results regarding to pH, ° Brix and color coordinate a* did not differ. Unlike these parameters, the other chromaticity coordinates and the rheological properties presented significant statistical differences between the samples. The QDA results showed that the samples did not differ as to the attributes, color, pink guava flavor, creaminess and flavor of soy, but differed in consistency. Thus, the addition of mucilage chia can be made without causing major changes to the product. Moreover, it was evaluated the effect of the use of ultrasound, which is considered an emerging technology, in one of the developed desserts. The samples were treated with an ultrasound probe for 1, 3 and 5 minutes and were monitored during storage under refrigeration (60 days). The treated samples showed lower mean particle size, lower consistency index, higher flow index and clear difference in their microstructure. However, water holding capacity and particle size dispersion index values did not differ among untreated and treated soy based desserts for 1 and 3 minutes and none of the treatments caused visible color differences among the samples. Periodically, rheological properties, pH, soluble solids content, color, particle size and water holding capacity were determined. After 60 days, all evaluated properties differ significantly, except the pH. The final work refers to the study of interactions between important components of the formulation, such as carrageenan, carboxymethylcellulose and soy proteins present in the soy extract. To this end, the influence of pH (2-7) and soy extract-polysaccharide ratio (5:1, 10:1, 20:1 and 40:1) were investigated in aqueous solutions with 10 % of polydextrose and without polydextrose by examining, methylene blue–polysaccharide interactions, pH-solubility profile of protein, -potential, differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, wide angle X-ray diffraction, scanning electron microscopy and confocal laser scanning microscopy (CLSM). Although both systems showed dependency on the pH and ratio, they did not present the same behavior. The presence of both polysaccharides modified the pH-solubility profile of soy protein and the pH range of complex formation shifted to a lower pH region decreasing the soy extract-polysaccharide ratio. The samples also presented detectable differences regarding to DSC, FTIR and microscopy analysis. The complex formation was also detected even in a pH region where both biopolymers were net-negatively charged. The influence of polydextrose was mainly detected by blue–polysaccharide interactions measures and CLSM-images. Finally, it can be concluded that all the process variables such as the concentration of ingredintes, chia mucilage, and ultrasound have altered the properties of the samples and the results can be used as tools to develop new formulations and to monitor processes. In addition, before developing new formulations, it is necessary to verify the interactions between biopolymers, since depending on the nature of the components and properties of the medium, different properties, such as solubility, stability and texture can be modified.

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A energia transmitida é capaz de aumentar a área interfacial entre as fases dispersa e contínua, enquanto o emulsificante adsorve na interface, estabilizando o sistema. A emulsificação é uma etapa anterior e fundamental à microencapsulação de compostos lipofílicos por spray drying, em que gotas de emulsão são rapidamente desidratadas em uma câmara de secagem, possibilitando a microencapsulação da fase dispersa. Neste trabalho, objetivou-se produzir emulsões O/W utilizando microgéis de isolado proteico de soja (SPI) como estabilizantes, avaliar a estabilidade e o comportamento reológico das emulsões em diferentes concentrações de cloreto de sódio (NaCl) e, posteriormente, produzir microcápsulas por spray drying, avaliando o potencial dos microgéis de SPI como material de parede. Suspensões com 10% m/m de SPI foram preparadas em água deionizada e submetidas à desnaturação por aquecimento a 80 ºC por 30 minutos, seguido de resfriamento a 4 ºC por 12 h. Após a formação do gel, as suspensões foram diluídas para 6% m/m de SPI com água ou soluções de NaCl e homogeneizadas sob alta pressão ou sonicadas para produção dos microgéis, usados para estabilizar emulsões O/W com diferentes teores de óleo produzidas por homogeneização a alta pressão ou sonicação. As emulsões sonicadas foram submetidas à secagem em spray dryer para produção de micropartículas contendo óleo encapsulado. Os microgéis de SPI foram caracterizados quanto à distribuição de tamanhos de partícula e ao potencial zeta. As emulsões O/W foram avaliadas quanto ao comportamento reológico, estabilidade e morfologia. A adição de NaCl influenciou diretamente no tamanho das partículas de SPI e em seu potencial zeta, visto que a presença do sal diminuiu a repulsão eletrostática entre os microgéis e resultou na formação de aglomerados. A reologia das emulsões foi avaliada por cisalhamento em regime permanente, observando-se o aumento do índice de consistência dos fluidos pseudoplásticos com o aumento da concentração de NaCl ou da fase dispersa (óleo) nas emulsões. Todas as emulsões se apresentaram estáveis por, pelo menos, 21 dias a temperatura de 25 ºC. O processo foi caracterizado quanto ao rendimento, e as microcápsulas de óleo foram caracterizadas quanto a retenção de óleo, umidade e morfologia. A secagem se mostrou mais eficiente para emulsões com teor de óleo mais baixo (5 a 7,5 %) e submetidas a secagem em temperaturas mais altas (160 a 170 °C). As microcápsulas apresentaram retenção de óleo acima de 80% e umidade adequada para produtos em pó (< 4%). As imagens das microcápsulas produzidas mostraram a formação de microesferas contendo óleo aprisionado na matriz proteica. Os microgéis de SPI se mostraram capazes de estabilizar emulsões com diferentes teores de óleo, além da possibilidade de serem utilizados como material de parede para microencapsular compostos lipofílicos por spray drying. / Oil-in-water (O/W) emulsions are systems formed by two immiscible liquids, involving a continuous phase (water), a dispersed phase (oil), an emulsifier and energy input by homogenization or cavitation. The transmitted energy is able to increase the interfacial area between the dispersed and continuous phases, while the emulsifier adsorbs at the interface, stabilizing the system. The emulsification is an earlier and fundamental step to microencapsulation of lipophilic compounds by spray drying, wherein emulsion droplets are rapidly dehydrated in a drying chamber, enabling the microencapsulation of the dispersed phase. The objective of this work was to produce emulsions using soybean protein isolate (SPI) microgels as O/W emulsion stabilizers, to evaluate the stability and rheological behavior of the emulsions at different concentrations of sodium chloride (NaCl), and to produce microcapsules by spray drying of the emulsions, evaluating the potential of SPI microgels as wall material. Suspensions with 10 wt% SPI were prepared in deionized water and subjected to gelation by heating at 80 °C for 30 minutes, followed by cooling at 4 °C for 12 h. After gel formation, the suspensions were diluted to 6 wt% SPI with water or NaCl solutions and homogenized under high pressure or sonication to produce the microgels, which were used to stabilize O/W emulsions with different oil contents produced by high-pressure or ultrasound homogenization. The emulsions were then submitted to drying in spray dryer for production of oil microcapsules. SPI microgels were characterized regarding their particle size distribution and zeta potential. O/W emulsions were evaluated regarding their rheological behavior, stability and morphology. The addition of NaCl directly influenced the size of the SPI particles and their zeta potential, since the presence of the salt decreased the electrostatic repulsion between the microgels and, consequently, the gel particles were approached, forming agglomerates. The rheological behavior of the emulsions was evaluated by means of steady shear tests, and an increase in the consistency index of the pseudoplastic fluids was observed with increasing NaCl or dispersed phase concentration in the emulsions. All the emulsions were stable for at least 21 days at 25 °C. The process was characterized regarding yield. and the oil microcapsules were characterized regarding oil retention, water content and morphology. The drying process showed to be more efficient to emulsions with lower oil content (5 a 7.5 wt%) and subjected to higher drying temperatures (160 a 170 °C). The microcapsules presented oil retention higher than 80% and water content suitable for powdered products (< 4%). The images of microcapsules showed the formation of microspheres containing oil droplets trapped in the protein matrix. The SPI microgels were able to stabilize emulsions with different oil contents, in addition to the possibility of being used as wall materials to microencapsulate lipophilic compounds by spray drying. / CNPq: 132640/2017-1

abstract: Concrete is the most widely used infrastructure material worldwide. Production of portland cement, the main binding component in concrete, has been shown to require significant energy and account for approximately 5-7% of global carbon dioxide production. The expected continued increased use of concrete over the coming decades indicates this is an ideal time to implement sustainable binder technologies. The current work aims to explore enhanced sustainability concretes, primarily in the context of limestone and flow. Aspects such as hydration kinetics, hydration product formation and pore structure add to the understanding of the strength development and potential durability characteristics of these binder systems. Two main strategies for enhancing this sustainability are explored in this work: (i) the use of high volume limestone in combination with other alternative cementitious materials to decrease the portland cement quantity in concrete and (ii) the use of geopolymers as the binder phase in concrete. The first phase of the work investigates the use of fine limestone as cement replacement from the perspective of hydration, strength development, and pore structure. The nature of the potential synergistic benefit of limestone and alumina will be explored. The second phase will focus on the rheological characterization of these materials in the fresh state, as well as a more general investigation of the rheological characterization of suspensions. The results of this work indicate several key ideas. (i) There is a potential synergistic benefit for strength, hydration, and pore structure by using alumina and in portland limestone cements, (ii) the limestone in these systems is shown to react to some extent, and fine limestone is shown to accelerate hydration, (iii) rheological characteristics of cementitious suspensions are complex, and strongly dependent on several key parameters including: the solid loading, interparticle forces, surface area of the particles present, particle size distribution of the particles, and rheological nature of the media in which the particles are suspended, and (iv) stress plateau method is proposed for the determination of rheological properties of concentrated suspensions, as it more accurately predicts apparent yield stress and is shown to correlate well with other viscoelastic properties of the suspensions. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Civil and Environmental Engineering 2014

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Este trabalho tem como objetivo caracterizar experimentalmente a difusão anômala de microesferas em células com alta resolução temporal. As microesferas são cobertas com um peptídeo para que elas fiquem aderidas ao citoesqueleto celular (CSK), de forma que quando o CSK se movimenta, as microesferas se movimentam junto. A grande parte dos trabalhos na literatura usa técnicas ativas, que consistem em aplicar uma perturbação na célula, para estudar a movimentação das microesferas, diferente da técnica usada neste trabalho, que é passiva. A vantagem de usar a técnica passiva é que é possível olhar a difusão das microesferas, sem haver fatores externos ativos atuando, porque o CSK já é um ambiente sujeito a forças dos próprios motores celulares, o que está relacionado com o comportamento anômalo. Ao calcular o deslocamento quadrático médio (MSD) das microesferas, os regimes aos quais as microesferas estão sujeitas, são o subdifusivo e o superdifusivo, e ambos possuem características que podem ser consideradas comportamento anômalo. Neste trabalho focamos em estudar a difusão anômala a altas frequências, usando uma câmera que pode chegar a 1000 frames por segundo (fps) para observações curtas, ou em torno de 200 fps, sustentável por longos tempos, a fim de evidenciar o comportamento anômalo. Conseguimos mostrar que a movimentação das microesferas segue uma lei de potência para deslocamentos normalizados |Z| > 3, o que indica que o fenômeno é livre de escala, corroborando com a hipótese de o citoplasma celular ter um comportamento do tipo mole. Além disso, como a análise do movimento é baseada na análise de imagem da posição das microesferas, propusemos um estudo para estimar o erro na posição das microesferas. / The aim of this master\'s thesis is to characterize experimentally anomalous diffusion of microbeads in cells with high temporal resolution. The microbeads are coated with a peptide, such that they can bound to integrins, which is a specific cell surface receptor, thus when the cytoskeleton moves the microbeads move together. The majority of works in scientific literature deals with active techniques, that consists of applying a disturbance on the cell, in order to investigate the movement of the beads, differently from the passive technique used in this work. The advantage of using the passive technique is that it makes possible to look to diffusion without having external active factors, because the cell cytoskeleton itself is an environment subjected to forces, provided by cell motors, which has been related to the anomalous behavior in the mean squared displacement. When calculating the microbeads mean squared displacement (MSD), they are subjected to the subdiffusive and supperdifusive regimes, and both have characteristics that can be considered anomalous behavior. Our goal was to study anomalous diffusion at high frequencies by using a camera that reaches up to 1000 frames per second (fps), for shorter observation times, or around 200 fps, sustainable for longer observation times, having the purpose of evidencing the anomalous behavior. We were able to show that the microbeads movement follows a power law for normalized displacements |Z| > 3, indicating that the phenomenon is scale-free, agreeing with the hypothesis that the cellular cytoplasm has a soft glassy behavior. Besides, since the movement analysis is based on the microbeads position image analysis, we have proposed a way to estimate the error in the microbeads position.

Cogliati, Belén. (2011). Modelos viscosos em mecânica dos solos: análise de uma equação visco-hipoplástica. Dissertação de Mestrado, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo. Esta dissertação estuda o comportamento de um modelo visco-hipoplástico proposto por Niemunis (2002), com as funções constitutivas da equação hipoplástica de Nader (2003). Para entender o papel da viscosidade no comportamento do solo são discutidos o adensamento secundário, a influência da velocidade de deformação na resistência não-drenada e a variação do coeficiente de empuxo com o tempo. Como etapa preliminar, são apresentados os modelos reológicos simples em uma dimensão, formados por um só elemento (modelos de Hooke, Newton e Saint-Venant) e modelos compostos pela combinação desses elementos (modelos de Maxwell, Bingham, Kelvin- Voigt, sólido linear padrão e visco-plástico com endurecimento). São deduzidas as equações de fluência e relaxação para todos esses modelos. Em três dimensões, são apresentadas as formulações do modelo visco-hipoplástico de Niemunis (2002) com as funções constitutivas de Nader (2003). São deduzidas as expressões simplificadas desse modelo para ensaios triaxiais. Em seguida, as equações são aplicadas à simulação de ensaios de compressão isotrópica e compressão não-drenada, com o objetivo de investigar a relaxação e a fluência bem como para analisar a influência dos parâmetros na resposta do modelo. / This thesis studies the behavior of the visco-hypoplastic model proposed by Niemunis, using Nader\'s hypoplastic constitutive equations. To understand the importance of viscosity in soil behavior the following topics are first examined: secondary consolidation, strain rate effects on undrained strength and the time variation of the coefficient of lateral pressure at rest. As a preliminary step, the present work discusses one-dimensional rheological models formed by a single element (Hooke\'s, Newton\'s and Saint-Venant\'s models) or by the combination of these elements (Maxwell\'s, Bingham\'s, Kelvin-Voigt\'s models; the standard linear solid model and the visco-plastic hardening model). For all the rheological models creep and relaxation are investigated. Niemunis\' visco-hypoplastic model with Nader\'s constitutive equations is presented next. First, simplified expressions of this model for triaxial test are deduced. Then the equations are applied to the simulation of isotropic compression and undrainded compression tests, with the aim of investigating relaxation and creep as well as of analyzing the influence of each parameter on the model response.