This study was undertaken to evaluate the performance of spherical Chinese digesters receiving dairy waste. Sixteen laboratory-scale (3L) reactors were operated in the mesophilic temperature range (35°C±2°C) and were subjected to hydraulic retention times (HRT) of 8, 10, 15, and 20 days and influent substrate concentrations (S₀) of 40.1, 57.8, 62.3, and 71.2 g BVS/L. Preliminary tracer experiments were performed to identify digester flow characteristics. A two-microbial culture mathematical model incorporating incomplete mixing and intermittent feeding was developed to predict effluent quality and gas production. Stimulus-response data indicated that by positioning the outlet at the bottom of the digester, flow characteristics could be improved, leading to reductions in dead space and bypassing volumes by 47% and 91%, respectively. Digesters operated at HRT's of 10, 15, and 20 days performed normally. In these units, for a given S₀, as the HRT was increased the volumetric methane production decreased while the unit methane production increased. The improvement in effluent quality was substantial when the HRT was increased from 8 to 10 days, and was modest when the HRT was increased beyond 10 y days. The 8-day digesters were inhibited due to overloading. pH drops in these digesters were concurrent with alkalinity deficit. The optimum values for operational parameters were found to be an HRT of 10 days, and a loading rate of 7.12 g BVS/L-d. The two-culture mathematical model predicted gas yield and effluent concentration under retarded and normal digester operations. The three-step feed model best described digester activity following feed addition. The sensitivity analysis revealed that the digester model was decreasingly sensitive to the inhibition coefficient of methane-formers (KI2), the inhibition coefficient of acid-formers (KI1), the half-velocity concentrations (KSl, KS2), and the flow-parameters (A, B). / Ph. D. / incomplete_metadata

O objetivo deste trabalho foi criar uma metodologia de validação e revalidação dos processos de esterilização por calor úmido em autoclaves horizontais, destacando os pontos críticos do processo e concentrando esforços onde são realmente necessários. Foram realizados estudos de distribuição térmica, de penetração de calor e de desafio microbiológico na validação da autoclave STERIS FINNAQUA 6912. Com o objetivo de avaliar o impacto de uma mudança e compreender a relação entre os fatores e suas interações para o processo de esterilização, foi utilizado o planejamento fatorial 23 dos fatores densidade da carga (quantidade de itens), embalagem do produto e localização na câmara interna. Os estudos de distribuição térmica confirmaram a distribuição homogênea de calor na câmara interna durante o tempo de exposição a 121C. As temperaturas variaram entre 120,35C e 120,92C com desvio padrão máximo de 0,12C. Os estudos de penetração de calor confirmaram exposições equivalentes a 121C por 24 minutos em todos os itens da carga (F0 > 24 minutos). Em todos os estudos para cargas secas, os índices de capacidade do processo (Cpk) foram maiores que 1,33. Os ensaios de desafio microbiológico garantiram níveis de esterilidade (S.A.L.) maiores que 12 reduções logarítmicas em relação aos indicadores biológicos Geobacillus stearothermophilus. Não foi detectada a presença de endosporos sobreviventes nos 132 indicadores biológicos utilizados nos quatro ciclos desafiados. Com base no planejamento experimental verificou-se que, para o nível de significância de 95% , as mudanças nos fatores posição, embalagem e quantidade da carga não são significativas para o processo de esterilização, em autoclave com remoção forçada de ar. Já para o nível de significância de 90%, a interação Posição x Embalagem apresentou significância estatística no processo de esterilização com valor P de 0,080 / The purpose of this work was to create a methodology for validation and revalidation processes of moist heat sterilization in horizontal autoclaves, emphasizing the critical points of the process and focusing efforts where they are actually required. Temperature distribution studies, heat penetration studies and microbiological challenge have been carried out through in the validation of the autoclave STERIS FINNAQUA 6912. Aiming the evaluation of the impact of changes and the relationship between factors and their interactions for the sterilization process, the 23 factorial design of the factors load density (number of items), product packaging and location in the chamber internal was used. Temperature distribution studies confirmed the homogeneous heat distribution inside the inner chamber during the exposure time at 121C. Temperatures ranged between 120.35C and 120.92C with maximum standard deviation of 0.12C. Heat penetration studies confirmed thermal exposures equivalent to 121C for 24 minutes on all items of load (F0 > 24 minutes). In all studies for dry loads, the process capability indexes Cpk were greater than 1.33. Microbiological challenge tests assured a Sterility Assurance Level (SAL) greater than 12 logarithmic reductions in relation to Geobacillus stearothermophilus bioindicators. The presence of surviving spores in 132 bioindicators was not detected Based on the Design of Experiments (DOE) with the significance level of 95%, the changes in factors position, packaging and quantity of the load were not significant to the process of sterilization in autoclave with vacuum air removal. As for the significance level of 90%, the interaction between position x packing was statistically significant in the sterilization process with P value of 0.080

O objetivo deste trabalho foi criar uma metodologia de validação e revalidação dos processos de esterilização por calor úmido em autoclaves horizontais, destacando os pontos críticos do processo e concentrando esforços onde são realmente necessários. Foram realizados estudos de distribuição térmica, de penetração de calor e de desafio microbiológico na validação da autoclave STERIS FINNAQUA 6912. Com o objetivo de avaliar o impacto de uma mudança e compreender a relação entre os fatores e suas interações para o processo de esterilização, foi utilizado o planejamento fatorial 23 dos fatores densidade da carga (quantidade de itens), embalagem do produto e localização na câmara interna. Os estudos de distribuição térmica confirmaram a distribuição homogênea de calor na câmara interna durante o tempo de exposição a 121C. As temperaturas variaram entre 120,35C e 120,92C com desvio padrão máximo de 0,12C. Os estudos de penetração de calor confirmaram exposições equivalentes a 121C por 24 minutos em todos os itens da carga (F0 > 24 minutos). Em todos os estudos para cargas secas, os índices de capacidade do processo (Cpk) foram maiores que 1,33. Os ensaios de desafio microbiológico garantiram níveis de esterilidade (S.A.L.) maiores que 12 reduções logarítmicas em relação aos indicadores biológicos Geobacillus stearothermophilus. Não foi detectada a presença de endosporos sobreviventes nos 132 indicadores biológicos utilizados nos quatro ciclos desafiados. Com base no planejamento experimental verificou-se que, para o nível de significância de 95% , as mudanças nos fatores posição, embalagem e quantidade da carga não são significativas para o processo de esterilização, em autoclave com remoção forçada de ar. Já para o nível de significância de 90%, a interação Posição x Embalagem apresentou significância estatística no processo de esterilização com valor P de 0,080 / The purpose of this work was to create a methodology for validation and revalidation processes of moist heat sterilization in horizontal autoclaves, emphasizing the critical points of the process and focusing efforts where they are actually required. Temperature distribution studies, heat penetration studies and microbiological challenge have been carried out through in the validation of the autoclave STERIS FINNAQUA 6912. Aiming the evaluation of the impact of changes and the relationship between factors and their interactions for the sterilization process, the 23 factorial design of the factors load density (number of items), product packaging and location in the chamber internal was used. Temperature distribution studies confirmed the homogeneous heat distribution inside the inner chamber during the exposure time at 121C. Temperatures ranged between 120.35C and 120.92C with maximum standard deviation of 0.12C. Heat penetration studies confirmed thermal exposures equivalent to 121C for 24 minutes on all items of load (F0 > 24 minutes). In all studies for dry loads, the process capability indexes Cpk were greater than 1.33. Microbiological challenge tests assured a Sterility Assurance Level (SAL) greater than 12 logarithmic reductions in relation to Geobacillus stearothermophilus bioindicators. The presence of surviving spores in 132 bioindicators was not detected Based on the Design of Experiments (DOE) with the significance level of 95%, the changes in factors position, packaging and quantity of the load were not significant to the process of sterilization in autoclave with vacuum air removal. As for the significance level of 90%, the interaction between position x packing was statistically significant in the sterilization process with P value of 0.080

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T23:08:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Polowski_NataschaVigdis_D.pdf: 3937033 bytes, checksum: 67463e72c2fe6b2c2bf718ee1aefe5cd (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos três modelos para predição de Número Kappa (Modelo Determinístico, Modelo Neural e Modelo Híbrido). O Modelo determinístico inclui transferência de massa e reações cinéticas intrínsecas baseadas em reações paralelas de lignina, celulose e hemicelulose. Este divide o processo de deslignificação em 3 estágios ou fases, sendo que as 3 fases correspondem a 3 diferentes tipos de lignina (inicial, principal e residual). O modelo é específico para polpa de eucalipto (fibra curta) e digestor batelada. Umas das contribuições para este modelo proposto foram às inclusões de reações para lignina, hemicelulose e celulose total, carboidratos, além do Número Kappa. Para Modelo Determinístico foram utilizados dados experimentais coletados no RAIZ - Instituto de Investigação da Floresta e Papel e dados gerados pelas simulações. As variáveis operacionais utilizadas como dados de entrada foram: espessura, temperatura inicial, álcali efetivo, relação licor madeira, tempo de cozimento, densidade e porosidade. O Modelo Determinístico também foi desenvolvido para digestor contínuo e foi validado com dados industriais para fibra curta de eucalipto. A modelagem feita para um digestor batelada é a mesma que para um digestor contínuo, sendo que no contínuo existem de 3 a 4 etapas dentro do equipamento. Por conseguinte, o digestor contínuo é modelado como se fosse um batelada só que fracionadamente (temperaturas e tempos para cada estágio do equipamento e de forma seqüencial). Neste trabalho foi empregado um método de otimização (Programação Quadrática Sucessiva) para definir o procedimento de operação no digestor contínuo permitisse a obtenção do produto (polpa) com teores inferiores a 1,5 % de lignina residual. Industrialmente este valor está em torno de 3 % de lignina residual. O Modelo Neural proposto é do tipo "feedforward" e com treinamento por retropropagação. Para este modelo as variáveis de entrada (inputs) foram temperatura, álcali efetivo e Fator H. A variável de saída (output) é o Número Kappa. A quantidade de neurônios ocultos foi definida pelo modelo neural que apresentou o menor erro para o conjunto de validação e treinamento. O número de interações também foi definido a partir do menor erro gerado pelas simulações. Este modelo foi validado com dados industriais e experimentais. O Modelo Híbrido utilizou como variáveis de entrada Kappa Neural e Teórico, temperatura e Fator H e a variável de saída é o Número Kappa Híbrido. Este foi validado com dados industriais. Os modelos apresentados (Determinístico, Neural e Híbrido) são ferramentas úteis para as fábricas de celulose e papel, uma vez que existe a possibilidade de serem aplicados para simulação de processos, otimização e controle. Os modelos podem ser testados para diferentes condições operacionais sem alterar a produção. Além de possibilitarem melhor controle de algumas variáveis no processo fabril, isto, sem perda de qualidade do produto. Neste estudo a rede neural e os modelos cinéticos apresentaram resultados equivalentes. Palavras-chaves: Número Kappa, Modelo Determinístico, Modelo Neural e Modelo Híbrido / Abstract: In this work three models were developed for prediction of Kappa number (Deterministic Model, Neural and Hybrid Model). The Deterministic Model includes mass transfer and reaction kinetics based on intrinsic parallel reactions of lignin, cellulose and hemicellulose. This divides the process of Delignification in 3 stages or phases, with the 3 phases correspond to 3 different types of lignin (initial, bulk and residual). The model is specific to the eucalyptus pulp (short fiber) and batch digester. One of the contributions to this proposed model were the inclusion of reactions for lignin, cellulose and hemicellulose total, carbohydrates, than the Kappa number. Deterministic model was used for experimental data collected in the RAIZ - Instituto de Investigação da Floresta e Papel and data generated by simulations. The operating variables used as input data were: thickness, initial temperature, effective alkali, liquor ratio wood, the cooking time, density and porosity. The Deterministic Model was developed for continuous digester, and was validated with industrial data for short fiber eucalyptus. The modeling done for a batch digester is the same as for a continuous digester, which are continuous in 3 to 4 steps inside the equipment. Wherefore the continuous digester is modeled as a single batch that fractionation (temperatures and times for each stage of the equipment and sequential manner). This study employed a method of optimization (Successive Quadratic Programming) to define the procedure for operation in continuous digester allowed to obtain the product (pulp) with levels below 1.5% of residual lignin. Industrially this value is around 3% of residual lignin. The Neural Model is proposed as "feedforward" and training by backpropagation. For this model the input variables were temperature, effective alkali and H-Factor. The variable output is the Kappa number. The number of hidden neurons was defined by the neural model that showed the smallest error for the set of validation and training. The number of interactions was also determined from the smallest error generated by simulations. This model was validated with experimental and industrial data. The hybrid model used as input variables and Kappa Neural theoretical, temperature, and factor H and the output variable is the number Kappa Hybrid. This was validated with industrial data. The models presented (deterministic, Neural and Hybrid) are useful tools for the manufacture of pulp and paper, since there is the possibility to be applied to simulation of processes, optimization and control. The models can be tested for different operating conditions without changing the output. Besides, allowing better control of some variables in the manufacturing process, ie without loss of quality of product. In this study, the neural network and the kinetic models showed similar results. Keywords: Kappa number, Deterministic Model, Neural Model and Hybrid Model / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Dans le contexte actuel, l’approvisionnement en terres rares est un enjeu capital, et le recyclage des déchets produits par les sociétés industrialisées apparaît comme une solution extrêmement pertinente d’un point de vue écologique. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux aimants permanents Nd-Fe-B, car ils constituent un gisement potentiel important pour le néodyme, mais aussi pour le dysprosium et le praséodyme, éléments également critiques. Plus précisément, les aimants présents au sein des disques durs d’ordinateur ont été étudiés en vue de leur recyclage. L’intérêt est donc de mettre en place des solutions permettant le retraitement et la valorisation de ces aimants, présentant non seulement un impact environnemental faible, mais également un coût bas. Nous avons décidé de nous intéresser au traitement hydrothermal des aimants permanents Nd-Fe-B en vue de leur recyclage. L’étude du traitement thermique des aimants Nd-Fe-B en présence d’une solution saline pour des températures avoisinant les 225°C, permet la mise en évidence d’une dégradation complète du matériau. La poudre récupérée à l’issue du procédé est donc constituée de cristaux octaédriques, correspondant à la magnétite, et de cristaux aciculaires correspondant aux hydroxydes de néodyme, mais également aux différentes terres rares présentes en tant que dopants dans la phase intergranulaire. A l’issue du traitement hydrothermal, les fragments de revêtement peuvent être retirés par tamisage, en raison de leur dimension millimétrique, et les ocydes de fer séparés des hydroxydes de terres rares par séparation magnétique. Afin de valoriser les aimants Nd-Fe-B comme matière première magnétique permettant la fabrication de nouveaux aimants permanents, le broyage a également été envisagé. Des échantillons d’alliage Nd2Fe14B ont été broyés à haute énergie sous atmosphère protectrice, et nous avons réalisé l’étude microstructurale et magnétique de ces poudres. Les échantillons ont été analysés par magnétométrie SQUID, par spectrométrie Mössbauer, ainsi que par Sonde Atomique Tomographique. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence un phénomène couplé de décomposition et de nanostructuration à l’échelle moléculaire de la phase Nd2Fe14B. L’ensemble de ce travail a donc permis d’étudier le comportement et les transformations des aimants Nd-Fe-B au cours de deux procédés très différents : le traitement hydrothermal et le broyage mécanique. Les résultats obtenus lors du traitement hydrothermal sont très prometteurs en vue du recyclage des terres rares à grande échelle. / Rare earth supplying is a very current topic, linked to the rare earth crisis of 2010. « Urban mining » is a promising path for recycling rare earths included in waste daily generated by industralized countries. In this work, we focus on recycling Nd-Fe-B permanent magnets, because they are a very interesting deposit for Neodymium, but also for Dysprosium and Praseodymium. More precisely, permanent magnets included in hard disks drives have been considered. The objective of this work is to set up environmentally friendly and low cost recycling processes for rare earths. First, we investigated hydrothermal treatment of Nd-Fe-B permanent magnets, We developed a new and environmentally friendly approach for recycling Ni−Cu coated Nd-Fe−B permanent magnets included in computer hard disk drives. In a closed reactor, the coated magnets are heated at 250 °C in water mixed with sodium chloride for up to 18 h. First, the hydrothermal treatment induces the removal of the metallic coating that can be recovered by sieving. Then, the Nd-rich phase reacts with water, leading to the formation of Nd(OH)3. Atomic hydrogen is absorbed by the Nd2Fe14B phase, leading to the formation of Nd2Fe14BHx. The volume expansion of the intergranular phase, in relation to the formation of Nd(OH)3, together with the lattice expansion of the Nd2Fe14BHx phase causes the disintegration of the magnets. Finally, Nd2Fe14BHx is oxidized by water into Fe3O4 and Nd(OH)3. The Nd(OH)3 crystals can be isolated from the Fe3O4 crystals by magnetic separation. This process is thus an easy way to extract rare earths from permanent magnets found in WEEE. It uses green chemistry design principles and can be applied to large amounts of magnetic wastes. Mechanical milling of Nd-Fe-B permanent magnets has also been investigated, and, in the study presented here, the milling effect on the magnetic properties of the Nd2Fe14B intermetallic was investigated using SQUID measurements, Mössbauer spectrometry and atom probe tomography (APT). Mechanical milling of the Nd2Fe14B alloy leads to its decomposition and its nanostructuration. This transformation induces first the formation of an amorphous, disordered phase Nd-Fe-B, with an enrichment in Neodymium; then to the formation of a mixture of -Fe and Nd-rich regions. The corresponding microstructure is very characteristic, with the formation of pure iron particles, with a hundred of nanometers in size, surrounded by an amorphous shell enriched in Neodymium and in Boron. Finally, intermixing of these phases is observed. Thanks to this work, we determine the behavior and the transformations of Nd-Fe-B permanent magnets during two very different processes: hydrothermal treatment and mechanical milling. Results obtained with hydrothermal treatment are very promising for recycling rare earths at the industrial scale.

Vulcanização e reforço são fatores importantes que contribuem para as propriedades da borracha natural (NR). Uma formulação denominada NR4010 foi vulcanizada em prensa e autoclave, com o objetivo de avaliar a influência do método de vulcanização na formação das ligações cruzadas e, consequentemente, nas propriedades mecânicas do material. Amostras do material vulcanizado, pelos dois métodos, foram caracterizadas por meio de análise reométrica, ensaio de inchamento e testes mecânicos, onde foi avaliada a resistência ao rasgo e à tração. Os resultados mostraram que para essa formulação, nas mesmas condições de temperatura, o método de vulcanização por autoclave mostrou-se mais eficiente em relação às propriedades estudadas. As amostras vulcanizadas em autoclave apresentaram um maior número de ligações polissulfídicas e densidade de ligações cruzadas, consequentemente, maior resistência ao rasgo e à tração. A influência do negro de fumo (NF) nas propriedades da NR foi estudada em formulações com teores de NF variando de 0 a 40 phr (parts per hundred of rubber). A densidade de ligações cruzadas, as resistências ao rasgo e à tração sob alongamento aumentaram com o aumento no teor de NF até 30 phr. O aumento nos teores de NF também causou aumento nos valores do módulo de armazenamento em toda faixa de temperatura estudada. A temperatura de transição vítrea aumentou nas formulações contendo até 30 phr, tendo seu valor máximo na formulação contendo 10 phr, sugerindo que houve melhor incorporação e dispersão do negro de fumo nesse teor.

Thesis (M.Eng.(Control Engineering))--University of Pretoria, 1999. / Summaries in Afrikaans and English. Includes bibliographical references (leaves 196-199).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:36:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 228098.pdf: 1340906 bytes, checksum: 0efd8488676bc4a74e973f98f700116f (MD5) / A desinfecção de Resíduos sólidos de Serviços de Saúde, tendo por base um resíduo-tipo, pode ser garantida por microondas comercial, autoclave e cal, entre outros. Para uma mesma quantidade de resíduos, os métodos citados apresentam particularidades no tocante ao tempo de contato, energia e reagentes consumidos (caso da cal). Um procedimento menos tradicional, como ultra-som, demonstrou-se tecnicamente aplicáveis na desinfecção de resíduos líquidos. Foi avaliada a eficiência na desinfecção do resíduo hospitalar infeccioso padrão com as seguintes cepas das bactérias: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus. Os ensaios de desinfecção tiveram as seguintes variações: de tempo e temperatura de exposição, tempo de contato, massa do resíduo e a utilização recipientes diferentes. Após a desinfecção foram realizadas análises microbiológicas. Através dos resultados das microondas, autoclave e ultra-som foram feitos curvas de eficiência versus massa de resíduo. O trabalho demonstrou que tempos relativamente pequenos podem ser suficientes para a eliminação de microorganismos (caso de microondas e autoclave) e, por outro lado, há necessidade de consumo de uma grande quantidade de cal, com um tempo longo de contato, para a mesma eficiência de desinfecção dos outros dois métodos. O trabalho foi realizado em escala laboratorial, com cargas de até 1kg de resíduo. Os resultados são extrapoláveis para situações reais para tal ordem de grandeza.

Usualmente, componentes termoplásticos estruturais são obtidos pela técnica de moldagem por compressão a quente, porém a dimensão da peça é limitada pelo tamanho e capacidade da prensa. Procurando contribuir para ampliar a aplicação de compósitos termoplásticos, pela possibilidade de se fabricar peças maiores e com maior potencial de integração, pelo uso de infraestrutura já disponível em processadores de compósitos, este trabalho aborda o processamento de laminados de poli(sulfeto de fenileno) (PPS) reforçado com fibra de carbono em autoclave, pelo uso de quatro diferentes ciclos de consolidação. Os resultados mostram a viabilidade da consolidação do compósito termoplástico de PPS/fibra de carbono em autoclave, em substituição à moldagem por compressão a quente. Resultados de inspeção por ultrassom revelam que os laminados processados apresentam-se homogêneos e sem descontinuidades. Análises de DSC mostram que as porcentagens de cristalinidade dos laminados variam entre 18-30% em função dos parâmetros de processamento utilizados nos quatro ciclos estudados, sendo que o ciclo com menor taxa de resfriamento (1-5 C/min) favoreceu a maior cristalinidade da matriz polimérica (30%). Resultados dos ensaios mecânicos realizados (compressão, flexão e cisalhamento interlaminar) mostram valores equivalentes aos apresentados na literatura para laminados processados por moldagem por compressão a quente e, também, que as amostras com maior cristalinidade apresentam menor resistência à compressão, uma vez que o maior grau de cristalinidade promove uma maior fragilização da matriz polimérica.

Orientador: Marcelo Cristianini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T12:44:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_FramptonFranklin_M.pdf: 24009590 bytes, checksum: 2938b1171a4dd67b130e0cdd73c908eb (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos