Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pricila Marin.pdf: 1721834 bytes, checksum: 790969eaadbb69bda0b5eb70eab2d4e9 (MD5) Previous issue date: 2013-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work the adsorption process of the dye Reactive Blue 5G using commercial adsorbent Dowex Optipore SD-2 was evaluated. Experiments in a closed and batch system were carried out to evaluate the effect of solution pH (1 - 12), system temperature (30, 40 and 50 °C) and the particle diameter of the adsorbent (0.01 - 0.12 cm, 0.05 - 0.06 cm, 0.06 - 0.12 cm) in the adsorption process. In addition, experiments in fixed bed column using different average diameters of adsorbent particles (granulometric mixture, 0.055 e 0.090 cm), flow rate (2, 4 e 8 mL min-1) and feed concentration (25, 50 e 100 mg L-1) were carried out. The experimental breakthrough curves were described using mathematical models available in the literature. The experiments results in the closed and batch system showed that the adsorption process is more efficient solution pH equal to 2, the system temperature of 30 °C and using the adsorbent particles with a diameter between 0.01 to 0.12 cm. The experimental breakthrough showed that the bed formed by particles with a diameter between 0.01 and 0.12 cm, provided an adsorption process more efficient. Moreover, the effect of the flow rate and feed concentration on the breakthrough curves were significantly. A greater slope was observed with the increase of the flow rate and feed concentration, resulting in a greater useful height of column. In particular, in the flow rate of 8 mL min-1 a higher efficiency of the adsorption process was obtained. Among the mathematical models used to describe the adsorption process in fixed bed column, the best fit was obtained using the model that considers as limiting step of mass transfer the intraparticle diffusion. / Neste trabalho foi avaliado o processo de adsorção do corante Azul Reativo 5G utilizando o adsorvente comercial Dowex Optipore SD-2. Foram realizados experimentos em sistema fechado e batelada para avaliar o efeito do pH da solução (1 12), da temperatura do sistema (30, 40 e 50°C) e do diâmetro da partícula de adsorvente (0,01 - 0,12 cm; 0,05 - 0,06 cm; 0,06 - 0,12 cm) no processo de adsorção. Também foram realizados experimentos em coluna de leito fixo com diferentes diâmetros médios de partículas de adsorvente (mistura granulométrica, 0,055 e 0,090 cm) e diferentes condições de vazão (2, 4 e 8 mL min-1) e concentração de alimentação (25, 50 e 100 mg L-1). Para descrever os dados experimentais de curva de ruptura, obtidos em coluna, foram utilizados modelos matemáticos disponíveis na literatura. Os resultados dos experimentos em sistema fechado e batelada mostraram que o processo de adsorção foi mais eficiente nas condições de pH da solução igual a 2, temperatura do sistema de 30°C e utilizando as partículas de adsorvente com diâmetro entre 0,01 e 0,12 cm. Os resultados dos experimentos em coluna mostraram que o leito formado por partículas com diâmetro médio entre 0,01 e 0,12 cm proporcionou um processo de adsorção mais eficiente. Além disto, foi verificada uma influência significativa da vazão e da concentração de alimentação na inclinação das curvas de ruptura experimentais. Para maiores vazões e concentrações de alimentação foi observada maior inclinação da curva de ruptura, resultando em maior altura útil da coluna. Em particular, para a vazão de 8 mL min-1 foi obtida uma maior eficiência do processo de adsorção. Entre os modelos matemáticos utilizados para descrever o processo de adsorção em coluna de leito fixo, o que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo que considerou como etapa limitante da transferência de massa a difusão intrapartícula.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vinicius Muller.pdf: 5054743 bytes, checksum: 4684dd9325f819006bfd84424d666674 (MD5) Previous issue date: 2014-07-04 / Electrospinning technique was applied in the covering of fused silica fibers by regenerated silk fibroin nanofibers (RSF). The parameters of electrospinning process were evaluated through factorial experimental design 22. This study showed the variables flow of solution and capillary-collector distance were statistically significant in the medium diameter response. The model obtained was validated through variance analysis (ANOVA) and response surface methodology. The material was used at solid phase micro extraction (SPME) in the extraction of samples containing a small chain alcohol, applied at gas chromatography (GC). The recovered device was characterized through Fourier transform infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (FTIR-ATR) and thermal analysis (DSC and TGA). The RSF nanofibers covered fibers were morphologic evaluated through scanning electronic spectroscopy (MEV). The results of MEV showed that was possible to obtain fibers in nanoscale, medium diameter around 304 ± 46 nm. The fibers were also submitted to simulated thermal treatment (100°C to 250°C). There was no fusion between the fibers until 250°C (4 hours of treatment), and a little structural damage. The thermal analysis of FRS and covered FRS nanofibers device showed that the electrospun material maintained the thermal stability, with loss due thermal degradation from 250°C. The GC assay demonstrated the standard SPME covered device didn´t interfere on the suggested method to the alcohol isopropyl analysis (AIS). The times of extraction and desorption were optimized in 20 minutes and 10 minutes, respectively. The methodology was evaluated about linearity and specificity. In the concentration between 10 to 500 ppm of AIS, the method was linear, with R2= 0,9927 and selective, with high resolution between peaks of methanol, AIS and ethyl acetate. Electrospinning process of RSF as covering device showed great potential to use in SPME due its high surface area, thermal stability and easiness process, as well as potential to application in extraction of alcohols and GC analysis. / A técnica de eletrofiação foi aplicada no revestimento de fibras de sílica fundida por nanofibras de fibroína de seda regenerada (FSR). Os parâmetros do processo de eletrofiação foram avaliados por meio de delineamento experimental fatorial 2². Este estudo mostrou que as variáveis vazão da solução e distância entre capilar-coletor foram estatisticamente significativas na resposta diâmetro médio. O modelo obtido foi validado através da análise de variância (ANOVA) e metodologia de superfície de resposta. O material foi empregado em Microextração em Fase Sólida (Solid Phase Microextraction SPME ) na extração de amostras contendo um álcool de cadeia pequena, aplicado em cromatografia gasosa (CG). O dispositivo recoberto foi caracterizado por meio de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR-ATR) e análises térmicas (DSC e TGA). As fibras recobertas com nanofibras de FSR foram avaliadas morfologicamente através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por meio dos resultados das análises de MEV, observou-se que foi possível obter fibras em escala nanométrica, com diâmetro médio em torno de 304 ± 46 nm. As fibras também foram submetidas a tratamento térmico em forno (100°C a 250°C). Não houve fusão das fibras até 250°C (até 4 h de tratamento), e poucos danos estruturais. As análises térmicas da FSR e do dispositivo recoberto com as nanofibras de FSR mostraram que o material eletrofiado manteve a estabilidade térmica, com perda por degradação térmica a partir de 250 °C. Os ensaios em CG demonstraram que o branco com o dispositivo de SPME recoberto não interferiu no método proposto para a análise de álcool isopropílico (AIS). Os tempos de extração e dessorção do analito foram otimizados em 20 min e 10 min, respectivamente. A metodologia foi avaliada quanto à linearidade e especificidade. Na faixa de concentração de 10 a 500 ppm de AIS, o método foi linear, com R=0,9927 e seletivo, apresentando alta resolução entre os picos de metanol, AIS e acetato de etila. O processo de eletrofiação da FSR como recobrimento do dispositivo mostrou grande potencial para emprego em SPME devido a sua grande área superficial, estabilidade térmica e facilidade no processo, bem como potencial para aplicação em extração de alcoóis e análise em CG.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araceli Scalcon.pdf: 1981802 bytes, checksum: 8de53061f9fcc454f3004f9c24477763 (MD5) Previous issue date: 2014-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Recent research has shown that the organic fraction of municipal solid waste and industrial can be treated through the process of digestion. These processes produce two types of products, biogas and sludge resulting from the digestion. The last one has a great potential for use as fertilizer, however, to ensure the quality of the product, is necessary a process for dehydration/drying it. In this context, the objective of this work was the development of an alternative technology for dewatering sludge from the digestion process. For this purpose, the methodology included conducting seven steps: 1) study to identify relevant variables, steps and parameters of the drying process of sludge; 2) characterization of the source of sludge; 3) qualitative and quantitative characterization of sludge; 4) analysis of the conventional methods, processes and technologies to dewatering sludge from digestion ; 5) develop/propose an alternative technology for the dehydration of sludge from the digestion; 6) building a prototype and operational tests/performance to analysis of the developed technology. The result of the study was an alternative technology with 10 attributes, the most relevant being the maximization of the use of solar energy, the convective effect of ultraviolet rays to microbiological inactivation, minimizing the influence of rainfall, ease of feeding and pullout of dewatered sludge with maximum efficiency (reduction of 96% moisture content). Alternative technology prevails in a simultaneous filtration system and solar drying techniques whose characteristics meet the requirements of patentability (novelty requirement, inventive step, and industrial application descriptive adequacy). / Recentes pesquisas têm demonstrado que a fração orgânica dos resíduos sólidos domésticos e industriais pode ser tratada por meio dos processos de biodigestão. Nesses processos são obtidos dois tipos de produtos, o biogás e o lodo que resulta da biodigestão. Este último possui grande potencial de uso como fertilizante, porém, para garantir a qualidade deste é necessária a desidratação/secagem do mesmo. Nesse contexto o objetivo do trabalho foi o desenvolvimento de uma tecnologia alternativa para a desidratação de lodos provenientes dos processos de biodigestão. Para essa finalidade, a metodologia contemplou a realização de seis etapas: 1) estudo para identificação de etapas, variáveis e parâmetros relevantes do processo de secagem dos lodos; 2) caracterização da fonte geradora de lodos; 3) caracterização qualitativa e quantitativa dos lodos; 4) análise dos métodos, processos e das tecnologias convencionais para a desidratação de lodos provenientes da biodigestão; 5) desenvolvimento/proposição de uma tecnologia alternativa para a desidratação dos lodos provenientes da biodigestão; e a 6) construção de um protótipo, testes operacionais e análise do desempenho da tecnologia desenvolvida. O resultado foi uma tecnologia alternativa com 10 atributos, sendo os mais relevantes a maximização do uso da energia solar, do efeito convectivo, dos raios ultravioleta para inativação microbiológica, minimizar a influencia das precipitações fluviais, facilidade na alimentação e na retirada do lodo desidratado com o máximo da eficiência (redução de 96% do teor de umidade). Na tecnologia alternativa prevalece um sistema simultâneo de filtração e secagem solar cujas características técnicas atendem os requisitos de patenteamento (requisito de novidade, atividade inventiva, suficiência descritiva e aplicação industrial).

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tulio Klassen.pdf: 1461464 bytes, checksum: 02d111496a486b94ea73232034f2aeb6 (MD5) Previous issue date: 2008-02-11 / The Artificial Neural Networks have been used with success for the description and modeling of processes in the most several areas of the knowledge, from economy, administration, artificial intelligence and even control of complex industrial processes. The process of chilling of chickens for immersion in cold water ("chillers") is complex and difficult to be modeled phenomenologicaly, because it involves transfer of heat, mass and transient regime, besides a great number of variables. In this work several architectures of artificial neural networks were used in the description and modeling of the process of chilling of the chickens, foreseeing the final temperature and the growth of weight of the carcasses. Also for comparison effect they were used an empiric model proposed by CARCIOFI & LAURINDO (2007) to describe the absorption of the water for the carcasses and the chilling model according to Newton's Law for the temperature of the carcasses. Different situations were tested changing the numbers of neurons of the entrance and hidden layers, and the number of layers. The data used were supplied by the SADIA - Toledo company for training and validation of the net. For the model twenty-five entrance variables were selected, as weight of the carcass, temperature before the chillers, temperature of the propilenoglicol shirt, flow of water in each module of the tanks, time of chilling and temperature of the renewal water, bubble intensity and amount of ice. The results obtained by the neural network and for Newton's Law they were not efficient to represent the final temperature of the carcass. The neural networks and the empiric model of CARCIOFI & LAURINDO (2007) went very efficient to esteem the amount of water absorbed for the carcasses. The obtained results showed that the net type with 4 x 12 x 4 neurons in the entrance layer, first and second hidden layers respectively was the best to represent the investigated system. / As Redes Neurais Artificiais têm sido empregadas com sucesso para a descrição e modelagem de processos nas mais diversas áreas do conhecimento, desde economia, administração, inteligência artificial e até controle de processos industriais complexos. O processo de resfriamento de frangos por imersão em água gelada ( chillers ) é complexo e difícil de ser modelado fenomenologicamente, pois envolve transferência de calor, massa e regime transiente, além de um grande número de variáveis. Neste trabalho foram empregadas diversas arquiteturas de redes neurais artificiais na descrição e modelagem do processo de resfriamento dos frangos, prevendo a temperatura final e o ganho de peso das carcaças. Também para efeito de comparação foram empregados um modelo empírico proposto por CARCIOFI & LAURINDO (2007) para descrever a absorção da água pelas carcaças e o modelo de resfriamento segundo a Lei de Newton para a temperatura das carcaças. Foram testadas diferentes situações alterando-se os números de neurônios das camadas de entrada e intermediária, e o número de camadas. Foram utilizados dados fornecidos pela empresa SADIA Toledo para treinamento e validação da rede. Para o modelo foram selecionadas vinte e cinco variáveis de entrada, como peso da carcaça, temperatura antes do resfriamento, temperatura da camisa de propilenoglicol, vazão de água em cada módulo dos tanques, tempo de resfriamento e temperatura da água de renovação, borbulhamento e quantidade de gelo. Os resultados obtidos pelas redes neurais e pela Lei de Newton não foram eficientes para representar a temperatura de saída da carcaça. As redes neurais e o modelo empírico de CARCIOFI & LAURINDO (2007) foram muito eficientes para estimar a quantidade de água absorvida pelas carcaças. Os resultados obtidos mostraram que a rede tipo 4 x 12 x 4 neurônios na camada de entrada, primeira intermediária e segunda intermediária respectivamente foi a que melhor representou o sistema investigado.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ismael L Costa Junior.pdf: 1312326 bytes, checksum: fbf4a20b6caef1e0155c8eb9dea28ffe (MD5) Previous issue date: 2007-12-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the present work the lead uptake onto a living free floating aquatic macrophyte Pistia stratiotes was investigated. The bioaccumulation mechanism were applied to understand the metal uptake by the autochthonous free floating Pistia, common in ponds and shallow lakes from southern Brazilian states from a hydroponics solution. The experiment was performed using several healthy acclimatized plants Pistia Stratiotes. For the metal uptake, aquatic plants were grown in plastic containers containing 5 L test liquids and 2 mg L-1 of into a greenhouse for 35 days. Twenty one replicates were used for metal treatment. Only healthy acclimatized plants of a uniform size and weight were selected for experimental purposes. Approximately 30 g wet weights of Pistia stratiotes were put into aqueous solution. The room temperature and pH were daily measured and deionized water was adding to compensate for water losses. Seven collections were carried out during five weeks which both plants and test liquids were collected from three replicate containers of each metal treatment. The plant wet weight was measured before the experiment and after the each collection. Plants were oven-dried at 80°C for 72 hours and weighted reducing their mass around 94 %, and then they were grinded and digested by acid attack. A Gallium internal standard was added to an aliquot of water or digested plant. An aliquot of 5µL was deposited on a pre-cleaned acrylic disk (ø30 mm, 3 mm thick) and dried at room temperature. Blank control samples containing de-ionized water and all reagents used in the experiment were prepared by the same procedure. Metal concentrations on dried weight plants and cultivation water were measured using the SR-TXRF. The data from the lead bioaccumulation experiment using living Pistia stratiotes have been represented by the irreversible Langmuir, reversible Langmuir, first order and second order models. The maximum capacity of lead removal (qmax ) and the kinetic constant of lead bioaccumulation (k) were the adjustable parameters. The model that described in more appropriate way the bioacumulação was of the kinetic of the reversible Langmuir, presenting a qmax of 0,21 mg g-1 and k of 0,69 L mg-1 d-1, what it demonstrates a good removal of Pb+2 to the long one of the time. / Neste trabalho investigou-se a remoção de íons Pb+² presentes em uma solução hidropônica pela macrófita Pistia stratiotes viva, comum em lagoas e em lagos rasos dos estados do sul do Brasil. Realizou-se o experimento com espécimes saudáveis de Pistia stratiotes devidamente aclimatadas. Para o cultivo foram usados recipientes plásticos contendo 5 L da solução hidropônica e 2 mg L-1 de Pb durante 35 dias em estufa. Vinte e uma replicatas foram utilizadas no experimento, sendo em cada uma adicionada cerca de 30 g em biomassa úmida da planta previamente aclimatadas. A temperatura e o pH foram monitorados diariamente, além da adição de água deionizada para amenizar as perdas por evaporação. Durante cinco semanas foram realizadas sete coletas das triplicatas de amostras de planta e da solução de cultivo. As amostras de macrófitas, pesadas na montagem do experimento e após a coleta, foram secas em estufa a 80°C durante 72 horas tendo redução de massa em torno de 94%. Cerca de 0,5 g da matéria seca foi digerida em meio ácido e um padrão interno de Gálio foi adicionado as amostras de solução de cultivo ou da planta digerida. Uma alíquota de 5µL foi extraída e depositada na superfície de um disco em acrílico (ø30 mm, 3 mm espessura) sendo seca a temperatura ambiente. Amostras de controle do branco, água deionizada e todos os reagentes usados no experimento foram preparados pelo mesmo procedimento. As concentrações presentes na solução de cultivo e na planta foram medidas pela técnica SR- TXRF. Os dados experimentais da cinética de remoção foram representados pelos modelos cinéticos de Langmuir irreversível, Langmuir reversível, Primeira ordem e Segunda ordem. A capacidade máxima de remoção (qmax) e a constante cinética de bioacumulação (k) foram os parâmetros ajustáveis. O modelo que descreveu de modo mais apropriado a bioacumulação foi o da cinética de Langmuir reversível, apresentando um qmax de 0,21 mg g-1 e k de 0,69 L mg-1 d-1, o que demonstra uma boa remoção de Pb+2 ao longo do tempo.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniela E G Trigueros.pdf: 1658351 bytes, checksum: 7fbea29ba41e37a5bf51e05f405fc287 (MD5) Previous issue date: 2008-02-12 / Universidade Estadual do Oeste do Paraná. Campus de Toledo / The aromatics hydrocarbons usually known as BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes isomers) are toxics compounds presented in many petroleum products, such as gasoline, and are also widely used in chemical and petrochemical industries. When these compounds are released in the environment a contamination of the soil and the groundwater took place. As a result, the use of the aquifers becomes impossible. Groundwaters nowadays represent an alternative potable water source in many countries. Therefore, it s crucially important to study the biodegradation process, in particular when multiple substrates are presented in the system. In this work, the kinetics of BTEX biodegradation was studied, individually and as in mixture. Hence, the performance of the different microbial growth unstructured models, based on the population level kinetics were investigated by using experimental data from literature. The equations of the material balances, for batch operation mode, were numerically solved (RKF45 method) applying the Monod and Andrews models to describe an individual substrates biodegradation kinetics. Similarly, the applied equations describing mixture substrates biodegradation kinetics were solved by using the competitive, noncompetitive and uncompetitive inhibitions models as well as the sum kinetic interactions parameters (SKIP) model. Moreover, in order to understand the mechanisms involved in the biodegradation process of the BTP toxics compounds (benzene, toluene, and phenol), individually and as the binary and ternary mixtures, were investigated. In this case, some inhibition models modifications were proposed in order to describe the biodegradation kinetics of the benzene-toluene and benzene-phenol mixtures. The kinetic parameters were estimated by using Particle Swarm global optimization method. The experimental data were taken from the literature and the programs were coded in Maple software. The least square method was used as a statistical criterion of the search. The evaluated kinetic parameters values obtained in the present study were found to describe very well experimental data and to be in accordance with the values reported in the literature. The simple Monod and Andrews models accurately predict the BTEX individual biodegradation kinetics. The SKIP model provided the best description of BTEX biodegradation kinetics, showing the existence of non specific interactions between the BTEX substrates. The other models behavior indicated a presence of a competitive and a noncompetitive inhibition in the mixtures, agreeing with the reality that a mixture culture used in the biodegradation can have multiples metabolic pathways to the BTEX biodegradation. By applying the SKIP model, the interactions between BTEX substrates was estimated, where the ethylbenzene expressed a higher inhibitory effect in the mixtures, whereas the xylene shown a smaller one. The competitive inhibition model adequately described the BTP binary and ternary mixtures biodegradation process, because substrates biodegradation is catabolized via the same enzymatic pathway of Pseudomonas putida F1. Moreover, the inhibition models modifications proposed described better the biodegradation kinetics of benzene-toluene and benzene-phenol mixtures. Finally, the obtained results in this work have shown that the best models can be successfully applied for optimization of toxics compounds biodegradation process by applying different bioreactors types and operational conditions. / Os hidrocarbonetos aromáticos benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos, coletivamente conhecidos como BTEX são compostos tóxicos presentes em derivados de petróleo, como a gasolina, e utilizados em larga escala nas indústrias químicas e petroquímicas. Estes compostos quando liberados no meio ambiente contaminam o solo e as águas subterrâneas, podendo inviabilizar a exploração de aqüíferos, que atualmente representam uma fonte alternativa de água potável. Portanto, é fundamental a pesquisa de processos de biodegradação, particularmente quando múltiplos substratos estão presentes no sistema. Neste trabalho investigou-se a cinética de biodegradação dos compostos BTEX, individualmente e em mistura. Para tanto, o desempenho de diversos modelos não-estruturados de crescimento microbiano, baseado na cinética no nível da população, foi avaliado utilizando-se dados experimentais obtidos da literatura. As equações do balanço material em operação batelada foram numericamente resolvidas (método RKF45) aplicando os modelos de Monod e Andrews à cinética de biodegradação individual dos substratos. Igualmente, as equações aplicadas à cinética de biodegradação da mistura BTEX foram resolvidas considerando os modelos de inibição competitiva, acompetitiva e não-competitiva, bem como o modelo soma cinética dos parâmetros de interação (sum kinetic interactions parameters SKIP). Para o entendimento dos mecanismos envolvidos na biodegradação de múltiplos substratos tóxicos, também foram investigadas a cinética de biodegradação dos compostos BTF (benzeno, tolueno e fenol), individualmente e em misturas binárias e ternária. Neste caso, algumas modificações nos modelos de inibição foram propostas para descrever a cinética de biodegradação das misturas benzeno-tolueno e benzeno-fenol. Os parâmetros cinéticos foram estimados por meio de um método de otimização global conhecido como Enxame de Partículas (Particle Swarm Optimization PSO), implementado no software Maple®, utilizando a função dos mínimos quadrados como critério estatístico. Os parâmetros obtidos no presente trabalho mostraram-se coerentes com valores relatados na literatura. A biodegradação individual dos substratos BTEX foi adequadamente representada pelos modelos de Andrews e Monod. O modelo SKIP proporcionou a melhor representação da cinética de biodegradação da mistura BTEX, e conseguiu mostrar a existência de interações não específicas entre os substratos BTEX. Além do ótimo ajuste do modelo SKIP, inferências sobre o comportamento dos demais modelos avaliados indicam uma mistura de inibições competitiva e não-competitiva, concordando com o fato de que, a mistura de culturas microbianas utilizada na biodegradação, pode apresentar múltiplos caminhos metabólicos para a biodegradação dos compostos BTEX. Por meio do modelo SKIP estimou-se as interações entre os substratos BTEX, onde o etilbenzeno apresentou o maior efeito de inibição sobre os demais compostos, ao passo que o xileno mostrou o menor efeito. O modelo de inibição competitiva representou adequadamente a cinética de biodegradação dos substratos BTF, em misturas binárias e ternária, concordando com o fato de que estes compostos são catabolizados pelo mesmo caminho enzimático da Pseudomonas putida F1 utilizada na biodegradação. Além disso, as modificações propostas para os modelos de inibição, representaram melhor a cinética de biodegradação das misturas benzeno-tolueno e benzeno-fenol. Os resultados alcançados neste trabalho mostram que os melhores modelos podem ser aplicados com sucesso na otimização dos processos de biodegradação de compostos tóxicos em diferentes tipos de biorreatores e condições operacionais.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eliseu A Zanella Junior.pdf: 762348 bytes, checksum: 96525daf5cc5df21f8559d564eedfb4d (MD5) Previous issue date: 2009-02-13 / In the majority of the applications of the process of ionic exchange in the chemical industry some ionic species are gifts that compete between itself for the active small sieges of the ionic exchanger. Therefore, the project of these systems requires an analysis of the coefficients of selectivity of ions gifts in the solution that determines the influence of the separation process. The data of balance of processes of ionic exchange generally are discrebed for the Law of the Action of the Masses, therefore in this boarding the no-idealists of the phases are consideret watery and solid. The calculation of Balance in systems of ionic exchange in multicomponent systems requires the resolution of a system of not linear equations, and depending on the number of involved species one high computational time cam be required. An alternative to the conventional modelin is the job of Artificial the Neural Nets. Inside of this context, the objective of the present work was to evaluate the application of Artificial the Neural Nets in the modeling of the binary and ternary data of balance in systems of ionic exchange, and also to evaluate the viability to apply Artificial the Neural Nets in the prediction of the data of balance of the ternary systems from information of the binary systems. To evaluate the efficiency of Artificial the Neural Nets in the description of the data of balance of systems of ionic exchange, the gotten results had been compared with the values calculated for the application of the Law of the Action of the Masses. Two experimental data sets of ionic exchange had been used. The first set was constituted of the binary and ternary systems of ions sulphate, chloride and nitrate and as exchanging ion the resin AMBERLITE ANGER 400, with total concentration of 0,2N 298K and had been gotten by SMITH and WOODBURN (1978). As the joint one was constituted of the binary and ternary data of ions of lead, has covered and ionic sodium and as exchanging the clinoptilolita, with 0,005 concentration eq/L and temperature of 303K, gotten for FERNANDEZ (2004). The data of entrance of the net had been the composition of íons in solution and of exit they had been the composition of the resin. The training of diverse structures of RNAs was effected. Different architectures had been tested varying the nunber of neurons of the laver of entrance and the occult layer. The nunber of neurons of the entrance layer varied of 2 up to 20 and the occult layer of 1 up to 2, searching always a structure with the lesser value of the objective function. The methods Powell and Simplex had been used to determine the weights of the net. The Law of the Action of the Masses revealed efficient in the description of the following binary systems: SO4-2-NO3-, SO4-2-Cl- e NO3 --Cl-Pb2+-Na+, Cu2+-Na+, however, the results for the system Na+-Pb2+ had not been satisfactory. In the modeling of the binary data Artificial the Neural Nets if had shown efficient in all the investigated cases. In the prediction of the ternary system the Law of the Action of the Masses only revealed efficient for systems SO42--NO3-, SO42-CI- e NO3--CI-. In the prediction of the data of ternary balance for the two evaluatede systems, using Artificial the neural Nets from the binary data generated by the Law of the Action of the Masses, one did not reveal efficient. In the ternary system (SO4²-, NO3-,CI-) the trained Artificial Neural Nets with the binary data set and the inclusion of ternary experimental data of balance (three and seven data) had obtained to represent with precision the behavior of the system. In the ternary system (Pb+². Cu+², Na+), hte nets trained from the binary data set and with the inclusion of all the experimental data of the ternary system, the gotten results had been satisfactory, because they had presented errors near by 2% to 6%. Artificial the Neural Nets had not presented predictive capacity to describe the balance in the process of ionic exchange. However, the nets present an advantage in relation the Law of the Action of the Masses, to allow that the compositions of balance of the resin are calculated explicit. / Na maioria das aplicações do processo de troca iônica na indústria química estão presentes várias espécies iônicas que competem entre si pelos sítios ativos do trocador iônico. Portanto, o projeto destes sistemas requer uma análise dos coeficientes de seletividade dos íons presentes na solução que determina a influência do processo de separação. Os dados de equilíbrio de processos de troca iônica geralmente são descritos pela Lei da Ação das Massas, pois nesta abordagem são considerados as não-idealidades das fases aquosa e sólida. O cálculo de Equilíbrio em sistemas de troca iônica em sistemas multicomponentes requer a resolução de um sistema de equações não lineares, e dependendo do número de espécies envolvidas pode-se requerer um elevado tempo computacional. Uma alternativa à modelagem convencional é o emprego das Redes Neurais Artificiais. Dentro deste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a aplicação das Redes Neurais Artificiais na modelagem dos dados binários e ternários de equilíbrio em sistemas de troca iônica, e também avaliar a viabilidade de aplicar as Redes Neurais Artificiais na predição dos dados de equilíbrio dos sistemas ternários a partir de informações dos sistemas binários. Para avaliar a eficiência das Redes Neurais Artificiais na descrição dos dados de equilíbrio de sistemas de troca iônica, os resultados obtidos foram comparados com os valores calculados pela aplicação da Lei da Ação das Massas. Foram utilizados dois conjuntos de dados experimentais de troca iônica. O primeiro conjunto era constituído pelos sistemas binários e ternários dos íons sulfato, cloreto e nitrato e como trocador iônico a resina AMBERLITE IRA 400, com concentração total de 0,2N a 298K e foram obtidos por SMITH e WOODBURN (1978). O segundo conjunto era constituído dos dados binários e ternários dos íons de chumbo, cobre e sódio e como trocador iônico a clinoptilolita, com concentração 0,005 eq/L e temperatura de 303K, obtidos por FERNANDEZ (2004). Os dados de entrada da rede foram a composição dos íons em solução e de saída foram a composição da resina. Efetuou-se o treinamento de diversas estruturas de RNAs. Foram testadas diferentes arquiteturas variando o número de neurônios da camada de entrada e da camada oculta. O número de neurônios da camada de entrada variou de 2 até 20 e da camada oculta de 1 até 2, buscando sempre uma estrutura com o menor valor da função objetivo. Os métodos Powell e Simplex foram utilizados para determinar os pesos da rede. A Lei da Ação das Massas mostrou-se eficiente na descrição dos seguintes sistemas binários: SO42--NO3-, SO42--Cl- e NO3--Cl- Pb2+-Na+, Cu2+-Na+, entretanto, os resultados para o sistema Na+-Pb2+ não foram satisfatórios. Na modelagem dos dados binários as Redes Neurais Artificiais se mostraram eficientes em todos os casos investigados. Na predição do sistema ternário a Lei da Ação das Massas mostrou-se eficiente somente para os sistemas SO42--NO3-, SO42--Cl- e NO3--Cl-. Na predição dos dados de equilíbrio ternário para os dois sistemas avaliados, empregando as Redes neurais Artificiais a partir dos dados binários gerados pela Lei da Ação das Massas, não se mostrou eficiente. No sistema ternário (SO42-,NO3-,Cl-) as Redes Neurais Artificiais treinadas com o conjunto de dados binários e com a inclusão de dados experimentais ternários de equilíbrio (três e sete dados) conseguiram representar com precisão o comportamento do sistema. No sistema ternário (Pb+2,Cu+2,Na+), as redes treinadas a partir do conjunto de dados binários e com a inclusão de todos os dados experimentais do sistema ternário, os resultados obtidos foram satisfatórios, pois apresentaram erros na faixa de 2% a 6%. As Redes Neurais Artificiais não apresentaram capacidade preditiva de descrever o equilíbrio no processo de troca iônica. Entretanto, as redes apresenta uma vantagem em relação a Lei da Ação das Massas, permitir que sejam calculados explicitamente as composições de equilíbrio da resina.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcia Mantovani Pederssetti.pdf: 917281 bytes, checksum: 50ba8dd14f7101247d812d9fdf8375a6 (MD5) Previous issue date: 2008-12-08 / Currently it is possible to observe a great interest in the consumption of canola oil due to medical and nutritionist indication as a functional food for people who are interested in a healthy diet, for the reason of its excellent composition of fatty acid. The most common employed process to the canola oil extraction is the use of organic solvents, normally it is used the n-hexane that is toxic, flammable, coming from non-renewable source and hazardous to the employees health. Pharmaceutical products, food and cosmetics can be got with the use of a solvent in the supercritical phase with the advantage of using non-toxic solvents and of working on very relatively low temperatures, being easily separated of the final product due to its high volatility, resulting in higher increase and selectivity to the ones found in the conventional processes. This work had as objective to study the behavior of canola solubility by using supercritical CO2 and pressurized n-propane in different experimental conditions and comparing to the conventional extraction. The operational conditions by using the supercritical CO2 as a solvent were: the temperatures of 40, 50 e 60 ºC and pressure of 20, 22,5 e 25 MPa. For the npropane solvent were established temperatures of 30, 45 e 60 ºC and pressure of 8, 10 e 12 MPa. The experimental planning applied on this study was the Factorial Planning with a central point of the type 22. The extracted samples in the different operational conditions were submitted to the oxidative stability analysis through the techniques of Exploratory Differential Calorimeter. It was accomplished the protein analysis of a bran. It was also accomplished a mathematical model through of a second order empirical model and the model of Sovová, to the experimental data obtained in the extraction with CO2 e n-propane. The results for the extraction by using the CO2 as a solvent have shown that the canola oil is more soluble in low temperature and high-pressure conditions. For the pressurized n-propane solvent, the best mass increase has occurred in the condition of higher temperature and pressure. The time for extraction with the n-propane was considerable shorter when compared to other solvents, being a better solvent to be used in the extraction of the canola oil. The conventional extraction with n-hexane has presented a high increase, even though the extraction has happened within a time of 20 hours, much higher when compared to the time of extraction using the supercritical CO2 and the pressurized n-propane. In the oxidative stability analysis of the oils was observed that the obtained oils within the three methods of extraction presented a good time of oxidative induction. The analysis done with the pies have shown that the values between the solvents CO2 and n-propane form next, just changing from the extracted pies with n-hexane, however the time of extraction with this solvent was higher when compared to the others. The mathematical model of a second order as the Sovová model, applied to the experimental data in the extraction with supercritical CO2 and pressurized n-propane, in all the operational conditions has adjusted to the canola oil. / Nos dias atuais observa-se um grande interesse no consumo do óleo de canola devido à indicação por médicos e nutricionistas como alimento funcional para pessoas interessadas em uma dieta saudável em razão da sua excelente composição de ácidos graxos. O processo mais comumente utilizado para a extração do óleo de canola é a utilização de solventes orgânicos, geralmente é usado o n-hexano que é tóxico, inflamável, provindo de fonte não renovável e perigosa a saúde de funcionários. Produtos farmacêuticos, alimentícios e cosméticos podem ser obtidos através do uso de um solvente na fase supercrítica com as vantagens de se utilizar solventes atóxicos e de se trabalhar a temperaturas relativamente baixas, sendo facilmente separado do produto final, devido a sua alta volatilidade, resultando em rendimento e seletividades superiores aos obtidos nos processos convencionais. Este trabalho teve como objetivo estudar o comportamento da solubilidade da canola, utilizando CO2 supercrítico e n-propano pressurizado, em diferentes condições experimentais e comparar com a extração convencional. As condições operacionais utilizando o CO2 supercrítico como solvente foram: temperaturas de 40, 50 e 60 ºC e pressões de 20, 22,5 e 25 MPa. Para o solvente n-propano foram estabelecidas temperaturas de 30, 45 e 60 ºC e pressões de 8, 10 e 12 MPa. O planejamento experimental utilizado nesse estudo foi o Planejamento Fatorial com ponto central do tipo 22. As amostras de óleo extraídas nas diferentes condições operacionais foram submetidas à análise de estabilidade oxidativa através da técnica de Calorimetria Diferencial Exploratória. Realizou-se também análise de proteína da torta. Foi realizada a modelagem matemática através de um modelo empírico de segunda ordem e do modelo de Sovová, para os dados experimentais obtidos nas extrações com CO2 e n-propano. Os resultados para as extrações utilizando o CO2 como solvente mostraram que o óleo de canola é mais solúvel em condições de baixa temperatura e pressão elevada. Para o solvente npropano pressurizado, o melhor rendimento de massa ocorreu na condição de maior temperatura e pressão. O tempo de extração com n-propano foi consideravelmente menor quando comparado aos outros solventes, se mostrando um melhor solvente a ser utilizado na extração do óleo de canola. A extração convencional com n-hexano apresentou um alto rendimento, no entanto a extração ocorreu em um tempo de 20 horas, muito acima quando comparado ao tempo de extração utilizando o CO2 supercrítico e n-propano pressurizado. Na análise da estabilidade oxidativa dos óleos, observou-se que os óleos obtidos nos três métodos de extração apresentaram um bom tempo de indução oxidativa. As análises de proteína realizadas nas tortas demonstraram que os valores entre os solventes CO2 e npropano foram próximos, diferindo apenas das tortas extraídas com n-hexano, porém o tempo de extração com esse solvente foi maior quando comparado aos demais. O modelo matemático de segunda ordem, assim como o modelo de Sovová, aplicado aos dados experimentais na extração com CO2 supercrítico e n-propano pressurizado, se ajustaram em todas as condições operacionais para a extração do óleo de canola.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Daniel de Paris.pdf: 1546283 bytes, checksum: 247240811bb05711d01415950802a38f (MD5) Previous issue date: 2008-12-16 / Given the potential of Western Paraná region for the production of conventional soybeans, as well as the expansion of organic and transgenic soybeans and the wide availability of biochemical components such as proteins, polysaccharides, lipids, carbohydrates, minerals, vitamins, fiber, lecithin, and others, present in grain, it makes interesting the use as substrates for solid state fermentation (SSF). This process, although not so used industrially as the submerged fermentation (SFm) may be a viable alternative, because it has shown better results in productivity, especially in the cultivation of filamentous fungi and the production of enzymes. The aim of this study was to compare the production of various enzymes using the conventional soybeans, as transgenic and organic substrates by solid state fermentation, using different types of fungi. Were also the characterization of substrates used in fermentation process for the production of the enzymes, evaluation of growth curves of microorganisms and evaluation of optimum conditions for production of enzymes using factorial design. The conventional defatted soybean meal was used as substrate for comparison of enzyme production on raw soybean (grain). Using the fungi Aspergillus niger sp., fermentations were carried out for construction of growth curves of microorganisms and selection of the best conditions for production of the enzyme protease (type of soybean, fermentation of the medium moisture, pH, initial concentration of inoculum, diameter particle of the substrate and time of fermentation). After determining the optimum conditions, the fungi Aspergillus clavatus was used to carry out the fermentation under these conditions, where again the growth curves were constructed in order to compare the enzyme production of different types of fungi. It can by seen a wide variation in the production of different types of enzymes evaluated in this study, the conventional soybean with moisture of 50%, time of 144h of fermentation, concentration of initial inoculum of 4.106 spores/gdw and particle diameter of 0,6 mm the best conditions for production of protease enzyme. The pH of the medium indicated enzymatic activities at different levels, and the highest activities obtained in alkaline medium (pH 9,0). Subsequently, studies were performed to optimize the fermentation medium with the addition of nutrients and pH control, and construction of growth curves of the optimal point using the fungi Aspergillus casiellus, where you can see an increase in the production of protease for fermentation carried out with Aspergillus niger and Aspergillus clavatus. The results of studies showed that the best results were observed in the production of protease, amylase and invertase, and the interesting use of soybean as a substrate to obtain these enzymes by SSF. For the other enzymes, there was a low production using the soybean. / Dado o potencial regional do Oeste do Paraná para a produção de soja convencional, assim como a expansão das sojas orgânica e transgênica e também a ampla disponibilidade de componentes bioquímicos como proteínas, polissacarídeos, lipídios, carboidratos, minerais, vitaminas, fibras, lecitina, dentre outros, presentes no grão, torna-se interessante sua utilização como substratos para a fermentação em estado sólido (FES). Este processo, apesar de não ser tão utilizado industrialmente quanto à fermentação submersa (Fsm), pode ser uma alternativa viável, pois tem apresentado resultados superiores de produtividade, principalmente no cultivo de fungos filamentosos e na produção de enzimas. Assim, o objetivo deste trabalho foi o de comparar a produção de diferentes tipos de enzimas utilizando as sojas convencional, transgênica e orgânica como substratos, por fermentação em estado sólido, utilizando diferentes tipos de fungos. Foram feitas também, a caracterização dos substratos utilizados no processo de fermentação para a produção das enzimas amilase, protease, lipase, celulase e invertase, avaliação das curvas de crescimento dos microrganismos e avaliação das condições ótimas de produção das enzimas utilizando planejamento fatorial. O farelo de soja convencional desengordurado também foi utilizado como substrato, para comparação da produção enzimática em relação à soja bruta (grão). Com a utilização do fungo Aspergillus niger sp., foram realizadas fermentações para construção de curvas de crescimento do microrganismo e seleção das melhores condições de produção da enzima protease (tipo de soja, umidade do meio fermentativo, pH, concentração inicial de inóculo, diâmetro de partícula do substrato e tempo de fermentação). Após a determinação das condições ótimas, o fungo Aspergillus clavatus foi utilizado para a realização da fermentação sob tais condições, onde novamente foram construídas curvas de crescimento, com o intuito de comparar a produção enzimática dos diferentes tipos de fungos. Pode-se observar uma grande variação na produção dos diferentes tipos de enzimas avaliados neste trabalho, sendo a soja convencional com umidade de 50%, tempo de fermentação de 144h, concentração inicial do inóculo de 4.106 esporos/gms e diâmetro de partícula de 0,6 mm as melhores condições para a produção da enzima protease. O pH do meio indicou atividades enzimáticas em diferentes níveis, sendo as maiores atividades obtidas em meio alcalino (pH 9,0). Em seguida, foram realizados estudos de otimização do meio fermentativo com adição de nutrientes e controle de pH, e construção das curvas de crescimento no ponto ótimo utilizando o fungo Aspergillus casiellus, onde pode-se observar um aumento na produção da protease em relação às fermentações realizadas com Aspergillus niger e Aspergillus clavatus. Os resultados obtidos nos estudos mostraram que os melhores resultados foram observados na produção de protease, amilase e invertase, sendo interessante o uso da soja como substrato para a obtenção destas enzimas por FES. Para as demais enzimas, verificou-se uma baixa produção com a utilização da soja.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Graziane Nimet.pdf: 1353692 bytes, checksum: 58189bc7e0667a1191782c8b8899d494 (MD5) Previous issue date: 2009-02-13 / The extraction of oil from greasy seeds is traditionally based in the use of organic solvents. Currently the most used method is the process of extraction by n-hexane. Aiming the obtainment of vegetable oil with higher quality using clean technologies with reduction of oil contamination through solvent and minimizing the damage to the environment is that the technology with fluid pressurized has become one alternative viable to extraction. In this context, the current work has the objective to compare the extraction of the oil in sunflower seeds using the carbon dioxide as solvent in supercritical conditions, the propane in subcritical conditions and the n-hexane. At the beginning, the sunflower seeds were characterized, then went by drying process, crush and sifting and, finally through the extraction process. The experiments were led in temperatures of 40, 50, and 60 °C and pressures of 19, 22 e 25 MPa to carbon dioxide, and temperatures of 30, 45 e 60 ºC and pressures of 8, 10, and 12 MPa to propane. It was considered the effect of the temperature and pressure in the reason of the weight the extracted sunflower oil per weight of solvent used to the different experimental conditions, using a factorial planning 22 with 3 repetitions in the central point. The samples of oil extracted were subordinated to quantification analysis of fatty acids, concentrated of vitamin E (α-tocopherol) and stability oxidative. The pie was analyzed as for its protein content. From the experimental data of the extractions kinetics were tasted the Mathematical models of second order and the Sovová. The results showed that extraction with propane subcritical presented higher rate of extraction when compared to carbon dioxide and to n-hexane, indicating that the propane is a solvent more appropriate to extraction of sunflower oil than the carbon dioxide. The sunflower oil obtained in different experimental conditions didn t present alterations as for the content of fatty acids, however, it was noticed difference in the concentration of vitamin E (α-tocopherol). The samples of oils extracted as in supercritical conditions with carbon dioxide as in subcritical conditions using propane presented better oxidative stability, indicated by the induction time of oxidation than the sample extracted with n-hexane. The pies presented protein contents close independent to the solvent used in the extraction of sunflower oil. The Mathematical modeling of second order and the Sovová model were adapted properly to the experimental data of both solvents. / A extração de óleos de sementes oleaginosas é tradicionalmente baseada no uso de solventes orgânicos. Atualmente o método mais utilizado é o processo de extração por n-hexano. Visando a obtenção de óleos vegetais com maior qualidade utilizando tecnologias limpas com redução de contaminação do óleo pelo solvente e minimizando os danos ao meio ambiente é que a tecnologia com fluidos pressurizados tem se tornado uma alternativa viável de extração. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo comparar a extração do óleo de sementes de girassol utilizando como solventes o dióxido de carbono em condições supercríticas, o propano em condições subcríticas e o n-hexano. Inicialmente as sementes de girassol foram caracterizadas, então passaram por processo de secagem, moagem e peneiramento e finalmente pelo processo de extração. Os experimentos foram conduzidos em temperaturas de 40, 50 e 60 ºC e pressões de 19, 22 e 25 MPa para o dióxido de carbono, e temperaturas de 30, 45 e 60 ºC e pressões de 8, 10 e 12 MPa para propano. Avaliou-se o efeito da temperatura e pressão na razão de massa de óleo extraída por massa de solvente utilizado para as diferentes condições experimentais, usando um planejamento fatorial 22 com 3 repetições no ponto central. As amostras de óleo extraídas foram submetidas a análises de quantificação de ácidos graxos, concentração de vitamina E (α-tocoferol) e estabilidade oxidativa. A torta foi analisada quanto ao seu teor protéico. A partir dos dados experimentais das cinéticas de extrações foram testados os modelos matemáticos de segunda ordem e de Sovová. Os resultados mostraram que extrações com propano subcrítico apresentaram maior taxa de extração quando comparado ao dióxido de carbono e ao n-hexano, indicando que o propano é um solvente mais apropriado para extração do óleo de girassol do que o dióxido de carbono. O óleo de girassol obtido nas diferentes condições experimentais não apresentou alterações quanto ao teor de ácidos graxos, porém, observou-se diferença na concentração de vitamina E (α-tocoferol). As amostras de óleo extraído tanto em condições supercríticas com dióxido de carbono, quanto em condições subcríticas utilizando propano apresentaram melhor estabilidade oxidativa, indicada pelo tempo de indução da oxidação, do que a amostra extraída com n-hexano. As tortas apresentaram teores protéicos próximos independente do solvente empregado na extração do óleo de girassol. O modelo matemático de segunda ordem e o modelo de Sovová ajustaram-se adequadamente aos dados experimentais de ambos os solventes.