Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Sebastião José Cabral Feyo de Azevedo

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-25T04:10:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346923.pdf: 20792678 bytes, checksum: eb28875251556262a18b2acedbf0ddc0 (MD5) Previous issue date: 2016 / A reação química que ocorre entre a hemoglobina e o oxigênio é essencial para a manutenção da homeostase do organismo e sobrevivência das células. Essa reação ocorre em quatro etapas reversíveis e consecutivas, onde o ferro de cada grupo heme que compõe a hemoglobina, reage sequencialmente com quatro moléculas de oxigênio de modo cooperativo. A hemoglobina é uma proteína de extrema importância em processos biológicos vitais, cuja função é transportar gases (oxigênio e dióxido de carbono). No presente trabalho, a oxi-hemoglobina foi obtida a partir da redução da meta-hemoglobina, utilizando o agente redutor ditionito de sódio (Na2S2O4). Esse procedimento foi realizado no ?Laboratório de Neuroengenharia Computacional? (Neurolab/UFSC) em uma coluna cromatográfica composta pela resina Sephadex G-25, por meio do método de cromatografia líquida de filtração em gel de exclusão molecular. A quantificação da oxi-hemoglobina foi verificada pelo método de Drabkin e a reação de desoxigenação foi avaliada no equipamento Stopped Flow Mixer 4000/S (SFM 4000/S) pelo método de mistura rápida com fluxo interrompido. Os resultados experimentais obtidos foram utilizados para determinar as constantes cinéticas de um modelo matemático para a reação de desoxigenação da oxi-hemoglobina por um método de otimização híbrido. Comparou-se os resultados com os do modelo de pseudo primeira ordem e constatou-se que o modelo do presente trabalho não só apresenta um resultado com menor erro com relação ao experimental, quanto possibilita uma análise aprofundada da dinâmica dos compostos intermediários da reação. Foi possível constatar também que não é aceitável a definição de um conjunto de constantes cinéticas absolutos, mas pode-se falar em uma região viável, cujo critério é o ordenamento dos seus valores em ordem crescente (k_4 < k_3 < k_2 < k_1) e k_4 dentro de um intervalo entre 40 a 60 s-1.<br> / Abstract : The chemical reaction involving hemoglobin and oxygen is essential for the maintenance of homeostasis and cell survival. This reaction occurs in four reversible and consecutive steps, where the iron of each group composing the heme group of the hemoglobin reacts sequentially and cooperatively with four oxygen molecules. Hemoglobin is a protein of extreme importance in vital biological processes, whose function is to transport gases (oxygen and carbon dioxide). In this study, the oxyhemoglobin was obtained from the reduction of the methemoglobin using the agent reducing sodium dithionite (Na2S2O4). This procedure was performed in the "Computational Neuroengineering Laboratory" (Neurolab/UFSC) in a chromatographic column composed of the resin Sephadex G-25, using the exclusion molecular liquid chromatography method. The quantification of oxyhemoglobin was verified by the Drabkin method and the deoxygenation reaction was evaluated in the equipment Stopped Flow Mixer 4000/S (SFM 4000/S) by rapid mixing method with stopped flow. The experimental results obtained were used to determine the kinetic constants of a mathematical model for deoxygenation reaction of the oxyhemoglobin using a hybrid optimization method. We compared the results with the model of pseudo first order and it is found that the model of the present work not only presents a result with smaller error comparing with the experimental one, as well allows a thorough analysis of the dynamics of the intermediates of the reaction. It was possible observe also that it is not acceptable the definition of a set of kinetic absolute constants, but can think in a feasible region, whose criterion is the ordering of the values in crescent order (k_4 < k_3 < k_2 < k_1) e k_4 and within a range of 40 a 60 s-1.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341908.pdf: 3852322 bytes, checksum: d75a2a7fa60fd9f4c726b8fb0d496186 (MD5) Previous issue date: 2016 / Ao longo dos últimos anos estudos têm sido feitos na área de produção de polímeros híbridos orgânico-inorgânicos, de modo ampliar as propriedades e, consequentemente, a gama de aplicações desses materiais. O foco principal está na combinação das propriedades dos polímeros orgânicos e inorgânicos para que funcionem com sinergismo como um só material, visando aplicações de grande necessidade, como por exemplo revestimentos protetores. O presente trabalho teve como objetivo fundamental desenvolver polímeros híbridos orgânico-inorgânicos, caracterizar suas propriedades, compreender sua estrutura química e testar seu desempenho como revestimento em substratos metálicos. Os polímeros foram sintetizados por meio da técnica de polimerização em solução utilizando duas rotas de síntese: reticulação por hidrossililação (com auxílio de catalisador metálico) e hidrossililação com pré-polimerização da fração orgânica (com auxílio de iniciador radicalar). Os materiais sintetizados foram caracterizados e as estruturas químicas determinadas. Os melhores resultados foram obtidos para os produtos das reações em que aplicou-se 60% de fração orgânica e 40% de inorgânica, com duração de 48 h. Obtiveram-se polímeros híbridos orgânico-inorgânicos de classe I. Pelo método de síntese com catalisador metálico as moléculas orgânicas foram imobilizadas em uma rede inorgânica, reticulada por reação de desidrogenação, com raros sinais de interação das ligações CH2 com Si-H. E, pela síntese com catalisador metálico e iniciador radicalar houve a formação de rede semi-IPN, em que a rede inorgânica sofreu reação de desidrogenação e a interação entre as fases ocorreu por meio de ligações entre os hidrogênios metínicos do polímero orgânico formado e ligações N-H da fração inorgânica. Não foi possível identificar sinais claros de ocorrência da reação de hidrossililação para nenhuma das rotas, indicando que o catalisador empregado não foi eficiente para a reação. Por último, os materiais sintetizados foram aplicados como revestimento em substratos metálicos e apresentaram total aderência. A presença de poliestireno não mudou o comportamento dos revestimentos, que apresentaram desempenho semelhante ao polissilazano puro, indicando que os polímeros híbridos desenvolvidos proporcionam bons resultados para aplicação como revestimentos em substratos metálicos.<br> / Abstract : Over the last few years studies have been made in the production area of hybrid organic-inorganic polymers in order to expand the properties and, thus, the range of applications of these materials. The main focus is the combination of properties of organic and inorganic polymers to work in synergism as a single material, aiming great needs of applications, such as protective coatings. This study had as main objective to develop hybrid organic-inorganic polymers and then characterize their properties, understand their chemical structure and test their performance as protective coatings on metal substrates. The polymers were synthesized by solution polymerization technique using two different synthesis routes: crosslinking through hydrosilylation (with metal catalyst) and hydrosilylation with prepolymerization of the organic fraction (with radical initiator). The synthesized materials were characterized and their chemical structures were determined. The best results were obtained for the reaction products in which 60 % of organic fraction and 40 % of inorganic were applied, with duration of 48 h. It was obtained hybrid organic-inorganic polymers of class I. By the method of synthesis with metal catalyst the organic molecules were immobilized in an inorganic network, crosslinked by dehidrogenation reaction, with rare signs of CH2 to Si-H bonds. And, in the synthesis with metal catalyst and radical initiator there was the formation of a semi-IPN network, in which the inorganic network suffered dehidrogenation reaction and the phases interaction occurred by means of bonds between methinic hydrogens from formed organic polymer bonds and N-H bonds from inorganic fraction. It was not possible to identify clear signs of occurrence of the hydrosilylation reaction to any of the routes, indicating that the catalyst employed was not effective for the reaction.Finally, the synthesized materials were applied as coatings on metal substrates and had great adhesion. The presence of polystyrene has not changed the coatings profile, which had similar performance to pure polysilazane, indicating the developed hybrid polymers provide good results for application as coatings on metallic substrates.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:14:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345244.pdf: 2516360 bytes, checksum: 2039836060fe90bd38f5cc0c073cdd58 (MD5) Previous issue date: 2016 / A utilização de microalgas é crescente em diversas áreas de estudo por sua grande variedade e características. Neste contexto, a secagem é uma etapa importante na produção da biomassa de microalgas, pois permite a obtenção de um produto estável e estocável para posterior processamento. Com esta motivação, foi proposto um estudo acerca do processo de secagem da biomassa da espécie Scenedesmus acuminatus pela técnica de leito de jorro. Diferentes vazões de alimentação da biomassa (0,25, 0,45, 0,60 e 0,80 mL min-1) foram testadas com a temperatura do ar de secagem a 60 ºC. A modelagem fenomenológica e simulação foi realizada em um primeiro momento considerando os aspectos da fluidodinâmica do ar de secagem em estado estacionário. Em um segundo passo, adicionou-se de forma acoplada e transiente os fenômenos de transferência de calor e massa referentes à secagem. Os resultados experimentais permitiram avaliar a pertinência do modelo. Vários modelos de isotermas foram ajustados aos dados experimentais, sendo que o modelo que melhor representou esses dados foi de Oswin modificado, apresentando coeficiente de determinação igual a 0,989. A modelagem fenomenológica e simulação realizada reproduziram de forma adequada o comportamento obtido no estudo experimental, resultando nos perfis de velocidade, pressão, umidade e temperatura. Com os resultados experimentais e as simulações realizadas, nota-se que uma quantidade de sólido seco é sempre acumulada na câmara de secagem até que a alimentação seja encerrada. O produto final apresentou umidade média na faixa de 5,37 a 7,3 % em base seca que se situa na faixa permitida comercialmente. No âmbito das condições testadas, a alimentação de 0,80 mL min-1 gerou melhores desempenhos no secador, com eficiência da massa de sólido recuperado (58,27 %).<br> / Abstract : The use of microalgae is increasing in several study areas due to its great variety and characteristics. In this context, drying is an important step in the production of microalgae biomass, since it allows obtaining a stable product and storage for further processing. With this motivation, we propose a study of the drying process of microalgae Scenedesmus acuminatus by spouted bed technique. Different biomass feed flow rates (0.25, 0.45, 0.60 and 0.80 mL min-1) were tested with the temperature of the drying air at 60 °C. The phenomenological modeling and simulation was performed at first considering the aspects of fluid dynamics of the drying air in steady state. In a second step, it was added and transiently coupled heat and mass transfer phenomena related to drying. The experimental results allowed us to evaluate the relevance of the model. Several models isotherms were fitted to experimental data, and the model that best represented the data was modified Oswin, with coefficient of determination equal to 0.989. The phenomenological modeling and simulation performed correctly reproduced the behavior obtained in the experimental study, resulting in profiles of velocity, pressure, humidity and temperature. With the experimental results and the simulations carried out, it is noted that an amount of dry solid is always accumulated in the drying chamber until the feed is closed. The final product presented average humidity in the range of 5.37 to 7.3 % on a dry basis, which is in the commercially permissible range. Under the conditions tested, the feed of 0.80 mL min-1 generated better performances in the dryer, with efficiency of the recovered solid mass (58.27 %).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345246.pdf: 3833045 bytes, checksum: 35d80aaf8c01e7907f32f268d7c127d3 (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : In this work, answers to some gaps found in the literature on the field of process intensification in microfluidic devices were proposed. The behavior of a carbon-based composite photocatalyst, specifically a composite of TiO2 and graphene, immobilized on the inner walls of a microchannel reactor, was evaluated and compared with a system containing pristine TiO2. Additionally, a comprehensive computational simulation was performed, based on fundamental physics of semiconductors and considering the coupling of radiation distribution, fluid flow, mass transport and chemical reactions. Moreover, a numerical study was carried out aiming to determine optimal photocatalytic film thicknesses for different illumination mechanisms (backside illumination, BSI, and front-side illumination, FSI) as a function of relevant operational variables and parameters, namely the incident irradiation, the apparent first-order reaction constant, the effective diffusivity and the absorption coefficient. Finally, the possibility of numerically predict the effect of wall wettability on gas-liquid flow pattern developed in microfluidic devices was investigated.<br> / Dispositivos microfluídicos são baseados em microcanais nos quais o diâmetro efetivo é da ordem de centenas de micrômetros, resultando em elevada razão área/volume. Embora um considerável avanço tenha sido observado nessa área nas últimas décadas, resultando, inclusive, em aplicações industriais comercialmente disponíveis, ainda há importantes questões em aberto. Neste trabalho, respostas a algumas dessas questões foram propostas. Em particular, procurou-se determinar o comportamento de dispositivos microfluídicos aplicados à intensificação de processos fotocatalíticos considerando um fotocatalisador compósito (especificamente um compósito de dióxido de titânio e grafeno) imobilizado nas paredes internas. Tal sistema foi, então, comparado a um equivalente no qual dióxido de titânio puro foi imobilizado. As partículas de dióxido de titânio e do compósito de dióxido de titânio-grafeno foram depositadas por meio de um método térmico. Suspensões de TiO2 e TiO2- grafeno foram preparadas e injetadas ao longo de microcanais de chips microfluídicos comerciais construídos com vidro borossilicato. Os dispositivos foram, então, tratados termicamente para promover a evaporação do solvente (água) e a deposição do fotocatalisador nas paredes internas. O processo foi realizado ciclicamente para promover a formação de múltiplas camadas. A evolução da deposição foi avaliada pelo monitoramento dos perfis óticos dos sistemas. Azul de metileno foi usado como reagente modelo em ensaios de fotodegradação. Ensaios preliminares permitiram determinar o efeito dos fenômenos de adsorção e fotólise sobre o comportamento global. Nos experimentos de reação fotocatalisada observou-se que uma maior velocidade de reação inicial foi obtida no microrreator contendo fotocatalisador composto (TiO2-GR) imobilizado nas paredes internas, mas ambos os sistemas (TiO2 e TiO2- GR) exibiram velocidades de reação similares quando o estado estacionário foi alcançado. Verificou-se que a taxa de descolorização do azul de metileno no chip microfluídico foi, aproximadamente, uma ordem de magnitude maior que aquela reportada em sistemas macroscópicos equivalentes em condições experimentais similares. Além disso, investigou-se, neste trabalho, a possibilidade de avaliar teoricamente o comportamento de sistemas microfluídicos aplicados a processos fotocatalíticos com base na física fundamental de semicondutores, bem como a possibilidade de modelar computacionalmente os fenômenos acoplados (distribuição de intensidade luminosa, escoamento, transporte de massa e reação química) que ocorrem em reatores de microcanais (provendo uma estimativa para o desempenho do reator, dos pontos de vista global e local). O modelo computacional foi validado com os resultados experimentais. Na sequência, o modelo computacional foi aplicado para a predição da melhor espessura para o filme fotocatalítico imobilizado nas paredes internas de dispositivos microfluídicos em diferentes condições de iluminação (backside illumination, BSI, e front- side illumination, FSI) como função de variáveis operacionais e parâmetros relevantes, nomeadamente a irradiação incidente, a constante de velocidade de reação aparente de pseudo-primeira ordem, a difusividade efetiva e o coeficiente de absorção do fotocatalisador. Finalmente, a possibilidade de predizer numericamente o efeito da molhabilidade da parede sobre padrões de escoamento multifásicos desenvolvidos em microcanais foi avaliada. Tal modelo computacional pode ser utilizado como fonte de informação prévia sobre o impacto de diferentes propriedades do filme fotocatalítico na morfologia interfacial de escoamento gás-líquido em microrreatores fotoquímicos. Em particular, escoamentos gás-líquido isotérmicos (Taylor e estratificado) foram avaliados através do modelo volume of fluid (VOF). Microcanais com condições limites de hidrofilicidade e hidrofobicidade foram investigados tomando-se como base um referencial experimental disponível na literatura. Um estudo preliminar detalhado foi conduzido para a determinação da malha computacional ótima, capaz de permitir modelagem adequada do filme líquido formado entre as cavidades de gás e a parede sólida, no caso de Taylor flow. Os resultados numéricos foram comparados com dados experimentais (comprimento máximo de cavidade e área de cavidade, para o caso de Taylor flow, e espessura do filme gasoso no caso de escoamento estratificado) e algumas correlações disponíveis (comprimento máximo de cavidade e perda de carga por cavidade) e boa concordância foi observada. Nas mesmas condições de alimentação, o modelo foi capaz de captar os diferentes padrões de escoamento gás-líquido esperados quando o ângulo de contato da parede foi variado. Portanto, tal modelo computacional pode ser utilizado em estudos de scale out com o objetivo de projetar e otimizar reatores compactos modulares baseados na tecnologia de microcanais nos quais escoamento multifásico, particularmente gás e líquido, é estabelecido. Discussões acerca das limitações e de propostas futuras referentes ao desenvolvimento deste trabalho também são apresentadas.

FARIAS, F. E. M. Produção de hidrocarbonetos através da síntese de Fischer-Tropsch utilizando catalisadores bimetálicos de Fe/Co dopados com K e Cu. 2012. 172 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T18:08:06Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_femfarias.pdf: 5826838 bytes, checksum: d85d48c337283243ffda75f40b2a7892 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T18:08:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_femfarias.pdf: 5826838 bytes, checksum: d85d48c337283243ffda75f40b2a7892 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-18T18:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_femfarias.pdf: 5826838 bytes, checksum: d85d48c337283243ffda75f40b2a7892 (MD5) Previous issue date: 2012-08-17 / The reaction of Fischer-Tropsch synthesis has received great attention for its application in technology and science. This interest is associated with conversion of natural gas into high quality liquid products (gasoline and diesel) and high added value. In the present paper describes the methodology employed in the synthesis and characterization of bimetallic catalysts with high levels of the active phase of iron and cobalt, used in the synthesis of Fischer-Tropsch, supported on silica promoted with potassium and copper with different ratios on a molar basis. The use of iron catalysts used in the Fischer-Tropsch synthesis has been studied by many researchers, the results have shown that these have a satisfactory performance in the production of liquid fuels. However, studies have shown that cobalt catalysts are most effective in producing long-chain hydrocarbons and linear with respect to iron. However, the cobalt-based catalysts are more expensive compared to iron. A cost / benefit ratio has to be reached in the manufacture of catalysts which have such an optimization of production of synthetic fuels of high molecular weight inexpensively with the catalyst. The intention with this discussion, identify possible pathways for the development of more active and selective catalysts, varying the composition of the promoter structure for purposes of optimizing the distribution of products (diesel and grease). The reaction was conducted in a reactor bed of mud. The study followed an experimental planning factorial central square and the results were analyzed based on the methodology of the analysis of response surfaces. The effects of different operating conditions (temperature and pressure) and different concentrations of potassium and copper in the distribution of liquid based on the chromatograms were compared, average carbon number (Nn). Before the tests with the bimetallic catalysts (Fe / Co) doped with different concentrations of potassium and / or copper, it was a better relationship between the metals (K, Cu) for the synthesis of a more efficient catalyst (50Fe/50Co/12K/5Cu/139SiO2). Since the goal of this formulation bimetallic take advantage of possible synergistic effects between the two metals (Fe / Co) and its structural promoters. / A reação de síntese de Fischer-Tropsch tem merecido grande atenção pela sua aplicação no âmbito tecnológico e científico. Este interesse está associado à conversão do gás natural em produtos líquidos de alta qualidade (gasolina e diesel) e elevado valor agregado. No presente trabalho é descrito a metodologia empregada na síntese e caracterização de catalisadores bimetálicos, com alto teor da fase ativa de ferro e cobalto, usados na síntese de Fischer-Tropsch, suportados em sílica promovidos com potássio e cobre com diferentes proporções em base molar. O uso de catalisadores de ferro utilizados na síntese de Fischer-Tropsch tem sido estudado por muitos pesquisadores, os resultados têm mostrado que estes possuem um desempenho satisfatório na produção de combustíveis líquidos. Entretanto, pesquisas mostram que os catalisadores de cobalto são mais eficientes na produção de hidrocarbonetos de cadeia longa e linear em relação ao ferro. Contudo, catalisadores a base de cobalto são mais caros comparados aos de ferro. Uma relação custo/benefício tem que ser atingida na fabricação de catalisadores de tal forma que tenhamos uma otimização da produção de combustíveis sintéticos de elevado peso molecular sem muitos gastos com o catalisador. Pretende-se com esta discussão, identificar possíveis vias para o desenvolvimento de catalisadores mais ativos e seletivos, variando a composição do promotor estrutural para fins de otimizar a distribuição dos produtos (diesel e graxa). A reação foi conduzida em um reator de leito de lama. O estudo seguiu um planejamento experimental do tipo fatorial quadrado com ponto central e os resultados foram analisados baseados na metodologia de análises de superfícies de respostas. Os efeitos das diferentes condições operacionais (temperatura e pressão) e dos diferentes teores de potássio e cobre na distribuição dos produtos líquidos foram comparados baseados nos cromatogramas, número médio de carbono (Nn). Diante dos testes realizados com os catalisadores bimetálicos (Fe/Co) dopados com diferentes teores de potássio e/ou cobre, chegou-se a uma melhor relação entre os metais (K,Cu) para síntese de um catalisador mais eficiente (50Fe/50Co/12K/5Cu/139SiO2). Sendo que o objetivo desta formulação bimetálica, obter vantagens de possíveis efeitos sinergéticos entre os dois metais (Fe/Co) e seus promotores estruturais.

SANTOS, T. M. dos. Influência de nanocristais de celulose sobre as propriedades de filmes de gelatina de resíduos de tilápia. 2012. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-01-18T12:25:12Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_tmsantos.pdf: 2245167 bytes, checksum: ff07eb058fd68227f2c8b257e44ee462 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-02-08T17:50:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_tmsantos.pdf: 2245167 bytes, checksum: ff07eb058fd68227f2c8b257e44ee462 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-08T17:50:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_tmsantos.pdf: 2245167 bytes, checksum: ff07eb058fd68227f2c8b257e44ee462 (MD5) Previous issue date: 2012 / Currently the studies about biodegradable materials and waste recovery are increasing, due to need to preserve natural resources and other issues related to sustainability. The objective of this work is to develop biodegradable films from tilapia waste gelatin and cellulose nanocrystals (CN). The formulation of the film was made with 9.6% fish gelatin, glycerol 25% (on dry basis) and varying the amount of nanocrystals from linter pulp at concentrations of 0, 5, 10 and 15% (on a dry basis) and the use of ultrasonic treatment (US) in the preparation of films. The films were obtained by casting and characterized with respect to water vapor permeability (WVP), mechanical properties (tensile strength, elongation and elastic modulus), thermal properties (DSC), optical properties, color stability, morphology (SEM) and hydrophilicity by contact angle. The obtained films are presented in good shape, homogeneous and manageable, with good transparency and moisture content between 12.5 and 20.7%, which decreased significantly with adding CN. Cellulose nanocrystals were effective in reducing the permeability, substantially decreasing WVP with use of 10% CN and US, and 15% of NC with US and without US. The addition of CN increased tensile strength from 5% CN and with a small decrease in concentration of 15%. The elastic modulus increased at 15% with US. There was no significant effect with the addition of NC and use of US at elongation of films and no effects in opacity of films. The use of ultrasound has improved barrier to water vapor and elastic modulus, and it did not has significant influence on the properties of tensile strength, elongation and opacity. The images obtained by scanning electron microscopy showed structures originating from gelatin, possibly by presence of minerals or crystal structures of collagen in the process of obtaining gelatin or films, and processes with storage time. The DSC analysis showed possible phenomena of gelatin melting or other thermal processes simultaneously in the first cycle, and thermal processes in the second cycle, which can be associated with glass transition of gelatin. These events were not influenced significantly by CN content and use of US, but were heavily influenced by storage time of films. These showed little color intensity, which was further enhanced by the amount of CN and did not vary significantly with time, indicating that colors of the films were stable. Contact angle analysis have shown that CN did not decrease the hidrofilicity of films. The best film obtained for application to food products was 10% with NC and use of ultrasound due to better barrier to water, improved mechanical properties and the same transparency. / Atualmente é crescente o número de pesquisas sobre materiais biodegradáveis e aproveitamento de resíduos, devido à necessidade de preservação dos recursos naturais e outras questões ligadas à sustentabilidade. O objetivo do trabalho foi desenvolver filmes biodegradáveis a partir de gelatina obtida de resíduos de tilápia adicionados de nanocristais de celulose (NC). A formulação do filme foi feita com 9,6% de gelatina de peixe e 25% de glicerol (em base seca) variando a quantidade de nanocristais de celulose de línter nas concentrações de 0, 5, 10 e 15% (em base seca) com uso ou não de ultrassom (US) na preparação do filme. A gelatina foi obtida de resíduos de carne mecanicamente separada (CMS) de tilápia. Os filmes foram obtidos por casting e caracterizados quanto à permeabilidade a vapor de água, propriedades mecânicas de resistência à tração, elongação e módulo elástico, propriedades térmicas (DSC), ópticas, de estabilidade pela cor, morfológicas (MEV) e de hidrofilicidade a partir do ângulo de contato. Os filmes obtidos se apresentaram com boa aparência, homogêneos e manuseáveis, com boa transparência e com umidade entre 12,5 e 20,7%, diminuída significativamente com a adição de NC. Os nanocristais de celulose utilizados foram efetivos para reduzir a permeabilidade ao vapor de água (PVA), a qual foi reduzida significativamente com a utilização de 10% de NC e uso de ultrassom, e com 15% de NC com e sem US. A adição de NC incrementou a resistência à tração e módulo a partir de 5% com um pequeno decréscimo na concentração de 15%, e o aumentando o módulo elástico a 15% de NC com ultrassom. Não houve efeito significativo com a adição de NC e uso de US na elongação dos filmes e nem na opacidade. O uso de ultrassom melhorou a barreira ao vapor de água, módulo elástico e não influenciou significativamente as propriedades de tração, elongação e opacidade. As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura apresentaram aglomerados, possivelmente pela presença de minerais ou estruturas cristalinas de colágeno residuais do processo de hidrólise para obtenção da gelatina ou dos filmes, além de processos com o tempo de armazenamento. As análises de DSC mostraram possíveis fenômenos de fusão da gelatina e outros processos térmicos simultâneos no primeiro ciclo, além de processos térmicos no segundo ciclo que podem estar associados à transição vítrea, os quais não foram influenciados expressivamente pelo teor de NC e pelo uso de US, porém foram bastante influenciados pelo tempo de armazenamento dos filmes. Estes apresentaram pequena intensidade de cor que foi mais intensificada com a quantidade de nanocelulose e não variou de forma expressiva com o tempo, indicando que os filmes apresentaram cor estável. O ângulo de contato revelou que a NC não interferiu na hidrofilicidade dos filmes. O melhor filme obtido para aplicação em alimentos foi o com 10% de nanocelulose e utilização de ultrassom por apresentar melhor barreira à água e melhores propriedades mecânicas, não interferindo na transparência dos filmes.

BARROS JUNIOR, A. F. Estimação de parâmetros, modelagem e simulação da síntese de Fischer-Tropsch em reator tubular de leito fixo com catalisador de cobalto. 2013. 116 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013 / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-05-14T17:23:56Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_afbarrosjunior.pdf: 2471273 bytes, checksum: 2338c3dbd1379838047138dd12f24deb (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-05-21T18:03:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_afbarrosjunior.pdf: 2471273 bytes, checksum: 2338c3dbd1379838047138dd12f24deb (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-21T18:03:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_afbarrosjunior.pdf: 2471273 bytes, checksum: 2338c3dbd1379838047138dd12f24deb (MD5) Previous issue date: 2013-03-01 / In this work, the reaction of the Fischer-Tropsch synthesis, which may be understood as a polymerization between the gases carbon monoxide and hydrogen, mixture known as synthesis gas, with the formation of paraffinic and olefinic hydrocarbons, occurs under heterogeneous catalysis, where those of cobalt appear as the most promising when you want to produce hydrocarbon fractions commercially more favorable, such as gasoline, diesel and waxes. The reaction is already perceived as an alternative to petroleum, since the synthesis gas is generated from other sources, notably natural gas. The knowledge of the reaction is still essentially experimental, and there are no specific mechanisms that explain precisely the formation of the products and their distribution over a range of hydrocarbons. This work performs initial parameter estimation, framed in a kinetic modeling, which seek to explain the development of the reaction and the formation of paraffins and olefins in tubular fixed bed reactors with cobalt catalyst. In possession of the parameters, we tried to one better suited to reality modeling of reactor operation, with the use of equations for mass transfer and heat. These simulations were later subjected to a statistical analysis to determine the most significant variables for the reaction. / A reação de síntese de Fischer-Tropsch, que pode ser compreendida como uma polimerização entre os gases monóxido de carbono e hidrogênio, mistura conhecida por gás de síntese, com a formação de hidrocarbonetos parafínicos e olefínicos, ocorre na presença de catalisadores heterogêneos, onde aqueles de cobalto aparecem como os mais promissores quando se deseja produzir frações de hidrocarbonetos comercialmente mais favoráveis, como gasolina, diesel e graxas. A reação já é encarada como alternativa ao petróleo, pois o gás de síntese é gerado a partir de outras fontes, notadamente o gás natural. O conhecimento da reação ainda é fundamentalmente experimental, e não existem mecanismos específicos que expliquem com exatidão a formação dos produtos e sua distribuição ao longo de uma faixa de hidrocarbonetos. Esse trabalho realiza inicialmente uma estimação de parâmetros, enquadrados em uma modelagem cinética, que procuram explicar o desenvolvimento da reação e a formação das parafinas e olefinas em reatores tubulares de leito fixo com catalisadores de cobalto. De posse dos parâmetros, procurou-se um modelo matemático mais adequado à operação do reator tubular, com a utilização de equações para a transferência de massa e de calor. Essas simulações foram submetidas posteriormente a uma análise estatística para a determinação de variáveis mais significativas para a reação.

NOGUEIRA, K. A. B. Estudo da adsorção de biomoléculas (Albumina de soro bovino e Lisozima) em materiais mesoporosos. 2016. 65 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-04-10T18:12:56Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_kabnogueira.pdf: 2269829 bytes, checksum: 47723af91c2d6587c7cf897a0d30d9a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-12T16:27:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_kabnogueira.pdf: 2269829 bytes, checksum: 47723af91c2d6587c7cf897a0d30d9a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-12T16:27:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_kabnogueira.pdf: 2269829 bytes, checksum: 47723af91c2d6587c7cf897a0d30d9a0 (MD5) Previous issue date: 2016-09-09 / The adsorption of proteins on solid surfaces has application in many different fields such as biomedicine, biomolecule separation, effluent treatment. This study investigates the adsorption of two biomolecules (bovine serum albumin - BSA and lysozyme - LYS) on mesoporous materials obtained from two different sources, a layered double hydroxide and a mesoporous silica. In the first part of this study , HDL (layered double hydroxide) was synthesized through the coprecipitation method using two different types of metals, zinc (Zn-Al) and magnesium (Mg-Al). The adsorption of BSA was evaluated in batch system to check the influence of the buffer solution, the contact time and the initial concentration. Experiments fixed bed were also performed to evaluate the dynamics of adsorption of BSA in HDL as well as regeneratable material. The maximum amount of adsorbed BSA was in 50mM sodium acetate buffer at pH 4.8 (the isoelectric point of the protein) to the Mg-Al LDH and 50mM MES buffer at pH 6.7 to the Zn-Al LDH. For Langmuir and Langmuir-Freundlich models we got 338.74 mg g-1 and 346.54 mg g-1 for Zn-Al LDH and 196.12 and 197.80 mg g-1 for Mg-Al LDH respectively. The results indicate that for the double lamellar hydroxides the charge density of the Zn-Al LDH with the contributions of other interactions such as hydrogen bonding or Van der Waals interaction promotes the better adsorption in 50mM MES pH 6.7 buffer of serum albumin bovine. In the second part of the SBA-15 material was synthesized by hydrothermal method with the addition of the componente 1,3,5-trimethylbenzene (TMB) and used in adsorption of biomolecules dissolved in solutions with different concentrations of sodium chloride. The maximum amount of BSA was adsorbed in 50mM sodium acetate buffer at pH 4.8 (the isoelectric point of the protein) and the LYZ was adsorbed in 50mM Tris HCl buffer at pH 10. The Langmuir model obtained 403.63 mg.g -1 for adsorption of BSA and 677.93 mg g-1 for adsorption of LYS. For adsorption results with LYZ revealed the occurrence of precipitation due to the phenomenon of "salting-out" when there is addition of salt to the solution and thus the reduction in protein adsorption capacity of the material. / A adsorção de proteínas em superfícies sólidas tem sua aplicação em diversos campos tais como: biomedicina, separação de biomoléculas, tratamento de efluentes. O presente trabalho investiga a adsorção de duas biomoléculas – modelo (albumina de soro bovino – BSA e lisozima – LYS) em materiais mesoporosos obtidos de duas fontes diferentes, um hidróxido duplo lamelar e uma sílica mesoporosa. Na primeira parte do trabalho foi sintetizado HDL (hidróxido duplo lamelar) através do método de coprecipitação utilizando dois diferentes tipos de metais, zinco (Zn-Al) e magnésio (Mg-Al). A adsorção de BSA foi avaliada em batelada para verificar a influência da solução tampão, o tempo de contato e a concentração inicial. Experimentos em leito fixo também foram realizados para avaliar a dinâmica de adsorção da BSA em HDL como também a regenerabilidade do material. A máxima quantidade de BSA adsorvida foi em tampão acetato de sódio 50mM no pH 4,8 (ponto isoelétrico da proteína) para o HDL Mg-Al e tampão MES 50mM no pH 6,7. Para os modelos de Langmuir e Langmuir-Freundlich obtivemos 338,74 e 346,54 mg.g-1 para o HDL Zn-Al e 196,12 e 197,80 mg.g-1 para o HDL Mg-Al respectivamente. Os resultados indicam que para os hidróxidos duplo lamelares a densidade de carga do HDL Zn-Al com as contribuições de outras interações como ligação de hidrogênio ou interação de Van der Waals favorece a pH 6,7 do tampão MES 50mM a adsorção de albumina de soro bovino. Na segunda parte o material SBA-15 foi sintetizado pelo método hidrotérmico com a adição do componente 1,3,5 trimetilbenzeno (TMB) e utilizado na adsorção de biomoléculas dissolvidas em soluções com diferentes concentrações de cloreto de sódio. A máxima quantidade de BSA adsorvida foi em tampão acetato de sódio 50mM no pH 4,8 (ponto isoelétrico da proteína) e para a LYZ foi em tampão Tris HCl 50mM no pH 10. Para o modelo de Langmuir obtivemos 403,63 mg.g-1 para BSA e 677,93 mg.g-1 para LYS. Para os resultados de adsorção de LYZ observou-se a ocorrência de precipitação, devido ao fenômeno de “salting-out” quando há adição de sal ao meio e assim a redução da capacidade de adsorção na proteína no material.

GONÇALVES, D. V. Simulação molecular da adsorção de gases em estruturas metalorgânicas mesoporosas. 2014. 60 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-12-16T12:12:10Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_dvgonçalves.pdf: 1198893 bytes, checksum: 8609d12f1c2d168d12ecc27a196ed78f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-12-18T13:52:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_dvgonçalves.pdf: 1198893 bytes, checksum: 8609d12f1c2d168d12ecc27a196ed78f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-18T13:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_dvgonçalves.pdf: 1198893 bytes, checksum: 8609d12f1c2d168d12ecc27a196ed78f (MD5) Previous issue date: 2014-01-27 / Mesoporous metal-organic frameworks (MOFs) have been widely studied because their potencial adsorption application such as gas storage and separation. Molecular simulation has been used as a tool for MOFs characterization for adsorption applications. Although conventional force fields do surprisingly well for describing adsorption in many MOFs, their applicability has been criticized for describing the interaction with open metal sites. However, ab initio calculations based on the Density Functional Theory (DFT) have been used to determine force field parameters with more precision. In this work, we studied the gas adsorption in MIL-100 and MIL-101 by molecular simulation. Once these MOFs present open metal sites, we evaluate the use of quantum methods for force field parameters determination. This evaluation was realized through a study of hydrogen adsorption in Cu-BTC. / As estruturas metalorgânicas (MOFs) mesoporosas têm sido bastante estudadas devido ao grande potencial para o armazenamento e para a captura de gases que têm apresentado. A simulação molecular tem sido bastante utilizada como ferramenta de caracterização de MOFs para aplicações envolvendo adsorção. Nos estudos da adsorção nestas estruturas através da simulação molecular, os campos de forças convencionais têm sido criticados por falhar na representação das isotermas de adsorção, especialmente, nas MOF com sítios metálicos abertos. Por outro lado, métodos quânticos ab initio baseados na Teoria do funcional da densidade, têm sido utilizados para determinar parâmetros de campo de força mais precisos. Neste trabalho, estudou-se a adsorção de gases nas estruturas metalorgânicas MIL-100 e MIL-101 através de simulação molecular. Tendo em vista a presença de sítios metálicos abertos nestas estruturas, avaliou-se ainda o uso de métodos quânticos para determinação de parâmetros de campo de força. Esta avaliação foi realizada através de um estudo da adsorção de H2 em Cu-BTC.