Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação da Prof. Doutora Margarida Ferreira

Dissertação para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Química, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor José Luís C. C. Figueiredo

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor João Rui Guedes de Carvalho

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:09:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335983.pdf: 4440220 bytes, checksum: 10467d46b80087284060b33f656f6ae0 (MD5) Previous issue date: 2015 / No intuito de aprimorar a técnica de destilação convencional, foi criada a nova técnica de destilação por película descendente, cuja operação envolve a obtenção de uma película uniforme e estável ao longo da coluna. Esta tecnologia destaca-se pela utilização de pequena quantidade de fluido atrelada consequentemente à redução da energia necessária para a destilação. Como primeiros passos para aprofundar conhecimentos desse tipo de sistema, é necessário o estudo detalhado dos fenômenos de transferência que ocorrem na coluna durante a consolidação do filme sobre a parede e do processo de evaporação parcial do mesmo. Diante desta motivação, neste trabalho, considerando-se diferentes fluidos, procurou-se simular o desenvolvimento de filmes líquidos descendentes sobre a parede interna de uma coluna cilíndrica, na condição isotérmica e com aquecimento da parede, gerando neste caso situações de vaporização parcial do líquido. Para a representação desta situação física, utilizou-se de uma ferramenta CFD (Fluidodinâmica Computacional), no caso o Comsol Multiphysics®, em geometria 2D axissimétrica. Além das equações de Navier-Stokes, da equação da conservação da massa e das equações de transferência de calor com mudança de fase, utiliza-se equações adicionais para o acompanhamento da interface líquido/gás/vapor, provenientes do método phase field para escoamentos bifásicos. Para a resolução das equações diferenciais, o software em questão se utiliza do método dos elementos finitos. Assim, foi possível estudar padrões de comportamento fluidodinâmico e de transferência de calor no desenvolvimento dessa operação. Para representar os escoamentos, foram testados três fluidos de diferentes viscosidades e massa específicas, a fim de avaliar a influência destas propriedades sobre alguns aspectos e parâmetros do processo, como espessura do filme, perfis de velocidade das fases e vazão de alimentação. Para representar os fluidos viscosos, foram utilizados óleo de soja e óleo Spindura, sendo o primeiro o mais viscoso. O fluido menos viscoso foi representado pela água. Pôde-se verificar que os fluidos mais viscosos apresentaram maiores espessuras e menores velocidades da fase líquida e gasosa. Diante do objetivo de se estudar o fenômeno de transferência de calor com mudança de fase, neste caso somente para a água, foi imposta a condição de aquecimento da parede da coluna e os resultados obtidos foram comparados com o escoamento da água à temperatura ambiente. Para estudar este fenômeno, foram aplicadas temperaturas de 110ºC, 120ºC, 130ºC e 140ºC, assumindo um valor uniforme de temperatura na parede da coluna. Constatou-se que, quanto maior a temperatura daparede, menor a espessura do filme descendente, maior o fluxo de calor e consequentemente maior a taxa de evaporação. Em relação à evaporação do filme descendente, para a menor temperatura aplicada (110ºC), obteve-se 0,25% de vapor e para a maior temperatura aplicada (140ºC), a quantidade de vapor gerado foi de 17,50% em relação à massa de líquido injetada. Frente aos resultados obtidos, conclui-se que o modelo utilizado para simular a coluna de película descendente com e sem transferência de calor e mudança de fase, mostrou-se apto a reproduzir a realidade física do sistema, podendo se constituir em valiosa ferramenta para o projeto e condução das operações afins.<br> / Abstract : In order to improve the conventional distillation technique, it was created a new falling film distillation technique which operation involves obtaining a stable and uniform film along the column. This technology is distinguished by the use of small amount of fluid linked therefore to the reduction of energy required for distillation. As first steps to deepen knowledge of this type of system, we need a detailed study of transfer phenomena that occur in the column during the consolidation of the film on the wall and the process of partial evaporation of the same. In face of this motivation and considering different fluids, in this work we tried to simulate the development of falling liquid film on the inner wall of a cylindrical column in the isothermal condition and heating wall, creating situations of partial vaporization of the liquid. For the physical representation of this situation, we used a CFD (Computational Fluid Dynamics) tool, the Comsol Multiphysics®, with a 2D axisymmetric geometry. In addition to the Navier-Stokes equations, the equation of conservation of mass and heat transfer equations with phase change, additional equations are used for monitoring the liquid/gas interface/vapor from the phase field method for two-phase flows. For the resolution of differential equations, the software uses the finite element method. Thus, it was possible to study patterns of fluid dynamic behavior and heat transfer in the development of this operation. Three fluids of different viscosities and specific mass were tested to represent the flows in order to evaluate the influence of these properties of some aspects and process parameters such as film thickness, the phase velocity profiles and feed flow rate. To represent the viscous fluid, soybean oil and Spindura oil were used, the first being the more viscous. The less viscous fluid was represented by water. It was verified that the most viscous fluids showed a thicker pattern and slower speeds of liquid and gas phase. Given the objective of studying the phenomenon of heat transfer by phase change, in this case only for water, the condition of heating of the wall was imposed and the results were compared with the flow of water at room temperature. To study this phenomenon, temperatures of 110ºC, 120ºC, 130ºC and 140ºC were applied, assuming a uniform temperature value on the wall of the column. It was found that the higher the temperature of the wall, the smaller the thickness of the falling film, the greater the heat flow and a consequently increasing of the evaporation rate was observed. In relation to the falling film evaporation, for the lower temperature applied (110°C) were obtained 0.25% of steam and for the higher temperature applied (140°C), the amount of steam generated was 17.50% in relationto mass of injected liquid. Based on the results obtained, it is concluded that the model used to simulate the falling film column with and without heat transfer and phase change, proved able to reproduce the physical reality of the system, which may constitute a valuable tool for design and conduct of related operations.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:17:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345245.pdf: 1818766 bytes, checksum: 0a5e9a5e6600671e8c6139eee07b6ee5 (MD5) Previous issue date: 2016 / Os espiropiranos constituem uma família de cromóforos conhecida por suas propriedades foto-, termo- e mais recentemente mecanocrômicas. A ação da luz ultravioleta ou calor induz uma reação de abertura do heteroanel da estrutura do espiropirano (SP), rompendo uma ligação específica carbono-oxigênio central na molécula, que dá origem à forma aberta intensamente colorida merocianina (MC), o que torna sua reatividade facilmente detectável. A reação reversível é induzida termicamente ou por luz visível e pode ser repetida diversas vezes até a fadiga e, em último caso, a degradação do composto. Por estas propriedades, o SP apresenta-se como um promissor cromóforo aplicado em sensores de fadiga ou degradação de componentes poliméricos. Neste trabalho, a molécula de SP foi sintetizada a partir do 2,3-dihidroxibenzaldeído e do cloridrato da 4-metoxifenil-hidrazina que em etapas específicas, foi bifuncionalizada com duas hidroxilas, ortogonalmente posicionadas nos carbonos 5? e 8, para permitir a sua incorporação como parte da cadeia do polímero poliuretano. A forma hidroxilada do cromóforo permitiu sua associação por ligações covalentes à cadeia polimérica e a partir disso, a obtenção de um polímero que reage à ação de estímulos externos através da mudança de cor. O polímero estudado foi o poliuretano (PU) por sua versatilidade, polimerização controlada, e por ser constituído por isocianato e poliol, possibilitando a incorporação do SP bifuncionalizado à cadeia do polímero. Foram estudados comparativamente dois PUs obtidos a partir de isocianatos diferentes, PAPI 27 e Isonate 50 OP, em uma copolimerização por policondensação e foram realizadas as caracterizações usando a técnica de espectrofotometria de FTIR no material polimérico com o mecanóforo incorporado. Finalmente, foram feitos ensaios de termo- e fotocromismo e ensaios mecânicos para comprovar sua potencial utilização em dispositivo termo- e fotocrômicos macromoleculares para a detecção de luz e calor.<br> / Abstract : Spiropyran chromophores are a family known for its photo properties, thermal and more recently mechanochromics. The action of ultraviolet light or heat induces a hetero ring-opening reaction spiropyran structure (SP), breaking a central carbon-oxygen specific bond in the molecule, yielding the open form intensely colored, merocyanine (MC), which makes its reactivity easily detectable. The reversible reaction is induced thermally or by visible light and can be repeated several times before fatigue and, ultimately, degradation of the compound. For these properties, SP is presented as a promising chromophore applied in sensors of degradation by light or heat in polymeric components. In this thesis, SP molecule was synthesized from 2,3-dihydroxybenzaldeyde hydrochloride and 4-methoxyphenyl hydrazine and, it was bifunctionalized in specific steps with two hydroxyls groups, orthogonally positioned on the carbons 5' and 8, to allow its incorporation as part of the polyurethane (PU) polymer chain. The hydroxylated form of chromophore allows their association by covalent bonds to polymer chain and from the addition, the construction of polymeric materials that react to the action of external stimuli through color change. PU was the polymer obtained because of its versatility, controlled polymerization, and because it consists of isocyanate and polyol, allowing the incorporation of the bifunctionalized SP to the polymer chain. Two PUs were obtained from different isocyanates, PAPI 27 and Isonate 50 OP, by polycondensation copolymerization and the characterizations were performed using the FTIR spectrophotometry technique in the polymeric material with the incorporated machine. Finally, thermo- and photochromic tests and mechanical tests were carried out to prove their potential use in thermo- and macromolecular photochromic devices for the detection of light and heat.

COELHO, J. A. Estudos de adsorção de gases ácidos em faujasitas: experimentos e simulação molecular. 2012. 78 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T17:52:25Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_jacoelho.pdf: 3314146 bytes, checksum: 7e6d338bf64dacffd5996ce2afc75140 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T17:52:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_jacoelho.pdf: 3314146 bytes, checksum: 7e6d338bf64dacffd5996ce2afc75140 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-18T17:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_jacoelho.pdf: 3314146 bytes, checksum: 7e6d338bf64dacffd5996ce2afc75140 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Natural gas and biogas have in their composition methane, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen, sulfur compounds (including hydrogen sulfide), etc. The carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S) are highly undesirable. CO2 decreases the combustion power of the natural gas and H2S is an extremely toxic gas. Moreover, in the presence of moisture, they generate acids that corrode pipes and equipment. The absorption in amines solution is the conventional process to removal these gases. However, this process spends a lot of energy with the regeneration of the amines, besides forming corrosive by-products due to degradation of these. Thus, the physical adsorption using zeolites is a promising alternative for remove these gases. The aim of this study is to evaluate the adsorption of acid gases, CO2 and H2S, in pure, NaY and NaX, and modified, AgX, CaX and USY (dealuminated zeolite), faujasites through experimental methods and molecular simulation. The AgX and CaX zeolites were obtained by modifying the NaX zeolite. All absorbents were obtained and characterized. Experimental adsorption isotherms were obtained of CO2 on all studied adsorbents at 25 °C. The force field parameters were obtained by fitting to our own experimental data, CO2 in faujasites, and validated with available data taken from the literature, H2S in faujasites, by simulated isotherms using the Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) method. / Tanto o gás natural quanto o biogás possuem em sua composição metano, dióxido de carbono, nitrogênio, hidrogênio, compostos sulfurados (incluindo o sulfeto de hidrogênio), etc. O dióxido de carbono (CO2) e o ácido sulfídrico, ou sulfeto de hidrogênio (H2S) são gases altamente indesejáveis. O CO2 diminui o poder de combustão do gás natural e o H2S é um gás extremamente tóxico. Além disso, na presença de umidade, ambos geram ácidos que corroem tubulações e equipamentos. A absorção em solução de aminas é o processo convencional de remoção destes gases. Entretanto, este processo despendem muito gasto energético com a regeneração das aminas, além de formar subprodutos corrosivos devido à degradação destas. Desta maneira, a adsorção física em zeolitas é uma alternativa promissora para a remoção destes gases. Assim, este trabalho tem por objetivo estudar a adsorção de gases ácidos, CO2 e H2S, em faujasitas puras, NaY e NaX, e modificadas, AgX, CaX e USY (zeolita dealuminizada ou ultraestabilizada) através de metodologias experimentais e de simulação molecular. As zeolitas AgX e CaX foram obtidas através da modificação da zeolita NaX. Todos os adsorventes foram caracterizados, quanto à estrutura cristalina, composição química e características texturais, e foram obtidas isotermas experimentais a 25 ºC de CO2 em todos os adsorventes estudados. Foi utilizado o método de Monte Carlo no ensemble Grande Canônico (GCMC) para obter as isotermas simuladas e os parâmetros do campo de força capazes de reproduzir dados experimentais de CO2 e H2S em faujasitas.

LIMA, A. E. de O. Estudo da captura de CO2 utilizando adsorventes modificados via simulação molecular. 2012. 117 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-11-07T18:16:39Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_aeolima.pdf: 1421991 bytes, checksum: 8c52dd10b2cdb97777304536d50b1495 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-11-07T18:49:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_aeolima.pdf: 1421991 bytes, checksum: 8c52dd10b2cdb97777304536d50b1495 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-07T18:49:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_aeolima.pdf: 1421991 bytes, checksum: 8c52dd10b2cdb97777304536d50b1495 (MD5) Previous issue date: 2012-07-30 / The high levels of CO2 emissions over the last century have generated concern and alert worldwide. Incentives to promote technologies for CO2 capture and storage are highlighted in this situation. Among the viable alternatives to capture that gas is the adsorption process. The literature contains many experimental studies of CO2 adsorption in various impregnated materials, despite that, few papers are devoted to the understanding of such phenomena at the atomic level. This study investigates the CO2 adsorption in X-faujasites and activated carbons impregnated with monoethanolamine (MEA) using molecular simulation. Thus, models of MEA, CO2, faujasite and activated carbon were proposed. For faujasite, the structure was modeled based on the crystallographic data reported in the literature. For activated carbon, the pores were represented by the slit pores model of graphene and the study was conducted in three pore sizes (8.9, 18.5, 30.9 Å) to represent different regions of the adsorption and also allow for data correlation with the commercial activated carbon WV-1050. The CO2 molecule was modeled in the three-centers (faujasites tests) and one-center (carbons tests) models. The adsorbents were loaded with increasing amounts of monoethanolamine and the impact of this addition was evaluated through a set of simulated CO2 isotherms using the Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) method. With the model faujasite/MEA/CO2, it was possible to reproduce the decreasing experimental CO2 adsorption with increased MEA concentration. In carbons, it was observed that the values of adsorbed CO2 at high pressure (above 4 bar) always decrease with MEA increasing loadings for both pores, as verified experimentally in real carbons. However, the simulation has shown that the amount adsorbed at low pressures (below 1 bar) is enhanced with monoethanolamine concentration in carbonaceous material. These results, considering the techniques used in this study, indicate that the activated carbon and NaX systems modified with monoethanolamine are unfeasible for capturing CO2 if adsorption capacity is the only criterion to take into account / Os altos níveis de emissão de CO2 neste último século têm gerado alerta e preocupação às autoridades a nível mundial. Incentivos para desenvolver tecnologias de captura e armazenamento de CO2 ganham destaque nesse cenário. Dentre as alternativas viáveis para captura do referido gás está o processo de adsorção. A literatura é vasta nos estudos experimentais de adsorção de CO2 em diversos materiais impregnados, entretanto poucos trabalhos se dedicam ao entendimento dos fenômenos em nível atômico. O presente estudo objetiva investigar a adsorção de CO2 em faujasitas do tipo X e carbonos ativados impregnados com monoetanolamina (MEA), mediante o uso de simulação molecular. Para isso, modelos de MEA, CO2, faujasita e carbono ativado foram elaborados. Para a faujasita, construiu-se a estrutura com base nos dados cristalográficos reportados na literatura. No carbono ativado, os poros foram representados pelo modelo de placas paralelas de grafeno e realizou-se o estudo em três tamanhos característicos (8,9, 18,5, 30,9 Å) de modo a representar distintas regiões de adsorção e também permitir correlacionar dados com o carvão comercial WV-1050. A molécula de CO2 foi construída com os modelos de 3 centros (ensaios em faujasitas) e de 1 centro (ensaios em carbonos ativados). Os adsorventes foram carregados com quantidades crescentes de MEA e o impacto desta adição foi avaliado através do levantamento de novas isotermas de CO2 utilizando-se o método de Monte Carlo no ensemble Grande Canônico (GCMC). Com o modelo proposto faujasita/MEA/CO2, foi possível reproduzir a tendência experimental de redução de adsorção de CO2 com aumento da concentração de MEA, em concordância com resultados experimentais apresentados na literatura. Em carbonos ativados, observou-se que os valores de CO2 adsorvidos a alta pressão (acima de 4 bar) sempre decaíam com o carregamento de MEA para ambos os poros, como foi evidenciado experimentalmente em carbonos reais. No entanto, a simulação revelou que as quantidades adsorvidas a baixa pressão (abaixo de 1 bar) são maiores quando se adiciona monoetanolamina ao material carbonoso. Os resultados, com base nas técnicas aplicadas nesse estudo, indicam que os sistemas NaX e carbono ativado modificados com MEA são pouco viáveis para captura de CO2 no que diz respeito ao critério isolado de capacidade de adsorção

AQUINO, A. C. Estudo da ampliação da escala na produção de néctar de Bacuri (Platonia insignis Martius) com aplicação de preparações enzimáticas comerciais. 2012. 181 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-11-28T13:46:03Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_acdeaquino.pdf: 4871201 bytes, checksum: 8dd07dc169b644b0a303349ddc729be6 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-11-28T17:10:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_acdeaquino.pdf: 4871201 bytes, checksum: 8dd07dc169b644b0a303349ddc729be6 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-28T17:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_acdeaquino.pdf: 4871201 bytes, checksum: 8dd07dc169b644b0a303349ddc729be6 (MD5) Previous issue date: 2012 / The regional fruit market has been gaining space in Brazil, both for the search of alternatives by producers and for the search of new options of fruits by consumers. Among high priority fruits for studies and incentives we can highlight bacuri (Platonia insignis Mart.), for its economical importance in North and Mid-North regions in Brazil. However, the high consistency of the bacuri pulp caused by the high polysaccharide amount (pectin, hemicellulose, cellulose and lignin) in fabrics make the spread of its nectar impossible. This allied to the unawareness of the parameters involved in the processing of bacuri nectar that makes the production scale enlargement difficult. The maceration of the bacuri pulp, by means of the application of enzymes with pectinolytic, hemicellulolytic and cellulolytic activities, enables the reduction in the pulp consistency making the preparation of bacuri nectar possible within the standards required by the Ministry of Agriculture and Food Supply, through the Normative Instruction No. 12, of September 4th, 2003 (minimum 20% of pulp). Thus, the general purpose of this study is to evaluate the enzymatic maceration process of the bacuri pulp so as to obtain the nectar proper for commercialization, as well as studying the production scale enlargement of this nectar. The study began with the chemical and physical-chemical characterization, composition of volatile compounds, cytochemical structure and rheological behavior of integral bacuri pulp. Then, the consistency reduction in the bacuri pulp was evaluated through the enzymatic maceration study. In this step, we studied the application of commercial enzymatic preparations Pectinex Smash XXL, Shearzyme 500 L, Pectinex Ultra SP-L, Viscozyme L and Celluclast in the bacuri pulp, as well as the parameters influence such as incubation temperature (20 to 35 °C), duration of incubation (60 to 180 min), concentration of the enzymatic preparations (53 to 267 µL.100gpulp -1 ) and combinations of the enzymatic preparations (Pectinex XXL and Celluclast; Viscozyme L and Celluclast) in the maceration efficiency. In the next step, we identified the chemical, physical-chemical, cytochemical, chromatographical and rheological changes occurred in the bacuri pulp submitted to enzymatic maceration. Then, the influence study of the sensorial profile was started and the acceptability of the bacuri nectar was prepared with enzymatically macerated pulp. For this step, nectars with different pulp concentrations were prepared (10 and 20%); these macerated pulps in different conditions. Finally, the production scale enlargement of the bacuri nectar and the optimization of pasteurization (80 to 120 °C) in tubular pasteurizer were evaluated, through factors that direct or indirectly 4 influence on the nectar quality. The results of the physical-chemical and cytochemical analyses evidenced high consistency of the bacuri pulp due to considerable amounts of pectin, hemicellulose, cellulose and lignin. 34 volatile compounds, being 15 terpenes, characterizing as the main class of volatile compounds identified in the integral bacuri pulp. The rheological behavior of the integral bacuri pulp was characterized as nonNewtonian pseudoplastic. The application of the combination of 40 µL.100gpulp -1 of Pectinex XXL and 100 µL.100gpulp -1 of Celluclast reached appropriate enzymatic maceration in the bacuri pulp, by reducing its consistency in approximately 80.12%. The chromatography results showed that during the enzymatic maceration of the bacuri pulp there was an increase in the volatile compound number. As for the rheological analyses, the oscillatory trials showed that the bacuri pulp macerated in two different conditions (application of 40 µL.100gpulp -1 of Pectinex XXL and application of 100 µL.100gpulp -1 of Celluclast; 40 µL.100gpulp -1 of Viscozyme L and 100 µL.100gpulp -1 of Celluclast) reduced in the viscoelasticity of the bacuri pulp. The outflow curve showed pseudoplastic non-Newtonian behavior of the bacuri pulp enzymatically macerated. By means of sensorial analyses, we were able to observe that the bacuri pulp macerated in two different conditions (application of 40 µL.100gpulp -1 of Pectinex XXL and 100 µL.100gpulp -1 of Celluclast and application of 40 µL.100gpulp -1 of Viscozyme L and 100 µL.100gpulp -1 of Celluclast) managed to formulate a nectar within the standards required by the Brazilian Legislation, with good acceptance and good intention of purchase. The bacuri nectar with 20% of pulp, prepared in pilot scale, in the 1:2 conditions of pulp and water, enzymatic maceration with application of 40 µL.100gpulp -1 of Pectinex XXL and 100 µL.100gpulp -1 of Celluclast, incubation in agitation reactor, 80 minutes of incubation, incubation temperature of 30 °C, 200 rpm agitation, pasteurization at 80 °C during 15 seconds in tubular pasteurizer and aseptic bottling in hood, managed to obtain microbiological safety without affecting its acceptance and noticeable sensorial characteristics to consumer's taste, beyond it does not show darkening. / O mercado de frutos regionais tem ganhado cada vez mais espaço no Brasil, tanto pela procura de alternativas por parte dos produtores, como pela busca de novas opções de frutas pelos consumidores. Dentre os frutos com alta prioridade para estudos e incentivos destaca-se o bacuri (Platonia insignis Mart.), por sua importância econômica nas regiões Norte e Meio-Norte do Brasil. Porém, a alta consistência da polpa de bacuri, causada pela elevada quantidade de polissacarídeos (pectina, hemicelulose, celulose e lignina) nos tecidos, impossibilita a difusão de seu néctar. Isto, aliado ao desconhecimento dos parâmetros envolvidos no processamento do néctar de bacuri que dificulta a ampliação da escala de produção. A maceração da polpa de bacuri, por meio da aplicação de enzimas com atividade pectinolítica, hemicelulolítica e celulolítica, permite a redução da consistência da polpa viabilizando a elaboração do néctar de bacuri dentro dos padrões exigidos pelo Ministério da Agricultura e do Abastecimento, por meio da Instrução Normativa n°12, de 4 de setembro de 2003 (mínimo 20 % de polpa). Assim, o objetivo geral do presente trabalho foi avaliar o processo de maceração enzimática da polpa de bacuri para obter um néctar adequado à comercialização, bem como estudar a ampliação da escala de produção desse néctar. O estudo teve início com a caracterização química e físico-química, composição dos compostos voláteis, estrutura citoquímica e comportamento reológico da polpa integral de bacuri. Em seguida, avaliou-se a redução da consistência da polpa de bacuri, por meio do estudo da maceração enzimática. Nesta etapa estudou-se a aplicação das preparações enzimáticas comerciais Pectinex Smash XXL, Shearzyme 500 L, Pectinex Ultra SP-L, Viscozyme L e Celluclast na polpa de bacuri, bem como a influência de parâmetros como temperatura de incubação (20 a 35 °C), tempo de incubação (60 a 180 min), concentração das preparações enzimáticas (53 a 267 μL.100gpolpa-1) e combinações das preparações enzimáticas (Pectinex XXL e Celluclast; Viscozyme L e Celluclast) na eficiência da maceração. Na etapa seguinte identificou-se modificações químicas, físico-químicas, citoquímicas, cromatográficas e reológicas ocorridas na polpa de bacuri submetida à maceração enzimática. Em seguida, iniciou-se o estudo da influência do perfil sensorial e a aceitabilidade do néctar de bacuri elaborado com polpa macerada enzimaticamente. Para esta etapa foram elaborados néctares com diferentes concentrações de polpa (10 e 20 %), sendo estas polpas maceradas em diferentes condições. Finalmente avaliou-se a ampliação da escala da produção do néctar de bacuri e a otimização da temperatura de pasteurização (80 a 120 °C) em pasteurizador tubular, através de fatores que influenciam direta ou indiretamente na qualidade do néctar. Os resultados das análises físico-químicas e citoquímicas evidenciaram elevada consistência da polpa de bacuri, em razão de quantidades consideráveis de pectina, hemicelulose, celulose e lignina. Foram detectados 34 compostos voláteis, sendo 15 terpenos, caracterizando-se como a principal classe de compostos voláteis identificados na polpa integral de bacuri. O comportamento reológico da polpa integral de bacuri foi caracterizado como não-newtoniano pseudoplástico. A aplicação da combinação de 40 μL.100gpolpa-1 de Pectinex XXL e 100 μL.100gpolpa-1 de Celluclast atingiu maceração enzimática adequada na polpa de bacuri, reduzindo sua consistência em, aproximadamente, 80,12 %. Os resultados de cromatografia revelaram que durante a maceração enzimática da polpa de bacuri houve aumento do número de compostos voláteis. Em relação às análises reológicas, os ensaios oscilatórios mostraram que a polpa de bacuri macerada em duas condições diferentes (aplicação de 40 μL.100gpolpa-1 de Pectinex XXL e aplicação de 100 μL.100gpolpa-1 de Celluclast; 40 μL.100gpolpa-1 de Viscozyme L e 100 μL.100gpolpa-1 de Celluclast) reduziram a viscoelasticidade da polpa de bacuri. As curva de escoamento apresentaram comportamento não-newtoniano pseudoplástico da polpa de bacuri macerada enzimaticamente. Através das análises sensoriais, foi possível observar que a polpa de bacuri macerada em duas condições diferentes (aplicação de 40 μL.100gpolpa-1 de Pectinex XXL e 100 μL.100gpolpa-1 de Celluclast e aplicação de 40 μL.100gpolpa-1 de Viscozyme L e 100 μL.100gpolpa-1 de Celluclast) conseguiram formular um néctar dentro dos padrões exigidos pela Legislação Brasileira, com boa aceitação e boa intenção de compra. O néctar de bacuri com 20 % de polpa, elaborado em escala piloto, nas condições de 1:2 de polpa e água, maceração enzimática com aplicação de 40 μL.100gpolpa-1 de Pectinex XXL e 100 μL.100gpolpa-1 de Celluclast, incubação em reator de agitação, 80 minutos de incubação, temperatura de incubação de 30 °C, agitação de 200 rpm, pasteurização a 80 °C durante 15 segundos em pasteurizador tubular e envase asséptico em capela, conseguiu obter segurança microbiológica sem afetar sua aceitação e suas características sensoriais perceptíveis ao paladar do consumidor, além de não apresentar escurecimento.

FELIX, A. K. N. Caracterização e estudo da aplicabilidade do biossurfactante produzido por Bacillus subtilis LAMI005 a partir do suco de caju. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-01-18T12:21:14Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_aknfelix.pdf: 2248855 bytes, checksum: 658cf8676d4f8374b11139f8e392826b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-02-08T18:08:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_aknfelix.pdf: 2248855 bytes, checksum: 658cf8676d4f8374b11139f8e392826b (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-08T18:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_aknfelix.pdf: 2248855 bytes, checksum: 658cf8676d4f8374b11139f8e392826b (MD5) Previous issue date: 2012-07-30 / The surfactants are amphipathic molecules which have in their chemical structure hydrophobic and hydrophilic segments, spatially separated to assist in the formation of emulsions available compounds and the microbial cell. Due to these characteristics, the emulsifiers decrease the surface tension at the interface of immiscible phases, allowing thus that they mix to form the emulsion. Many types of chemically synthesized surfactants are used used today, although the development of alternative products, less toxic and biodegradable, as so-called biosurfactants obtained by microbiological agents, is an important strategy in obtaining components more compatible with the environment and expanding specific properties and applications of these compounds. In this context, this study aims to characterize the biosurfactant produced by Bacillus subtilis LAMI005 using cashew apple juice as carbon source, to conduct studies of the structure and conformation of the compounds, thereby determining the functional groups belonging to the molecule, to study the toxicological effects of surfactin produced, designed to further understanding of the toxicity of the biosurfactant in vegetable and animal organisms; evaluate the maintenance of the characteristics of surfactants surfactin to be subjected to different environmental conditions, in addition to studying the stability of emulsions formed with biosurfactant which was produced in clarified cashew juice, adding value to the process, since the source used is available and inexpensive. The spectra obtained indicated the similarity between this work produced surfactin and surfactin standard (Sigma). The lipopeptide surface produced had a highly stable activity, with a CMC 12.5 mg.l-1 and capable of reducing the surface tension of water to 31.8 mN.m-1 and interfacial tension of n-hexadecane to 2 mN.m-1. The ability of emulsifying at high temperatures, acidic and basic pH and different concentrations of NaCl was also demonstrated. The phase diagrams shown the possibility of application of the biosurfactant in the bioremediation of waste treatment and cutting fluids. The biosurfactant also showed non-toxic when analyzed in the brine shrimp with LC50 equal to 612.27 µg.mL-1 forward and Lactuca sativa, presented at which germination index higher than 80% high concentrations, demostrating its potential for applications in the cosmetics industry , food and drugs. The biosurfactant produced also efficient in removing, approximately, 82% diesel and 77% petroleum adsorbed on sand. / Os surfactantes são moléculas anfipáticas, que possuem em sua estrutura química segmentos hidrofóbicos e hidrofílicos, espacialmente separados que auxiliam na formação de emulsões e disponibilizam compostos à célula microbiana. Em função dessas características, os emulsificantes reduzem a tensão superficial na interface das fases imiscíveis, permitindo, portanto, que elas se misturem, formando a emulsão. Muitos tipos de surfactantes quimicamente sintetizados são hoje utilizados, embora o desenvolvimento de produtos alternativos, biodegradáveis e menos tóxicos, como os chamados biossurfactantes, agentes obtidos por via microbiológica, seja uma estratégia importante na obtenção de componentes mais compatíveis com o meio ambiente e na ampliação das propriedades específicas e aplicações desses compostos. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo, caracterizar o biossurfactante produzido por Bacillus subtilis LAMI005 utilizando suco de caju como fonte de carbono, ao realizar estudos de conformação e estrutura dos compostos, determinando assim os grupos funcionais pertencentes à molécula; estudar os efeitos toxicológicos da surfactina produzida, visando um maior entendimento sobre a toxicidade do biossurfactante em organismos vegetais e animais; avaliar a manutenção das características tensoativas da surfactina ao ser submetida a diferentes condições ambientais, além de estudar a estabilidade das emulsões formadas com o biossurfactante que foi produzido em suco de caju clarificado, agregando-se valor ao processo, uma vez que a fonte utilizada é disponível e de baixo custo. Os espectros obtidos indicaram a similaridade entre a surfactina produzida neste trabalho e a surfactina padrão (Sigma). O lipopeptídeo produzido apresentou atividade superficial altamente estável, com uma CMC igual a 12,5 mg.L-1 e sendo capaz de reduzir a tensão superficial da água para 31,8 mN.m-1 e a tensão interfacial do n-hexadecano para 2 mN.m-1. A habilidade de emulsificação a altas temperaturas, pHs ácidos e básicos e diferentes concentrações de NaCl também foi demonstrada. Os diagramas de fase mostraram a possibilidade de aplicação do biossurfactante na biorremediação, no tratamento de resíduos e em fluidos de corte. O biossurfactante também apresentou atóxico quando analisado frente à Artemia salina com CL50 igual 612,27 μg.mL-1 e frente Lactuca sativa, no qual apresentou índice de germinação superior a 80% em concentrações elevadas, evidenciando seu potencial para aplicações na indústria de cosméticos, alimentos e fármacos. O biossurfactante produzido também se mostrou eficiente ao remover, aproximadamente, 82% do diesel e 77% do petróleo adsorvidos em areia.