Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:21:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 277910.pdf: 2491619 bytes, checksum: 256f983d246d93b596380b69070303fb (MD5) / A aditivação de retardantes de chamas em polímeros é fundamental para que se possa prevenir a formação de chamas em artigos plásticos proporcionando ao material propriedade para aplicações seletivas nos ramos automobilísticos, aeroespacial, construção civil entre outros. No presente trabalho, a aplicação de retardantes de chamas halogenados, oxido decabromodifenila (DBDPO), e não halogenados, trihidróxido de aluminio (ATH) e trióxido de antimônio (Sb2O3), em poliolefinas, polipropileno (PP) e polietileno (PE), foi investigada. O objetivo primordial do estudo foi investigar o efeito da adição de compostos retardantes de chama na flamabilidade e resistência mecânica das matrizes poliméricas. Os compostos poliméricos foram obtidos pelo processo de extrusão seguido da injeção para obtenção dos corpos de prova para ensaios. Para avaliar o efeito das cargas à resistência ao fogo foram usados os ensaios de caracterização térmica (DSC) e teste de queima vertical classificação UL 94. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração e flexão. Os resultados mostraram que algumas formulações não inflamaram e apresentaram classificação V-0 (UL94). Observou-se melhoras consideráveis na resistência ao fogo das matrizes aditivadas. Matrizes poliméricas aditivadas com concentrações superiores a 20% apresentaram severas perdas mecânicas de flexão e tração, com valores superiores a 30% quando comparados à poliolefinas puras. Os resultados alcançados sugerem que a utilização de ATH, DBDPO e Sb2O3 proporcionam efeitos sinérgicos quando incorporados as poliolefinas. O mesmo efeito foi observado quando usado Sb2O3 em conjunto com o DBDPO, que em concentrações inferiores a 10% m/m já possibilitou atingir classificação V-0 (UL94) com perdas mecânicas irrelevantes. / In this work the use of halogenated flame retardants, decabromodiphenyl oxide (DBDPO), and non halogenated flame retardants, aluminium trihydroxide (ATH) and antimony trioxide (Sb2O3), on polyolefin, polypropylene (PP) and polyethylene (PE) was investigated. The main objective of this study was to investigate the effect of the flame retardants on flammability and mechanical resistance of the polymeric matrix. The polymeric compounds were obtained through extrusion followed by injection to obtain the specimens. To observe the effect of the flame retardants on flame resistance, thermal characterization tests (DSC) and vertical burning tests (UL94) were performed. The mechanical properties were evaluated through flexural and tensile tests. The results showed that some formulations reached V-0 rated (UL94) classification and the flame resistance was considerably improved. Polymeric compounds with a concentration of flame retardants superior to 20% presented severe mechanical losses with values higher than 30% when compared to pure polyolefin. The results suggest that the usage of ATH, DBDPO and Sb2O3 present synergetic effect when incorporated to the polyolefin. The same effect was observed when using DBDPO and Sb2O3, that in concentrations lower than 10% reached V-0 rated (UL94) classification with irrelevant mechanical losses.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 278179.pdf: 3815118 bytes, checksum: 0e7b9ce19efdb49084f9a98b3c9afb8b (MD5) / No presente trabalho um reator encamisado de aço inoxidável, do tipo tanque agitado, com volume interno de 5 litros foi instrumentado para operar como um reator calorimétrico. Desenvolveu-se e implementou-se um algoritmo para a medição da vazão de fluido refrigerante e também uma metodologia capaz de identificar a perda de estabilidade do látex. Um sistema supervisório capaz de efetuar o controle de temperatura do reator e estimar a conversão de polimerizações em tempo real foi elaborado. Através do supervisório AquiDtool CaloriMetry (ferramenta de aquisição de dados e calorimetria) foi possível definir um set point de temperatura ou seguir uma trajetória de referência. Desenvolveu-se também uma metodologia baseada em uma combinação entre calorimetria de fluxo de calor e de balanço de calor para se efetuar a estimativa da conversão em linha, sem a retirada de amostras e assumindo um comportamento variável de Ur Ar. Da calorimetria de fluxo de calor tem-se a estimativa do Ur Ar e da calorimetria de balanço de calor a estimativa do Qpc e da Tcs. Melhores resultados foram obtidos trabalhando-se com uma alta vazão de fluido refrigerante na camisa, no entanto, apesar da perda do significado físico na estimativa do Qpc e do Ur Ar em algumas polimerizações realizadas em baixa vazão, bons resultados foram obtidos com relação ao calor gerado e a conversão. Isto indica que o uso do balanço de energia da camisa é viável e pode ser aplicado para um intervalo bastante grande de valores de vazão na camisa. A aplicação em tempo real da "calorimetria adaptativa" ou de uma interpolação entre Uri Ari e Urf Arf em função da conversão é inviável. Pode-se dizer que a inclusão de valores experimentais da conversão desqualifica a técnica calorimétrica como método para a estimativa da conversão, uma vez que a conversão estimada é utilizada somente para determinar os estados não identificados pela técnica gravimétrica. A presença de inibidores e retardadores é suficiente para impedir o uso do Urf Arf de uma reação anterior, já que estes são freqüentemente as causas da irreprodutibilidade de reações de polimerização via radicais livres. A relevância do trabalho apresentado está no fato de se efetuar a estimativa da conversão em tempo real utilizando somente técnicas calorimétricas e sem se preocupar com a reprodutibilidade das reações. As técnicas foram validadas tanto em processo semicontínuo quanto em batelada. A presença de inibidores, de perturbações e o efeito da vazão de fluido refrigerante também foram analisadas. / In this work a jacketed stainless steel tank reactor with an internal volume of 5 liters was instrumented to operate as a calorimetric reactor. An algorithm to measure the flow rate of the cooling fluid and also a methodology to identify the stability lost of the latex were developed and implemented. A supervisory system able to control the reactor temperature and to estimate the polymerization conversion in real-time was elaborated. Through the supervisory AquiDtool CaloriMetry (tool for data acquisition and calorimetry) was possible to determine a set point temperature or follow a reference trajectory. It was also developed a methodology based on a combination between the heat flow and heat balance calorimetry to estimate the on-line conversion without withdraw samples and assuming a variable behavior of Ur Ar. Heat flow calorimetry was employed to estimate Ur Ar and the heat balance calorimetry to estimate Qpc and Tcs. Better results were obtained with a high flow rate of the cooling fluid in the jacket. Despite the loss of physical significance in estimating the Qpc and Ur Ar in some polymerizations carried out in low flow rate, good results were obtained with relation to the heat generated and the conversion. This indicates that the use of the energy balance of the jacket is practicable and it can be applied to a very large range of cooling fluid flow rate values in the jacket. The real-time application of "adaptive calorimetry" or interpolation between Uri Ari and Urf Arf in function of the conversion is impracticable. The inclusion of experimental conversion values disqualify the calorimetric technique as a method for estimating the conversion, since the estimated conversion is used only to determine the states not identified by gravimetric technique. The presence of inhibitors and retardants is sufficient to prevent the use of Urf Arf from a previous reaction since these are often the cause of run-to-run irreproducibility of free radical polymerization. The relevance of the presented work is in fact to estimate the conversion in real-time using only calorimetric techniques and with no concerning about the reactions reproducibility. The techniques were validated in both batch and semicontinuous processes. The presence of inhibitors, disturbance and the effect of the flow rate of the cooling fluid in the jacket were also analyzed.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:41:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os resíduos do processo de beneficiamento do carvão mineral contém minerais sulfetados, como a pirita, a pirolusita e a calcopirita. Quando estes minerais são expostos ao ar e em presença de umidade oxidam-se gerando a drenagem ácida de mina (DAM), e produzindo um efluente líquido com elevada concentração de acidez e de metais dissolvidos. O impacto ambiental decorrente desta carga poluidora ao longo dos anos, fez com que a região Sul catarinense fosse considerada como uma das 14 áreas críticas de poluição do país. A utilização dos resíduos líquidos gerados na indústria de mineração de carvão é exaustivamente explorada nesta tese de doutorado, que tem como objetivo principal recuperar e desenvolver materiais de elevado valor agregado, baseados no ferro e no sulfato, ambos presentes no rejeito líquido da mineração de carvão. O monitoramento da concentração de metais e de sulfato na DAM de uma indústria de mineração de carvão no município de Forquilhinha/SC foi realizado no período de 5 anos, indicando que este efluente líquido pode servir de matéria prima para a obtenção de coagulante químico férrico aluminoso, gesso para a construção civil e pigmentos amarelo e vermelho de óxido de ferro. Dois tipos de tratamento da DAM, denominados tratamento simples ou tratamento seqüencial, foram aplicados nesta tese. No tratamento simples, a DAM é neutralizada soda, causando a precipitação dos óxidos hidróxidos de ferro na concentração de 45% de Fe2O3 e 5% de Al2O3, quando a relação molar Fe/NaOH =0,45. A solubilização deste lodo com quantidade estequiométrica de ácido sulfúrico resulta na formação do coagulante férrico aluminoso contendo 24% de Fe2(SO4)3 e 8% de Al2(SO4)3. O lodo químico produzido no tratamento simples pode também ser utilizado na produção de pigmento de óxido de ferro de baixa cristalinidade. O tratamento seqüencial foi aplicado para a obtenção de produtos com maior valor agregado, especialmente os pigmentos amarelo e vermelho de óxido de ferro. Neste processo, a DAM é inicialmente neutralizada com cal, onde se formam os precipitados de sulfato de cálcio com impurezas de alumínio e ferro. Este gesso amarelo possui como fase cristalina somente o sulfato de cálcio dihidratado, (CaSO4.2H2O) e possui 80% em massa de CaSO4.2H2O e 20% de Al2O3+Fe2O3. As impurezas de alumínio e ferro do gesso Amarelo foram eficientemente removidas pelo tratamento ácido, através do qual se obtém o gesso com características adequadas para o seu uso na construção civil, e um subproduto líquido concentrado, o sulfato férrico aluminoso, que também pode ser utilizado como coagulante químico no tratamento de águas e efluentes líquidos. Dois diferentes processos de produção de pigmentos de óxidos de ferro foram aplicados ao sobrenadante do processo de neutralização com cal, denominados métodos do crescimento e método com formação de intermediário. No método do crescimento, o processo inclui uma etapa de neutralização da solução aquosa contendo sulfato ferroso (6 a 10 g/L) com tempo total de reação de 7 a 8 horas, com dosagem contínua de peróxido de hidrogênio e soda cáustica, resultando na remoção de 83% do ferro contido na fase aquosa e 80% da acidez. O pigmento produzido através deste processo possui 74-80% de Fe2O3. Os ensaios de colorimetria indicam o valor do .Eab (amarelo)>10 e .Eab(vermelho)>34, e a difração de raios X indicou que as principais fases cristalinas são a hematita e goetita. No método com formação de intermediário, a DAM com concentração de Fe2+ 4 g/L é rapidamente neutralizada com adição de soda, na razão molar molFe+2/molOH-: 1,0 - 1,5, que resulta na formação de um lodo intermediário por decantação e espessamento. Em seguida, este lodo intermediário é oxidado lentamente para a formação do pigmento amarelo, que é então espessado, filtrado, lavado e seco, seguindo-se as operações de moagem e classificação granulométrica. O pigmento amarelo foi produzido em escala industrial, com características de fase cristalina de goetita (sem calcinação) ou hematita (após calcinação). O teor de Fe2O3 das amostras produzidas na planta obedeceu aos parâmetros especificados na NBR 5.801; ou seja, %Fe2O3 = 83,0%, e o pico temperatura associado à mudança de fase gira entre 270 e 280 0C com uma perda de massa total em torno de 10%.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:37:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A produção de revestimentos cerâmicos pelo processo monoqueima é atualmente o mais difundido entre as empresas de cerâmica. Estudos sobre a etapa de queima neste processo têm uma grande importância para a indústria cerâmica. O processo de queima deve se adaptar a novos parâmetros, devido ao crescimento tecnológico e à diversificação de produtos cerâmicos. É necessário entender os mecanismos envolvidos na queima utilizando fornos a rolos, principalmente o desempenho térmico do equipamento e características técnicas dos revestimentos cerâmicos. A simulação numérica tem sido bem utilizada para ajudar a compreensão. Neste trabalho, um modelo matemático foi aplicado para determinar a evolução do perfil de temperatura da placa cerâmica e da consequente retração, com base no transporte de calor por condução e cinética retração, negligenciando as reações químicas. Os parâmetros cinéticos foram determinados experimentalmente, utilizando pó industrial para obter corpos-de-prova de 80x20x2,3 mm3 queimados em forno elétrico laboratorial a rolo. A energia de ativação (EA) igual a 178041 J/mol, parâmetro #n# igual a 0,26285 e o fator de frequência (k0) igual a 44768 s-1 foram determinados depois de distintas condições de queima em 30, 40 e 50 minutos de frio a frio e as temperaturas entre 1000 a 1150°C (com passos de 30°C). Os valores experimentais de retração linear para os tempos de queima de 30, 40 e 50 minutos e temperatura de 1120°C são 0,0590; 0,0638 e 0,0681, respectivamente. Estes valores correspondem aproximadamente aos valores simulados de 0,0599; 0,0647 e 0,0687. O processo de queima industrial de placas cerâmicas não esmaltadas sob condições de queima de 1152°C e 30 minutos apresentou valores de retração linear de 0,0664. Os valores numéricos de retração linear ficaram em torno de 0,0663. O modelo foi capaz de reproduzir com ótima precisão os valores experimentais. Este fato permitirá estudos sobre a otimização da operação de queima. O modelo também foi aplicado para simular as consequências de uma falha de alimentação, que provoca uma alteração transitória da temperatura de queima. / The firing process is the core of the tiles production, currently the single-cycle firing is the most widespread method in ceramic industries. Therefore a deep understand of the single-cycle firing method is an essential pre-requisite to accurately describe ceramic industrial processes. Moreover, the increasing demand of technological improvements and technical diversifications of ceramic products, leads the firing process to continuously adapt to new operative conditions. The physical mechanisms that occur in roller kilns have to be understood, mainly those involving thermal performance of the equipment and technical characteristics of the ceramic tiles. To this aim numerical simulation of a single-cycle firing process has been used in order to shed light on the process. In the present work, a mathematical model has been developed to find the temperature evolution of the ceramic tiles and the consequent firing shrinkage. This mathematical model is based on heat transfer by conduction and shrinkage kinetic. The chemical reactions have been neglected. The kinetic parameters have been experimentally determined using industrial powder to obtain test pieces of 80x20x2.3 mm3 fired in laboratory electrical roller kiln. Activation energy, EA=178041 J/mol, parameter "n", n=0.26285 and frequency factor, k0=44768 s-1 were determined after several firing conditions 30, 40 and 50 minutes cold-to-cold and temperatures from 1000 to 1150°C (steps of 30°C). The experimental values of linear shrinkage for firing times 30, 40 and 50 min and temperature of 1120ºC are 0.0590, 0.0638 and 0.0681, respectively. A good agreement between the experimental values and those predicted by numerical simulations has been found. Indeed, the numerical predictions, in the same experimental conditions, are 0.0599, 0.0647 and 0.0687, respectively. Moreover, industrial process of unglazed product, under firing condition about 1152°C and 30 min, gives a linear shrinkage value about 0.0664, while the numerical simulation of the developed mathematical model predict a linear shrinkage of 0.0663. Definitely, we can assume that the developed mathematical model well reproduce the physical problem. Therefore, the model developed in the work allows further studies about the optimization of tiles firing process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T14:40:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho foi realizado com o objetivo de contribuir para o estudo da produção de ciclodextrinas (CDs). A influência da mistura de substratos na composição do meio reacional foi testada para a produção de hetaciclodextrina e gama-ciclodextrina. Ciclomaltodextrinas, mais comumente conhecidas como ciclodextrinas, são oligossacarídeos cíclicos que são produzidas pela ação da enzima ciclodextrina glicosiltransferase (CGTase - cyclomaltodextrin glucanotransferase, EC 2.4.1.19) sobre o amido liquefeito. Ciclodextrinas são compostos muito úteis para a indústria de alimentos, cosmética, farmacêutica e de plásticos, pois possuem uma cavidade apolar, o que favorece o encapsulamento de uma grande variedade de moléculas orgânicas, conferindo-lhes melhores propriedades físico-químicas, tais como maior resistência química a fatores ambientais, maior solubilidade e redução da volatilidade de alguns compostos. Neste trabalho, um preparado líquido de CGTase de Thermoanaerobacter sp. foi utilizado para produzir ciclodextrinas nas seguintes condições: temperatura de 85 °C; tempo de reação de 4h, concentração de substrato de 10g/L; pH = 6,0 e 10 composições contendo os seguintes substratos: amido, maltodextrina e dextrina. Nestas condições, a produção máxima de ciclodextrinas foi obtida no meio contendo 5 g/L de fécula de mandioca e 5 g/L de dextrina como substrato. Os testes mostraram que quantidades superiores a 50% de amido na composição do substrato foram os que apresentaram as melhores quantidades de beta-CD e gama-CD produzidas. No entanto, a composição do teste 5 contendo 50% de amido e 50% de dextrina (5 g/L de amido de mandioca e 5 g/L dextrina) foi a que conduziu à produção mais rápida e em maior concentração das ciclodextrinas. Os testes cujas composições continham quantidades significativas de maltodextrina e dextrina apresentaram uma baixa produção de ciclodextrinas. Neste estudo verificou-se que além dos produtos beta-CD e gama-CD causarem inibição da CGTase de Thermoanaerobacter sp., alguns sacarídeos de baixa massa molecular tais como a maltodextrina e dextrina também têm um efeito inibitório na CGTase. Assim, sugere-se que para a produção de CDs com hidrolisados enzimáticos utilizem-se apenas amidos com baixo grau de dextrose equivalente (DE). / This work has been carried out in order to contribute to the study of the production of cyclodextrins (CDs). The influence of mixture of substrates in the composition of the reaction medium was tested to produce beta-CD and gama-CD. Cyclomaltodextrins, more commonly known as cyclodextrins are cyclic oligosaccharides that are produced by the action of the CGTase enzyme (cyclomaltodextrin glucanotransferase, EC 2.4.1.19) on liquefied starch. Cyclodextrins are very useful compounds for the food, cosmetic, pharmaceutic, and plastic industries, because they have a nonpolar cavity, which favors the encapsulation of a great variety of organic molecules conferring them improved physicochemical properties, such as greater chemical resistance to environmental factors, higher solubility and reduced volatility. A liquid preparation of CGTase from Thermoanaerobacter sp. were used to produced cyclodextrins at conditions: the temperature was 85°C; reaction time was 4h; concentration of substrate was 10g/L; 10 composition containing the following substrate: starch, maltodextrin and dextrin; and pH = 6,0. Using these conditions, the results were as follows: the maximum production of cyclodextrins was composed from: 5g/L of cassava starch and 5g/L of dextrin like substrate. The tests showed that the amount more than 50% starch in the composition of the substrate were the tests that showed the best amount of beta-CD and gama-CD produced. However, the composition of test 5 (5g/L of cassava starch and 5 g/L Dextrin) with 50% starch and 50% dextrin was the fastest produced cyclodextrins and the larger amounts produced in the final reaction time. The tests whose compositions contained significant amounts of maltodextrin and dextrin was a low production of cyclodextrin. In this study it was found that in addition to the products beta-CD and gama-CD cause inhibition of CGTase from Thermoanaerobacter sp, some saccharides of low molecular weight such as maltodextrin and dextrin also has an inhibitory effect on CGTase. Thus it is suggested that for the production of CDs with enzymatic hydrolysates using only starch with low degree of dextrose equivalent (DE).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-25T17:37:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298262.pdf: 2708733 bytes, checksum: 6b89d0a052481e1b8532781916d17523 (MD5) / Partículas submicrométricas estruturadas apresentam grande potencial para aplicação em tintas e filmes de recobrimento como agente de opacidade, substituindo parcialmente o dióxido de titânio em suas formulações, além de aumentar a resistência dos filmes à umidade e à abrasão. A impregnação de um agente expansor em partículas poliméricas para posterior expansão é um processo bem estabelecido industrialmente para obtenção do poliestireno expansível (EPS), porém, há poucos relatos de seu emprego na obtenção de partículas submicrométricas expansíveis. Neste contexto, o presente trabalho trata da síntese de partículas polimé-ricas submicrométricas, através da polimerização em emulsão e minie-mulsão, e posterior expansão das mesmas. A etapa de síntese visou à obtenção de látices com partículas de diferentes tamanhos, massas mola-res, estruturas e composições. Os resultados mostram que, através das reações de polimerização em emulsão do estireno, foi possível obter partículas com diferentes tamanhos, mediante à manipulação da concen-tração de surfatante, e polímeros com baixa massa molar, através da presença de agente de transferência de cadeia. Nas reações de polimeri-zação em miniemulsão, nanocápsulas com núcleo de hexadecano e par-tículas com n-octano, n-heptano e cera de polietileno incorporado foram obtidas. Também foram obtidos polímeros reticulados, através da adição de divinilbenzeno, e polímeros com massa molar mais elevada, através da redução da concentração do iniciador peróxido de benzoíla. As partículas dos diferentes látices obtidos na etapa de síntese foram submetidas à impregnação de um agente expansor e posterior expansão. Os ensaios de impregnação e expansão foram realizados com teores de sólidos e agente expansor de 0,5% e 400%, em relação à massa total e de polímero, respectivamente. Os resultados obtidos mostram que apenas as partículas de PS com diâmetro abaixo de 100 nm apresentaram variação significativa de volume, independente da massa molar ou temperatura de transição vítrea dos polímeros. Para as partículas submicrométricas com diâmetro acima de 100 nm, foi possível observar o inchamento das mesmas com agente expansor após o processo de impregnação, porém, não se obteve indícios do aumento de volume das mesmas após os processos de expansão. / Submicron structured particles have potential for application in paints and film coating as opacity agent, partially replacing titanium dioxide in their formulations, and increasing the abrasion and wet scrub resistance of the films. Impregnation of blowing agents in polymeric particles for later expansion is a well-established industrial process for the produc-tion of expandable polystyrene (EPS), but there are few reports of the use of this process in obtaining expandable submicron particles. In this work, polymeric submicron particles were synthesized using emulsion and miniemulsion polymerization techniques and subsequently ex-panded. The synthesis step aimed the formation of latex particles with different sizes, molar masses, structures and compositions. Results show that styrene emulsion polymerization reactions allowed the formation of particles with different sizes by changing surfactant concentration, and polymers with low molar mass with the addition of a chain transfer agent. In the miniemulsion polymerization reactions, nanocapsules with hexadecane cores and particles incorporating n-octane, n-heptane and polyethylene were obtained. Crosslinked polymers and polymers with higher molar masses were also obtained, with the addition of divinilben-zene and the reduction of the initiator, benzoyl peroxide, concentration, respectively. The particles of the different latexes obtained in the syn-thesis step were submitted to the impregnation with an expanding agent and subsequent expansion. Impregnation tests were performed with solid and blowing agent content of 0.5% and 400%, related to the total mass and of polymer, respectively. The results indicate that only the PS particles with diameters below to 100 nm show significant changes in the volume, independently of the polymer molar mass and glass transi-tion temperature. For submicron particles with diameter above 100 nm it was observed the swelling of the same with blowing agent after impreg-nation process, however, no evidence was obtained their expansion after the expansion process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:17:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303900.pdf: 810905 bytes, checksum: 598ce76086962abe1b2818d3bad1e3d9 (MD5) / O alto índice de mortes por doenças coronarianas leva a engenharia de tecidos a voltar-se para o desenvolvimento de métodos paliativos a essas patologias como, por exemplo, a construção de vasos sanguíneos artificiais. Esses vasos precisam atender aos requisitos do organismo assim como ter como base um material biocompatível. Nessa linha alguns grupos de pesquisa já desenvolveram vasos artificiais à base de celulose bacteriana (CB), um biopolímero que tem sido largamente estudado para aplicações biomédicas como na construção de matrizes 3D para suporte ao crescimento celular. Esses vasos já estão caracterizados, porém nada se estudou sobre a degradação destes no organismo vivo. Para tanto nesse trabalho foi desenvolvido um aparato para a produção de vasos artificiais à base de CB, assim como a produção, caracterização e estudo da degradabilidade in vitro desses vasos em ensaio com fluidos que simularam condições fisiológicas. Segmentos de vasos de CB foram imersos em PBS e salina a 37,8ºC seguindo um protocolo de 20 semanas com retiradas mensais para análises estruturais em microscopia eletrônica de varredura (MEV) dos vasos pós-ensaio e verificação de glicose nos líquidos de imersão por espectrofotometria no UV-VIS. Como resultados não houve mudanças estruturais aparentes e características de degradação polimérica nas análises em MEV, tão menos presença de glicose nos líquidos de imersão. Os resultados caracterizaram que não houve degradação nas amostras durante o período de 20 semanas. / The high death rate from coronary heart disease leads to tissue engineering to turn the development of palliative methods to these pathologies such as the construction of artificial blood vessels. These vessels have to fulfill the requirements of the body and be based on a biocompatible material. In this line some research groups have developed artificial blood vessels based on bacterial cellulose (BC), a biopolymer that has been widely studied for biomedical applications as the construction of 3D matrices to support cell growth. These vessels are characterized however nothing has been studied on the degradation of these in the living organism. To this end in this work was developed an apparatus for the production of artificial vessels based on BC, as well as production, characterization and in vitro degradability of these vessels in fluids that simulated physiological conditions. BC vessel segments were immersed in PBS and saline at 37.8 ° C following a protocol of 20 weeks with monthly withdrawals for structural analysis in scanning electron microscopy in the vessels after testing and evaluating of glucose in the liquid immersion by spectrophotometry on UV-VIS. As results there were no apparent structural changes and characteristics of polymeric degradation in SEM analysis, neither the presence of glucose in the liquids of immersion. The results characterized that there was no degradation in the samples during the 20 weeks.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:32:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303902.pdf: 2038184 bytes, checksum: 05c2d4e5d478dfd91b1484ae9837baf7 (MD5) / Novos insumos têm sido investigados para que possam atender às exigências do mercado consumidor atual, mais consciente da relação entre alimentação e saúde, que deseja produtos com benefícios múltiplos, associados ao sabor e à aparência. Em contrapartida, as indústrias tentam aproveitar, cada vez mais, os "resíduos" materiais provenientes das linhas de diversos produtos por meio do isolamento de compostos, muitas vezes com valor agregado muito maior do que o produto principal. Inulina do tipo frutanas, ou mais especificamente, frutooligossacarídeos (FOS) são abundantemente encontrados nas raízes de yacon. Devido a seus efeitos benéficos sobre a saúde, além do baixo valor calórico, os FOS estão se tornando cada vez mais importantes para a indústria, especialmente na alimentação de diabéticos. No entanto, durante o processamento o extrato de yacon rico em FOS sofre reações de escurecimento devido à presença de compostos fenólicos, prejudicando suas características sensoriais e visuais. Estes compostos, em contrapartida, apresentam grandes perspectivas de aplicações nas indústrias cosmética, farmacêutica e alimentícia, devido a possíveis efeitos antioxidantes. O presente trabalho avaliou a remoção dos principais compostos responsáveis pelo desenvolvimento da cor em extrato de yacon, usando o processo de adsorção em carvão ativado comercial. Foram testados cinco adsorventes com características diferentes. Foi selecionado aquele com melhor resposta para a descoloração do extrato e menor adsorção de açúcares totais e redutores. São mostrados os resultados da caracterização físico-química do adsorvente selecionado como ponto de carga zero, grupos funcionais de superfície, porosidade, área superficial e composição química. Isotermas e cinéticas de adsorção foram determinadas para o extrato de yacon e para dois compostos puros encontrados em quantidade significativa no yacon: ácidos gálico e cafeico. Os dados de equilíbrio foram ajustados aos modelos de Langmuir e Freundlich, enquanto os dados cinéticos foram ajustados aos modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Parâmetros termodinâmicos de entalpia, entropia e energia livre de Gibbs, a 20, 30, 40, 50 e 60 ?C foram também determinados. Os resultados indicaram um processo de adsorção físico, melhor descrito pela isoterma de Langmuir. As características dos adsorbatos influenciaram o grau de afinidade com o adsorvente, e ácido cafeico foi adsorvido em maior quantidade do que ácido gálico. Considerações a respeito do processo de purificação e os fatores responsáveis pela clarificação foram levantados. Visando agregar valor ao vegetal estudado, procedeu-se à recuperação dos compostos adsorvidos no carvão por processo de dessorção e uma avaliação de seu potencial como antioxidantes. Diferentes solventes, temperaturas e condições de pH foram testados, e o melhor rendimento para a recuperação de compostos fenólicos totais (58,5 ± 1,0%) foi obtido com a solução de etanol 60%, a uma temperatura de 30 ?C. Os testes de capacidade antioxidante realizados no extrato dessorvido indicaram um sequestro de radicais DPPH de 78,6%, equivalente a uma concentração de fenólicos totais de 203,5 ± 3,5 mg.L-1 EAG. Após a purificação parcial, o extrato de yacon foi concentrado e submetido a um processo de precipitação com solvente, para sua obtenção na forma de pó. Foram comparadas as diferenças entre os produtos nas formas pó e extrato, antes e após a clarificação com carvão ativado comercial. Depois da adsorção não foi detectada a presença de proteínas, observou-se melhora na cor e redução nos conteúdos de compostos fenólicos totais (85,2%), açúcares redutores (2,0%), carboidratos totais (8,1%) e FOS (10,8%) no produto na forma de extrato. No produto em pó, a purificação mostrou variações na temperatura de transição vítrea (Tg) e decomposição térmica, além de deslocamento e inversão de algumas bandas no espectro de FTIR, assim como variações na solubilidade. As análises de MEV e DSC contribuíram na explicação da instabilidade das amostras na forma de pó na temperatura ambiente, evidenciando o fenômeno de plastificação pela água. Os resultados de CLAE confirmam um grau de polimerização máximo de 10, evidenciando a presença de FOS no yacon. / New inputs have been investigated in order to satisfy the market demands of current consumers, who are more aware of the relationship between food and health. Consumers want products with multiple benefits combined with agreeable flavor and attractive appearance. In order to satisfy such demands, industries increasingly utilize waste materials from different processes, which often have greater value than the main product. Inulin-type fructans or, more specifically, fructooligosaccharides (FOS) are found abundantly in yacon roots. Due to their beneficial effects on health, as well as low calorific value, FOS have become increasingly important to the food industry, especially companies producing dietetic products. However, during the yacon processing, more specifically, during the obtainment of the FOS-rich extract, sensorial and visual aspects are adversely affected due to the browning reactions. Fortunately, compounds resulting from the browning reactions have a wide variety of uses in the pharmaceutical and food industries as antioxidants. Due to this property it is of interest to investigate their recovery. In this context, this study evaluated the removal of the main compounds responsible for the color development in yacon extracts through adsorption onto commercial activated carbon. Five adsorbents with different characteristics were tested and that with the best response to the extract discoloration and lowest adsorption of total and reducing sugars was selected. The physicochemical characterization of the adsorbent was carried out, including point of zero charge, surface functional groups, porosity, surface area and chemical composition. The adsorption isotherms and kinetics were determined for the yacon extract and two pure compounds found in significant quantities in yacon: caffeic and gallic acids. The equilibrium data were fitted using Langmuir and Freundlich models and the kinetic data were fitted with pseudo-first and pseudo-second order models. The thermodynamic parameters of enthalpy, entropy and Gibbs free energy, at 20, 30, 40, 50 and 60 ¢ªC, were also determined. The results indicated that a physical adsorption process occurs which can be described by the Langmuir isotherm. The characteristics of the adsorbate influenced the adsorption and it was observed that caffeic acid was more efficiently adsorbed than gallic acid. As a consequence, the purification process was studied, along with the desorption process and the antioxidant potential. Also, different solvents, temperatures and pH conditions were tested. The highest yield in the recovery of total phenolic compounds (58.5 ¡¾ 1.0%) was obtained with a 60% ethanol solution at a temperature of 30 ¢ªC. The antioxidant capacity indicated a DPPH radical scavenging of 78.6%, equivalent to a total phenolics concentration of 203.5 ¡¾ 3.5 mg.L-1 GAE. After partial purification, the yacon extract was concentrated and submitted to a precipitation process with solvent in order to obtain a solid phase as a powder. Differences between the products in the extract form and powder form were determined, before and after clarification with commercial activated carbon. After adsorption, the presence of protein was not detected; an improvement in the color was observed along with a reduction in the content of total phenolic compounds (85.2%), reducing sugars (2.0%), total carbohydrates (8.1%) and FOS (10.8%) in the extracted product. For the FOS powder, purification led to variations in the glass transition temperature (Tg) and thermal decomposition, and also the displacement and inversion of some bands in the FTIR spectrum, as well as variations in the solubility. The SEM and DSC analyses contributed to explaining the observed instability of the powder samples stored at room temperature, showing the phenomenon of plasticization by water. A maximum polymerization degree of 10, determined by HPLC analysis, confirmed the presence of FOS in the yacon extract.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:49:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303904.pdf: 1366893 bytes, checksum: 5acea4ec13af3fe8ca58934ce89aacde (MD5) / As argilas bentoníticas são utilizadas amplamente na indústria em diversas aplicações, devido às suas propriedades como capacidade de troca catiônica, de inchamento, de adsorção e a plasticidade. A propriedade de interesse neste trabalho é a alta capacidade de adsorção que estas argilas têm, principalmente após um tratamento químico com ácido mineral, chamado ativação ácida. A indústria de óleos vegetais utiliza em uma das etapas de refino do óleo, chamada de clarificação, as argilas bentoníticas ácido-ativadas com a finalidade de retirar compostos que conferem cor ao óleo. Estes compostos são adsorvidos na argila, que quando fica saturada, é descartada e encaminhada a aterros industriais. Este resíduo é considerado perigoso por conter material oleoso, que pode entrar em combustão facilmente. Vários estudos foram feitos com a finalidade de recuperar as argilas para reuso no processo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de regeneração da argila usada para reuso no processo industrial. Vários solventes foram estudados e escolhemos o álcool etílico como o agente de eluição, haja vista que apresentou sempre bons resultados na extração das substâncias adsorvidas, comparativamente a outros solventes, além do fato de que este álcool é menos tóxico do que os outros solventes. Foram realizados procedimentos laboratoriais com variação de tempo e temperatura de extração. Entretanto, embora tenhamos um bom índice de extração do material oleoso, 89,12% em peso, observamos um teor residual em torno de 9% em peso do óleo, verificado após lavagem com solução de hidróxido de sódio, da argila após extração com etanol. Comparando a diferença do clareamento do óleo utilizando a argila lavada e a virgem, verificamos uma diferença acentuada na coloração, quando a argila virgem foi mais eficiente no processo. Portanto, podemos considerar ineficaz o processo de recuperação das argilas usadas utilizando somente extração com solventes, neste caso o álcool etílico anidro, pois não houve regeneração da argila usada com a mesma capacidade de clareamento de uma argila virgem. / The bentonitic clays are widely used in industry in many applications due to their properties such as cation exchange capacity, swelling capacity, the high adsorption power and plasticity. The property of interest in this work is the high adsorption capacity that these clays have, especially after a chemical treatment with mineral acid, called acid activation. The vegetable oil industry uses in one of the stages of oil refining, called clarification, the acid-activated bentonite clay in order to remove compounds that give color to the oil. These compounds are adsorbed on clay, and when it is saturated, it is discarded and sent to landfills. This waste is considered dangerous because it contains fatty material, which can easily ignite. Several studies have been done in order to recover the clay for reuse in the process. The objective of this study was to develop a method of regeneration of clay used for reuse in industrial process. Several solvents were studied and we chose ethanol as the elution agent considering that it always presented good results in the extraction of adsorbed substances, compared to other solvents, besides the fact that this alcohol is less toxic than other solvents. Laboratory procedures were performed with a range of time and extraction temperature However, although we have a good rate of extraction of oil material, 89.12% by weight, we had a residual level of about 9% by weight of oil, observed after washing with solution of sodium hydroxide of the clay after extraction with ethanol. Comparing the difference in the bleaching of oil using washed clay and a virgin clay, we verify a marked difference in coloration, when the virgin clay was more efficient in the process. Therefore, we may consider ineffective the regeneration process of used clays using only solvent extraction, in this case anhydrous ethyl alcohol, because there was no regeneration of the clay used with the same bleaching capacity of virgin clay.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:47:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A quitosana e seus derivados estão sendo amplamente pesquisados para sua aplicação como agente antimicrobiano. No entanto, estudos demonstram que estes biopolímeros encontram-se aquém dos requisitos necessários para serem utilizados com tal finalidade. Por este motivo, que muitas pesquisas têm buscado a interação da quitosana e seus derivados com substâncias inorgânicas (Ag, Cu, Zn e etc), no intuito de ampliar suas características biocidas. Neste contexto, o presente trabalho visa à incorporação de prata na matriz da quitosana para sua aplicação na área antimicrobiana. A incorporação correu por adsorção química utilizando-se solução aquosa de nitrato de prata. As condições experimentais foram otimizadas num ensaio preliminar com auxílio da técnica de absorção atômica em chama (FAAS) e do teste difusão em agar. Para a caracterização e verificação da atividade antimicrobiana deste copolímero dopado com metal foram utilizadas análises de MEV e EDX, juntamente com o ensaio antimicrobiano de diluições sucessivas. Os resultados obtidos confirmam que a quitosana quando tratada com prata apresenta excelente atividade bactericida frente os microrganismos testados. / Chitosan and its derivatives are being widely researched for its application as an antimicrobial agent. However, studies show that these biopolymers are below the requirements to be used for such purposes. For this reason, many studies have sought the interaction of chitosan and its derivatives with inorganic substances (Ag, Cu, Zn, etc.) in order to broaden its characteristics biocides. In this context, the present work aims the incorporation of silver in the matrix of chitosan for their application in antimicrobial. The merger went by chemical adsorption using aqueous solution of silver nitrate. The experimental conditions were optimized in a preliminary test with the aid of the technique of FAAS and the agar diffusion test. For the characterization and verification of the antimicrobial activity this copolymer doped with metal was used analysis the MEV e EDX, together with the test antimicrobial successive dilutions. The results confirm that chitosan when treated with silver has excellent bactericidal activity against microorganisms, the forehead.