Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-07-12T17:06:11Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_SAMANTA_PINHEIRO.docx: 1263078 bytes, checksum: b83c378bf425e2d61fcf3df000a49082 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-07-12T17:07:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_SAMANTA_PINHEIRO.docx: 1263078 bytes, checksum: b83c378bf425e2d61fcf3df000a49082 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T17:07:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_SAMANTA_PINHEIRO.docx: 1263078 bytes, checksum: b83c378bf425e2d61fcf3df000a49082 (MD5) / O escoamento do petróleo é um assunto de grande importância para a indústria petrolífera. No seu transporte, o petróleo deve estar no estado líquido para garantir o fácil escoamento durante todas as etapas da produção. Apesar do estado ideal ser líquido, normalmente esse possui uma fase sólida devido à precipitação de componentes parafínicos, esse fenômeno é denominado de cristalização.Um dos principais desafios do escoamento é evitar a cristalização conhecendo melhor as características do petróleo do recôncavo baiano. A temperatura em que as parafinas cristalizam é Temperatura do Início de Aparecimento de Cristais (TIAC) e é uma das principais propriedades para conhecer o escoamento do petróleo além da viscosidade, °API, composição, ponto de fluidez, quantidade de saturados, aromáticos e compostos que contém nitrogênio, enxofre e oxigênioe a porcentagem de cera no petróleo. Nesse trabalho, as propriedades foram analisadas em laboratório paraconhecer um perfil médio de comportamento dos petróleos de camposmaduros do recôncavo baiano, confirmando a sua dificuldade de escoar. Então,com essas informações foram realizados o cálculo da TIAC e também da quantidade de cera presente no petróleo numa certa temperatura através do equilíbrio termodinâmico da mistura. Para o cálculo deste equilíbrio foram utilizados a equação base (Smith et al., 1996) para equilíbrio sólido-líquido e para os coeficientes de atividade foram escolhidos os modelos de Won, utilizando a teoria de soluçõesregulares, o modelo de Flory de volume livre, UNIFAC, UNIFAC modificado, UNIQUAC modificado e Wilson modificado, que são os modelos mais utilizados na literatura para equilíbrio sólido-líquido de petróleo.Realizando uma comparação dos resultados obtidos para TIAC, a combinação de modelos que melhor representou o equilíbrio de fases foi UNIFAC-UNIQUAC modificado para o líquido e sólido, respectivamente, com um desvio relativo médio de 5,24%.

Issues de ressources renouvelables, les huiles végétales (mélanges de triacylglycérols) sont des matières premières aux multiples applications dans divers secteurs, tels que lindustrie alimentaire, les lubrifiants, les solvants, les cosmétiques, la pharmacie, parmi autres. Pour faciliter le développement de produits utilisant de telles matières premières, le travail de thèse sintéresse à la modélisation de l\'équilibre de phases pour mélanges de triacylglycérols et la conception dun logiciel prédictif de leurs propriétés. Les modèles employés sont totalement prédictifs et tiennent compte des polymorphes. La phase liquide et le polymorphe sont supposés idéaux à linverse des polymorphes et dont les coefficients dactivités sont calculés à laide du modèle de Margules où les coefficients dinteractions binaires sont prédits à partir de la similarité des chaines dacide gras sur le squelette glycérol. L\'optimisation directe de l\'énergie libre de Gibbs permet de calculer la quantité de solide dans les graisses ; propriété fondamentale corrélée à de nombreuses fonctionnalités de produits basés sur des huiles végétales. Le calcul de l\'équilibre solide - liquide à plusieurs températures permet de simuler des courbes de fusion et des courbes de calorimétrie différentielle à balayage. Linfluence sur ces courbes de modifications dans la structure moléculaire et de la composition des mélanges est étudier pour plusieurs systèmes et comparés avec des données expérimentales: triacylglycérols purs, mélanges binaires et ternaires de triacylglycérols, huiles végétales naturelles et mélanges d\'huiles végétales impliquant des centaines de triacylglycérols. Des réactions d\'interestérification chimique, largement utilisées pour modifier la composition et propriétés d\'huiles et graisses, sont simulées et comparés avec des données expérimentales. Le bon accord avec les données expérimentales permet de valider l\'outil informatique et son caractère prédictif permet denvisager son utilisation pour des mélanges, températures et compositions encore non évaluées de façon à orienter les efforts expérimentaux vers les mélanges les plus prometteurs. / A busca pelo desenvolvimento sustentável é um incentivo para o uso de recursos renováveis na indústria química. Óleos vegetais (misturas de triacilgliceróis) são matérias-primas que atendem a este critério e apresentam aplicações atuais e potenciais em diversos setores, tais como indústria de alimentos, lubrificantes, solventes, cosméticos, farmacêutica, dentre outros. Com o objetivo de auxiliar no desenvolvimento de produtos utilizando tais matérias-primas, o presente trabalho trata da modelagem do equilíbrio de fases em misturas de triacilgliceróis e do desenvolvimento de uma ferramenta computacional preditiva de propriedades. Os modelos usados são totalmente preditivos e consideram a existência de polimorfismo na fase sólida. O estado líquido e o polimorfo são considerados ideais. Os coeficientes de atividade das fases e (não-ideais) são estimados através do modelo de Margules, no qual os coeficientes de interação molecular binária são calculados de forma preditiva através de correlações com o grau de similaridade entre as cadeias de ácidos graxos no glicerol. Através da otimização direta da Energia Livre de Gibbs, é calculado o Conteúdo de Gordura Sólida, uma propriedade fundamental para funcionalidade de produtos baseados em óleos vegetais. Através do cálculo do equilíbrio de fases em diversas temperaturas são simuladas curvas de fusão e curvas de Calorimetria Exploratória Diferencial, permitindo uma avaliação computacional do efeito que alterações na estrutura molecular e composição apresentam nas propriedades de interesse. Os resultados calculados foram aplicados e comparados com dados experimentais em diversos sistemas: triacilgliceróis puros, misturas binárias e ternárias de triacilgliceróis, óleos vegetais naturais e misturas de diversos óleos vegetais (centenas de triacilgliceróis). Reações de interesterificação química, amplamente utilizadas para alterar a composição e propriedades de óleos e gorduras, foram igualmente simuladas e os resultados comparados com dados experimentais em diversas composições e temperaturas. A boa concordância entre os dados simulados e experimentais permite validar a ferramenta computacional e seu caráter preditivo a torna útil no estudo de misturas em temperaturas e composições ainda não avaliadas, de forma que os esforços experimentais (custo e tempo) possam ser direcionados às misturas mais promissoras.

Submitted by Escola Politécnica Biblioteca (biengproc@ufba.br) on 2016-08-24T18:40:35Z No. of bitstreams: 1 Tese-ItallaMBezerra.pdf: 4420853 bytes, checksum: 1ceb7200656cbc5894103e3676b0188f (MD5) / Approved for entry into archive by Escola Politécnica Biblioteca (biengproc@ufba.br) on 2016-08-24T18:41:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese-ItallaMBezerra.pdf: 4420853 bytes, checksum: 1ceb7200656cbc5894103e3676b0188f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-24T18:41:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese-ItallaMBezerra.pdf: 4420853 bytes, checksum: 1ceb7200656cbc5894103e3676b0188f (MD5) / Os antibióticos β-lactâmicos constituem a classe de medicamentos mais prescrita na medicina humana e veterinária. No Brasil, destacam-se entre eles, a amoxicilina e ampicilina, como sendo os dois antibióticos mais consumidos e importados pelo país. A dependência do Brasil por países produtores destes fármacos é decorrente dos inconvenientes causados pela rota química convencional de síntese, que utiliza grande quantidade de solventes tóxicos gerando resíduos não biodegradáveis. Diante disso, a síntese enzimática vem se destacando como uma rota alternativa e “limpa”. Contudo, para esta rota tornar-se economicamente viável e competitiva, é necessário estudar a separação do antibiótico do meio reacional, visto que o mesmo depois de formado encontra-se disponível à degradação hidrolítica, reduzindo o rendimento do processo. A escolha de um agente adequado de separação requer o conhecimento do comportamento dos constituintes nas fases envolvidas em diferentes condições operacionais. Baseado nisso, este trabalho focou na determinação da solubilidade da amoxicilina, ampicilina e seus respectivos subprodutos da síntese enzimática em diferentes condições de temperatura (10 – 25 °C), pH (3 – 8) e concentração de etanol (0 – 70% m/m), usando o método analítico com espectroscopia. Para melhor entendimento destes compostos em solução, foram determinadas as constantes de dissociação de cada um a partir de curvas potenciométricas. Com isso, novos dados de equilíbrio químico e de fases foram apresentados. Os resultados obtidos concordaram com os fundamentos que regem o equilíbrio sólido-líquido entre biomoléculas no que diz respeito à influência do pH, temperatura e solventes orgânicos, e destacam a influência das cargas elétricas em suas propriedades. Além disso, os parâmetros termodinâmicos (ΔH, ΔS e ΔG) das reações de dissociação destes compostos em solução foram determinados, indicando que as moléculas protonadas são mais estáveis. Por fim, um modelo termodinâmico considerando a idealidade da solução, e uma modificação do mesmo aplicando a não idealidade foram aplicados para descrever matematicamente as curvas de solubilidade obtidas experimentalmente. Ambos os modelos concordaram com precisão a solubilidade dos compostos nas condições estudadas, exceto nas condições em que a ampicilina apresentou polimorfismo, indicando que em alguns casos a abordagem ideal pode fornecer informações satisfatórias de determinados sistemas, sem a necessidade da estimação de parâmetros.

A modelagem termodinâmica do equilíbrio sólido-líquido de sistemas que contêm aminoácidos e proteínas tem sido cada vez mais necessária para o desenvolvimento de equações que permitam um projeto mais racional e eficiente das operações unitárias encontradas nos processos de purificação destas moléculas, tais como a precipitação e a cristalização. Neste trabalho, é apresentada uma relação unívoca entre a solubilidade de proteínas e o pH; sendo necessários como parâmetros apenas informações sobre a estrutura primária e os valores das constantes de ionização de cada resíduo na cadeia protéica, considerando os diferentes estados de ionização que a proteína assume em solução. Esta relação foi aplicada a sistemas de insulina suína a três diferentes temperaturas, a sistemas de insulinas mutantes e a sistemas de b-lactoglobulina a diferentes concentrações de cloreto de sódio, resultando em uma bem sucedida correlação dos dados experimentais de solubilidade destes sistemas. Estudou-se também a não-idealidade de sistemas contendo aminoácidos, partindo de considerações sobre diferentes estados de ionização da molécula assim como feito para proteínas, mas adicionando um termo de não-idealidade, neste caso, um termo advindo do modelo de Pitzer para soluções eletrolíticas. Os sistemas, cujas curvas de solubilidade em função do pH foram estudadas, são: DL-Alanina, DL-Metionina, L-Isoleucina, L-Leucina, DL-Fenilalanina, também glicina e seus oligopeptídeos e moléculas com grupos b-lactâmicos tais como a ampicilina, que é um antibiótico, e o ácido 6-aminopenicilânico, que é um precursor na rota de produção da ampicilina. Uma interpretação através de termodinâmica estatística para o parâmetro de interação de Pitzer permitiu uma análise mais profunda dos resultados. Relações entre o segundo coeficiente virial osmótico, a solubilidade de proteínas e a concentração de agente precipitante foram desenvolvidas e aplicadas a sistemas de lisozima, ovalbumina e imunoglobulina humana. Os resultados desta aplicação mostraram quão profícua é a abordagem empregada. / The thermodynamic modeling of solid-liquid equilibrium of systems containing amino acids and proteins has become increasingly necessary for a more rational and efficient design of unit operations found in the downstream processing of these molecules, such as precipitation and crystallization. In this work, an unequivocal relationship between the protein solubility and the pH is presented. The resulting equation accounts for the different ionization states that protein molecules may assume in solution, and is written as a function of the primary structure and values of the ionization constant of each residue in the protein chain. The model was applied to the solid-liquid equilibrium of porcine insulin solutions at three different temperatures, solutions of mutant insulin molecules and solutions of b-lactoglobulin at different sodium chloride concentrations. A very successful correlation of the experimental solubility data was obtained in all cases. The solubility of amino acids and b-lactam compounds was also studied through a similar approach, but in this case the non-ideality of the solutions was accounted for by introducing Pitzers model for electrolyte solutions. The compounds whose solubility curves as a function of the pH were modeled include the amino acids DL-Alanine, DL-Methionine, L-Isoleucine, L-Leucine, DL-Phenylalanine, Glycine and its oligopeptides, and b-lactam compounds such as ampicillin, which is an antibiotic, and 6-aminopenicillanic acid, which is a precursor in the ampicillin production route. The interpretation of the binary interaction parameter values through a statistical thermodynamic approach allowed a deeper analysis of the results. Finally, equations relating the osmotic second virial coefficient, the protein solubility and the concentration of precipitant agents such as salts were developed. The resulting equations were successfully applied to solutions containing lysozyme, ovalbumin and immunoglobulin, which shows that the considered approach is promising.

A busca pelo desenvolvimento sustentável é um incentivo para o uso de recursos renováveis na indústria química. Óleos vegetais (misturas de triacilgliceróis) são matérias-primas que atendem a este critério e apresentam aplicações atuais e potenciais em diversos setores, tais como indústria de alimentos, lubrificantes, solventes, cosméticos, farmacêutica, dentre outros. Com o objetivo de auxiliar no desenvolvimento de produtos utilizando tais matérias-primas, o presente trabalho trata da modelagem do equilíbrio de fases em misturas de triacilgliceróis e do desenvolvimento de uma ferramenta computacional preditiva de propriedades. Os modelos usados são totalmente preditivos e consideram a existência de polimorfismo na fase sólida. O estado líquido e o polimorfo são considerados ideais. Os coeficientes de atividade das fases e (não-ideais) são estimados através do modelo de Margules, no qual os coeficientes de interação molecular binária são calculados de forma preditiva através de correlações com o grau de similaridade entre as cadeias de ácidos graxos no glicerol. Através da otimização direta da Energia Livre de Gibbs, é calculado o Conteúdo de Gordura Sólida, uma propriedade fundamental para funcionalidade de produtos baseados em óleos vegetais. Através do cálculo do equilíbrio de fases em diversas temperaturas são simuladas curvas de fusão e curvas de Calorimetria Exploratória Diferencial, permitindo uma avaliação computacional do efeito que alterações na estrutura molecular e composição apresentam nas propriedades de interesse. Os resultados calculados foram aplicados e comparados com dados experimentais em diversos sistemas: triacilgliceróis puros, misturas binárias e ternárias de triacilgliceróis, óleos vegetais naturais e misturas de diversos óleos vegetais (centenas de triacilgliceróis). Reações de interesterificação química, amplamente utilizadas para alterar a composição e propriedades de óleos e gorduras, foram igualmente simuladas e os resultados comparados com dados experimentais em diversas composições e temperaturas. A boa concordância entre os dados simulados e experimentais permite validar a ferramenta computacional e seu caráter preditivo a torna útil no estudo de misturas em temperaturas e composições ainda não avaliadas, de forma que os esforços experimentais (custo e tempo) possam ser direcionados às misturas mais promissoras. / Issues de ressources renouvelables, les huiles végétales (mélanges de triacylglycérols) sont des matières premières aux multiples applications dans divers secteurs, tels que lindustrie alimentaire, les lubrifiants, les solvants, les cosmétiques, la pharmacie, parmi autres. Pour faciliter le développement de produits utilisant de telles matières premières, le travail de thèse sintéresse à la modélisation de l\'équilibre de phases pour mélanges de triacylglycérols et la conception dun logiciel prédictif de leurs propriétés. Les modèles employés sont totalement prédictifs et tiennent compte des polymorphes. La phase liquide et le polymorphe sont supposés idéaux à linverse des polymorphes et dont les coefficients dactivités sont calculés à laide du modèle de Margules où les coefficients dinteractions binaires sont prédits à partir de la similarité des chaines dacide gras sur le squelette glycérol. L\'optimisation directe de l\'énergie libre de Gibbs permet de calculer la quantité de solide dans les graisses ; propriété fondamentale corrélée à de nombreuses fonctionnalités de produits basés sur des huiles végétales. Le calcul de l\'équilibre solide - liquide à plusieurs températures permet de simuler des courbes de fusion et des courbes de calorimétrie différentielle à balayage. Linfluence sur ces courbes de modifications dans la structure moléculaire et de la composition des mélanges est étudier pour plusieurs systèmes et comparés avec des données expérimentales: triacylglycérols purs, mélanges binaires et ternaires de triacylglycérols, huiles végétales naturelles et mélanges d\'huiles végétales impliquant des centaines de triacylglycérols. Des réactions d\'interestérification chimique, largement utilisées pour modifier la composition et propriétés d\'huiles et graisses, sont simulées et comparés avec des données expérimentales. Le bon accord avec les données expérimentales permet de valider l\'outil informatique et son caractère prédictif permet denvisager son utilisation pour des mélanges, températures et compositions encore non évaluées de façon à orienter les efforts expérimentaux vers les mélanges les plus prometteurs.

O equilíbrio sólido-líquido de sistemas binários de alcoóis graxos e de ésteres graxos foi descrito por meio de modelagem termodinâmica baseada na análise de estabilidade da fase líquida. A metodologia foi aplicada a três tipos de diagramas de fases: (a) sistemas cujos constituintes apresentam miscibilidade completa, em que as substâncias são miscíveis tanto na fase sólida quanto na líquida, (b) sistemas que apresentam ponto eutético simples, (c) sistemas que apresentam ponto eutético e reação peritética. A caracterização da não-idealidade foi feita com o modelo de coeficientes de atividade de Flory-Huggins para descrição dos diferentes comportamentos, que resultou em bom ajuste dos dados. A uniformidade do valor dos parâmetros ajustados mostra que há diferentes interações moleculares comparando-se as funções químicas álcool, éster etílico e éster metílico e a presença de insaturação na cadeia carbônica. Observa-se que os resultados são fortemente afetados pelos valores de entalpia e temperatura de fusão dos compostos puros. A metodologia desenvolvida foi implementada em linguagem Fortran. Do ponto de vista formal, a análise apresentada mostra que a ocorrência de peritéticos pode ser descrita sem que seja necessário postular um modelo de coeficiente de atividade para a fase sólida quando houver imiscibilidade total. / In this work, the modeling of solid-liquid equilibrium of binary systems containing fatty alcohols or fatty esters is presented. Phase equilibrium calculations were carried out using a phase stability analysis which describes the onset of the solid phase formation. The developed methodology was applied to the modeling of three distinct types of phase diagrams: (a) systems wherein the components are miscible in both phases, (b) systems with a single eutectic point, (c) systems with eutectic point and peritectic reaction. The liquid phase non-ideality was accounted for through the Flory- Huggins model for the excess Gibbs energy. It was possible to describe the different types of phase diagrams with excellent agreement with the experimental data. The values of the adjustable parameters are rather low and depend on both the chemical function of the species considered (alcohol, methyl ester or ethyl ester) and the presence of unsaturation in their molecules. The calculated phase diagrams are strongly affected by the experimental values of enthalpy of fusion and temperature of fusion of the pure compounds. Concerning the thermodynamic description of the solid-liquid equilibrium, the presented analysis showed that it is possible to account for the peritectic reaction without assigning a model for the solid phase activity coefficient when the compounds are not miscible in this phase.

O equilíbrio sólido-líquido de sistemas binários de alcoóis graxos e de ésteres graxos foi descrito por meio de modelagem termodinâmica baseada na análise de estabilidade da fase líquida. A metodologia foi aplicada a três tipos de diagramas de fases: (a) sistemas cujos constituintes apresentam miscibilidade completa, em que as substâncias são miscíveis tanto na fase sólida quanto na líquida, (b) sistemas que apresentam ponto eutético simples, (c) sistemas que apresentam ponto eutético e reação peritética. A caracterização da não-idealidade foi feita com o modelo de coeficientes de atividade de Flory-Huggins para descrição dos diferentes comportamentos, que resultou em bom ajuste dos dados. A uniformidade do valor dos parâmetros ajustados mostra que há diferentes interações moleculares comparando-se as funções químicas álcool, éster etílico e éster metílico e a presença de insaturação na cadeia carbônica. Observa-se que os resultados são fortemente afetados pelos valores de entalpia e temperatura de fusão dos compostos puros. A metodologia desenvolvida foi implementada em linguagem Fortran. Do ponto de vista formal, a análise apresentada mostra que a ocorrência de peritéticos pode ser descrita sem que seja necessário postular um modelo de coeficiente de atividade para a fase sólida quando houver imiscibilidade total. / In this work, the modeling of solid-liquid equilibrium of binary systems containing fatty alcohols or fatty esters is presented. Phase equilibrium calculations were carried out using a phase stability analysis which describes the onset of the solid phase formation. The developed methodology was applied to the modeling of three distinct types of phase diagrams: (a) systems wherein the components are miscible in both phases, (b) systems with a single eutectic point, (c) systems with eutectic point and peritectic reaction. The liquid phase non-ideality was accounted for through the Flory- Huggins model for the excess Gibbs energy. It was possible to describe the different types of phase diagrams with excellent agreement with the experimental data. The values of the adjustable parameters are rather low and depend on both the chemical function of the species considered (alcohol, methyl ester or ethyl ester) and the presence of unsaturation in their molecules. The calculated phase diagrams are strongly affected by the experimental values of enthalpy of fusion and temperature of fusion of the pure compounds. Concerning the thermodynamic description of the solid-liquid equilibrium, the presented analysis showed that it is possible to account for the peritectic reaction without assigning a model for the solid phase activity coefficient when the compounds are not miscible in this phase.

A modelagem termodinâmica do equilíbrio sólido-líquido de sistemas que contêm aminoácidos e proteínas tem sido cada vez mais necessária para o desenvolvimento de equações que permitam um projeto mais racional e eficiente das operações unitárias encontradas nos processos de purificação destas moléculas, tais como a precipitação e a cristalização. Neste trabalho, é apresentada uma relação unívoca entre a solubilidade de proteínas e o pH; sendo necessários como parâmetros apenas informações sobre a estrutura primária e os valores das constantes de ionização de cada resíduo na cadeia protéica, considerando os diferentes estados de ionização que a proteína assume em solução. Esta relação foi aplicada a sistemas de insulina suína a três diferentes temperaturas, a sistemas de insulinas mutantes e a sistemas de b-lactoglobulina a diferentes concentrações de cloreto de sódio, resultando em uma bem sucedida correlação dos dados experimentais de solubilidade destes sistemas. Estudou-se também a não-idealidade de sistemas contendo aminoácidos, partindo de considerações sobre diferentes estados de ionização da molécula assim como feito para proteínas, mas adicionando um termo de não-idealidade, neste caso, um termo advindo do modelo de Pitzer para soluções eletrolíticas. Os sistemas, cujas curvas de solubilidade em função do pH foram estudadas, são: DL-Alanina, DL-Metionina, L-Isoleucina, L-Leucina, DL-Fenilalanina, também glicina e seus oligopeptídeos e moléculas com grupos b-lactâmicos tais como a ampicilina, que é um antibiótico, e o ácido 6-aminopenicilânico, que é um precursor na rota de produção da ampicilina. Uma interpretação através de termodinâmica estatística para o parâmetro de interação de Pitzer permitiu uma análise mais profunda dos resultados. Relações entre o segundo coeficiente virial osmótico, a solubilidade de proteínas e a concentração de agente precipitante foram desenvolvidas e aplicadas a sistemas de lisozima, ovalbumina e imunoglobulina humana. Os resultados desta aplicação mostraram quão profícua é a abordagem empregada. / The thermodynamic modeling of solid-liquid equilibrium of systems containing amino acids and proteins has become increasingly necessary for a more rational and efficient design of unit operations found in the downstream processing of these molecules, such as precipitation and crystallization. In this work, an unequivocal relationship between the protein solubility and the pH is presented. The resulting equation accounts for the different ionization states that protein molecules may assume in solution, and is written as a function of the primary structure and values of the ionization constant of each residue in the protein chain. The model was applied to the solid-liquid equilibrium of porcine insulin solutions at three different temperatures, solutions of mutant insulin molecules and solutions of b-lactoglobulin at different sodium chloride concentrations. A very successful correlation of the experimental solubility data was obtained in all cases. The solubility of amino acids and b-lactam compounds was also studied through a similar approach, but in this case the non-ideality of the solutions was accounted for by introducing Pitzers model for electrolyte solutions. The compounds whose solubility curves as a function of the pH were modeled include the amino acids DL-Alanine, DL-Methionine, L-Isoleucine, L-Leucine, DL-Phenylalanine, Glycine and its oligopeptides, and b-lactam compounds such as ampicillin, which is an antibiotic, and 6-aminopenicillanic acid, which is a precursor in the ampicillin production route. The interpretation of the binary interaction parameter values through a statistical thermodynamic approach allowed a deeper analysis of the results. Finally, equations relating the osmotic second virial coefficient, the protein solubility and the concentration of precipitant agents such as salts were developed. The resulting equations were successfully applied to solutions containing lysozyme, ovalbumin and immunoglobulin, which shows that the considered approach is promising.

Um dos grandes desafios enfrentados pela indústria do petróleo é reduzir o impacto causado pela cristalização indesejável de hidrocarbonetos parafínicos de elevada massa molar em tubulações e equipamentos de produção. A cristalização de parafinas em petróleo é normalmente detectada através da determinação da temperatura inicial de aparecimento de cristais (TIAC), que pode ser estimada através de modelagem termodinâmica com base na composição do petróleo. Os objetivos deste trabalho são: estudar os principais modelos termodinâmicos adotados para descrever a precipitação de parafinas; verificar a validade desses modelos para os petróleos brasileiros e determinar qual modelo é o mais adequado para esses óleos. Para tanto, três formas de cálculo da razão entre as fugacidades das fases sólida e líquida e cinco modelos para calcular os coeficientes de atividade dos componentes em cada fase são aplicados aos dados de composição de vinte e três petróleos brasileiros. Os resultados mostram que o modelo ideal de múltiplas fases sólidas e o modelo de Escobar-Remolina geram valores bastante abaixo da TIAC experimental. Para os modelos de única fase sólida ideal, de Won e de Coutinho, foi possível observar que: a) a grande maioria dos erros é negativa; b) que estes se distribuem melhor em torno de zero quando se utiliza a correlação de Coutinho para o cálculo dos valores de i; c) os valores de erro médio para os modelos de Coutinho, de Won e ideal com única fase sólida se equivalem, qualquer que seja o modelo utilizado para o cálculo de i, exceto para o caso em que todos os compostos presentes na fase líquida podem precipitar; d) os valores obtidos através do modelo de Coutinho apresentam erro sistemático em relação ao modelo ideal de única fase sólida; e) as diferentes formas de se calcular a razão entre as fugacidades da fase sólida e líquida (i) influenciam fortemente a capacidade preditiva dos modelos, o que não era esperado; f) o perfil do primeiro cristal formado nos petróleos é influenciado pelas moléculas mais pesadas presentes nos resíduos, o que mostra a necessidade de se desenvolver metodologias precisas e robustas de caracterização de resíduos; g) a inclusão de uma estimativa para a composição dos resíduos efetivamente melhorou o desempenho dos modelos em petróleos médio; h) em petróleos pesados, houve um aumento do erro de previsão da TIAC devido à pouca ou nenhuma quantidade de parafinas nos resíduos desses óleos. A necessidade de uma melhor caracterização dos resíduos de petróleos é corroborada pelo fato da TIAC calculada pelos modelos ser, via de regra, mais baixa que a TIAC experimental e pela melhora no desempenho dos modelos quando se estimou a composição dos resíduos, em petróleos médios / A major challenge faced by the oil industry is to reduce the impact of undesirable crystallization of high molecular weight paraffins in pipelines and production equipments. The paraffin crystallization is usually detected by measuring the wax appearance temperature (WAT), which can be estimated from composition based thermodynamic modeling. The goals of this work are: to study the main thermodynamic models adopted for paraffin crystallization description, to check models performances for Brazilian crudes and to determine the best model for these oils. For this, composition data from twenty-three Brazilian oils were used. For the thermodynamic modeling of wax precipitation in these crude oils, three forms of calculating the ratio between the solid and the liquid phase fugacities and five models to calculate the activity coefficients of components in each phase were used. The results showed that the ideal model for multiple solid phases and the Escobar-Remolina model give results far below the experimental WAT. For the single solid ideal, Won and Coutinho models, the points to be mentioned are described as follows: a) most of the errors is negative; b) the errors distribution is better when the correlation used for i calculation is the number 2; c) the average errors for ideal, Won and Coutinho models are equivalent, except when all the oil components are considered to precipitate; d) the results obtained from Coutinho model presents systematic error in relation to the ideal model; e) the different ways to calculate the ratio between the solid and the liquid phase fugacities strongly influence the predictive ability of models, which was not expected; f) the composition profile of the first crystal formed in the oil is influenced by the heavier molecules in the residue, which shows the need of developing robust and accurate methods of heavy fractions characterization; g) the inclusion of an estimate for the residue composition effectively improved the performance of models for intermediate crude; h) for heavy oil, there was an increase in prediction error due to the little amount of paraffinic compounds in these residues. The need for better characterization of the residues is corroborated by the fact that the calculated WAT is normally lower than the experimental WAT and by the improvement on the models performance when the estimation of the residue composition was done for intermediate crudes

Um dos grandes desafios enfrentados pela indústria do petróleo é reduzir o impacto causado pela cristalização indesejável de hidrocarbonetos parafínicos de elevada massa molar em tubulações e equipamentos de produção. A cristalização de parafinas em petróleo é normalmente detectada através da determinação da temperatura inicial de aparecimento de cristais (TIAC), que pode ser estimada através de modelagem termodinâmica com base na composição do petróleo. Os objetivos deste trabalho são: estudar os principais modelos termodinâmicos adotados para descrever a precipitação de parafinas; verificar a validade desses modelos para os petróleos brasileiros e determinar qual modelo é o mais adequado para esses óleos. Para tanto, três formas de cálculo da razão entre as fugacidades das fases sólida e líquida e cinco modelos para calcular os coeficientes de atividade dos componentes em cada fase são aplicados aos dados de composição de vinte e três petróleos brasileiros. Os resultados mostram que o modelo ideal de múltiplas fases sólidas e o modelo de Escobar-Remolina geram valores bastante abaixo da TIAC experimental. Para os modelos de única fase sólida ideal, de Won e de Coutinho, foi possível observar que: a) a grande maioria dos erros é negativa; b) que estes se distribuem melhor em torno de zero quando se utiliza a correlação de Coutinho para o cálculo dos valores de i; c) os valores de erro médio para os modelos de Coutinho, de Won e ideal com única fase sólida se equivalem, qualquer que seja o modelo utilizado para o cálculo de i, exceto para o caso em que todos os compostos presentes na fase líquida podem precipitar; d) os valores obtidos através do modelo de Coutinho apresentam erro sistemático em relação ao modelo ideal de única fase sólida; e) as diferentes formas de se calcular a razão entre as fugacidades da fase sólida e líquida (i) influenciam fortemente a capacidade preditiva dos modelos, o que não era esperado; f) o perfil do primeiro cristal formado nos petróleos é influenciado pelas moléculas mais pesadas presentes nos resíduos, o que mostra a necessidade de se desenvolver metodologias precisas e robustas de caracterização de resíduos; g) a inclusão de uma estimativa para a composição dos resíduos efetivamente melhorou o desempenho dos modelos em petróleos médio; h) em petróleos pesados, houve um aumento do erro de previsão da TIAC devido à pouca ou nenhuma quantidade de parafinas nos resíduos desses óleos. A necessidade de uma melhor caracterização dos resíduos de petróleos é corroborada pelo fato da TIAC calculada pelos modelos ser, via de regra, mais baixa que a TIAC experimental e pela melhora no desempenho dos modelos quando se estimou a composição dos resíduos, em petróleos médios / A major challenge faced by the oil industry is to reduce the impact of undesirable crystallization of high molecular weight paraffins in pipelines and production equipments. The paraffin crystallization is usually detected by measuring the wax appearance temperature (WAT), which can be estimated from composition based thermodynamic modeling. The goals of this work are: to study the main thermodynamic models adopted for paraffin crystallization description, to check models performances for Brazilian crudes and to determine the best model for these oils. For this, composition data from twenty-three Brazilian oils were used. For the thermodynamic modeling of wax precipitation in these crude oils, three forms of calculating the ratio between the solid and the liquid phase fugacities and five models to calculate the activity coefficients of components in each phase were used. The results showed that the ideal model for multiple solid phases and the Escobar-Remolina model give results far below the experimental WAT. For the single solid ideal, Won and Coutinho models, the points to be mentioned are described as follows: a) most of the errors is negative; b) the errors distribution is better when the correlation used for i calculation is the number 2; c) the average errors for ideal, Won and Coutinho models are equivalent, except when all the oil components are considered to precipitate; d) the results obtained from Coutinho model presents systematic error in relation to the ideal model; e) the different ways to calculate the ratio between the solid and the liquid phase fugacities strongly influence the predictive ability of models, which was not expected; f) the composition profile of the first crystal formed in the oil is influenced by the heavier molecules in the residue, which shows the need of developing robust and accurate methods of heavy fractions characterization; g) the inclusion of an estimate for the residue composition effectively improved the performance of models for intermediate crude; h) for heavy oil, there was an increase in prediction error due to the little amount of paraffinic compounds in these residues. The need for better characterization of the residues is corroborated by the fact that the calculated WAT is normally lower than the experimental WAT and by the improvement on the models performance when the estimation of the residue composition was done for intermediate crudes