O estado de São Paulo produz cerca de 58.700 t/dia de resíduos dividido pelos seus 645 municípios nas vizinhanças de aproximadamente 170 usinas de açúcar e álcool. Diante deste fato, é evidente o potencial para se fazer o uso consorciado destes dois combustíveis na geração de energia. Este trabalho investigou os possíveis efeitos deletérios que a presença de cloro, flúor, sódio e potássio possam trazer nas caldeiras voltadas para a produção de energia elétrica, utilizando bagaço de cana e combustível derivado de resíduo (CDR). Foi realizada uma busca criteriosa na literatura internacional a fim de possíveis efeitos deletérios em caldeiras de biomassa para a produção de energia em razão do uso consorciado de resíduo, no aspecto da integridade da caldeira, principalmente no papel desempenhado pelos elementos, cloro, flúor, sódio e potássio, e em seguida uma análise criteriosa dos resultados encontrados. Esta análise foi realizada através de um estudo de caso, considerando uma caldeira de leito fluidizado borbulhante (BFB) de 60MW, queimando bagaço e parte do resíduo de uma cidade de 600.000 habitantes. Verificou-se que o resíduo que a cidade produz pode ser transformado em CDR que irá alimentar a caldeira como combustível auxiliar, produzindo energia elétrica de forma limpa e sustentável. Um parâmetro utilizado para se definir a quantidade máxima de CDR queimada na caldeira, foi o cloro específico, calculado pela razão entre o teor de cloro e o poder calorífico inferior (PCI) do combustível. Com base na literatura encontrada, limitou-se o cloro específico em 40 mg/MJ, para que não haja danos a integridade do equipamento. A combustão consorciada de bagaço de cana e CDR pode ser uma alternativa para o estado de São Paulo reduzir o problema da falta de aterros para descarte de resíduos e uma possibilidade para as usinas de açúcar e álcool produzirem energia elétrica por um período mais extenso no ano, economizando bagaço de cana. / The state of São Paulo produces about 58,700 tons/day waste divided by its 645 municipalities in the vicinity of about 170 sugar and alcohol mills. Given this fact, the potential is evident to make the consortium use of these two fuels in power generation. This paper investigated the potential deleterious effects that the presence of chlorine, fluoride, sodium and potassium can bring the boilers focused on the production of electric power using bagasse and refuse derived fuel (RDF). A thorough search in the international literature with the view to possible deleterious effects on biomass boilers for power generation because of consortium use of residue in the boiler integrity aspect, particularly the role played by the elements chlorine, fluorine, sodium and potassium, and then a careful analysis of the results. This analysis was conducted through a case study, considering a bubbling fluidized bed (BFB) boiler of 60 MW, burning bagasse and part of the residue of a city of 600,000 inhabitants. It was found that the residue that the city produces can be turned into RDF which will feed the boiler as an auxiliary fuel, producing electricity in a clean and sustainable manner. A parameter used to set the maximum amount of burned RDF in the boiler, was the specific chlorine, measured by the ratio between the chlorine content and the lower heating value (LHV) of the fuel. Based on the literature found, the specific chlorine was limited to 40 mg/MJ, so there is no damage to the integrity of the equipment. The consortium combustion of bagasse and RDF can be an alternative to the state of São Paulo reduce the problem of landfills for waste disposal and a possibility for the sugar and alcohol mills producing electric power for a longer period in the year, saving bagasse.

Objetivou-se neste trabalho avaliar a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) na remoção do surfactante aniônico, alquilbenzeno linear sulfonado (LAS), de água residuária de lavanderia, em dois reatores de leito fluidificado (RLF) operados em TDH de 8 horas (RLF1) e 12 horas (RLF2). Os reatores foram inoculados com biomassa de lodos ativados e foi investigado a influência da adição de nitrato e etanol na degradação do LAS e seus impactos na comunidade microbiana. Para tal fim, o trabalho foi desenvolvido nas fases que se seguem: caracterização da água residuária de lavanderia comercial, ensaio de degradação desnitrificante de LAS, operação dos reatores de leito fluidificado, planejamento experimental de condições ótimas de degradação de surfactante em reatores em batelada e caracterização microbiana do consórcio microbiano do RLF1 e RLF2 por meio do Illumina MiSeq. Verificou-se considerável remoção de LAS (77%) no ensaio de degradação sob condição desnitrificante nos reatores em batelada com 21 mgLAS/L e adição de 100 mgNO3-/L. Ao longo de 436 dias de operação, verificou-se elevada remoção de LAS em RLF1 e RLF2, todavia, observou-se diferença significativa; ou seja, maior remoção global de LAS (99±3%) para 22,5±5,9 mg /L afluente em RLF2. A adição de etanol influenciou, notadamente, a remoção de LAS em RLF1, por outro lado a adição de nitrato exerceu influência na remoção de LAS em ambos os reatores. Na realização do planejamento experimental, em reatores em batelada, pode-se obter condições ótimas de degradação de LAS, verificando-se os valores críticos para etanol de 97,5 mg /L, e de 87,5 mg /L para nitrato. Para as seis etapas de operação foram identificados gêneros relacionados à desnitrificação e a degradação de LAS. Para Etapa I, foram identificadas bactérias relacionadas com a redução de nitrato, dentre eles Flavobacterium, Sphingobium e Xanthobacter. Para as etapas com adição de surfactante (II, III, IV, V e VI) identificou-se Dechloromonas, Zoogloea, Novosphingobium, Pseudomonas, Acinetobacter e Desulfobulbus, provavelmente relacionadas à degradação de LAS. / The aim of this study was to evaluate the influence of hydraulic retention time (HRT ) on anionic surfactant; linear alkyl benzene sulphonate (LAS) from laundry wastewater in two fluidized bed reactors (FBR) operated in HRT of 8 hours (FBR1) and 12 hours (FBR2). The reactors were inoculated with activated sludge and the influence of nitrate and ethanol addition on LAS removal was studied with subsequent impact on microbial diversity. The study was conducted in following phases; laundry wastewater characterization, denitrifying degradation potential of LAS, fluidized bed reactor operation under specified conditions, central composite design, and determination of microbial shift between biofilm of FBR1 and FBR2 through Mi-Seq Illumima®. Higher LAS removal (77%) was verified in denitrifying potential degrading of LAS using batch reactors feed with 21 mg LAS /L and 150mg NO3-/L. Great LAS removal efficiency was observed for 436 days, however significant notice was observed for global LAS removal between FBR1 and FBR2, i.e. greater LAS removal in FBR2 (99±3% for 22,5 ±5,9 mg LAS/L) than FBR1 (93 ±12% for 20,6 ±4,4 mg LAS /L). The ethanol addition significantly influenced FBR1 efficiency while nitrate addition improves LAS removal in both reactors. Central composite design resulted into optimal values for LAS removal (94%) in addition to 97,5 mg/L ethanol and 87,5 mg/L nitrate. Microbial shift showed genus abundance related to denitrification and LAS degradation. In Step I denitrifying bacteria Flavobacterium, Shingobium and Xanthobacter were identified. For Steps with laundry wastewater addition, Dechloromonas, Zoogloea, Novosphingobium, Pseudomonas, Acinetobacter and Desulfobulbus, were identified, probably, related to LAS degradation.

No Brasil a esquistossomose é causada pela espécie Schistosoma mansoni e leva principalmente à formação de granulomas e fibroses, hipertensão portal e hepatoesplenomegalia. O praziquantel (PZQ) é o fármaco de primeira escolha para o tratamento e possui baixa solubilidade aquosa, sendo necessárias altas doses para ação terapêutica. A taxa de dissolução do PZQ é fator limitante para a sua biodisponibilidade, portanto, melhorar sua solubilidade é fundamental. O objetivo deste trabalho foi aumentar a solubilidade do PZQ pela obtenção de grânulos contendo dispersões sólidas deste fármaco pelo processo hot melt em leito fluidizado. Além disto, buscou-se estudar a fluidodinâmica e as variáveis do processo de granulação. Inicialmente, dispersões sólidas foram preparadas por simples fusão em polietilenoglicol (PEG) 4000 e PEG 6000 nas proporções 2:1; 1:1; 1:2; 1:5 e 1:10 e estas foram caracterizadas por teste de solubilidade, difração de raios-X, espectroscopia em infravermelho e análises térmicas (DSC e TG). Foram obtidas dispersões sólidas com uma solubilidade duas vezes maior do PZQ, uma menor cristalinidade, uma possível interação fármaco-carreador e sem degradação ou alteração nos principais grupos funcionais. Com estes resultados, a dispersão sólida 1:10 PZQ:PEG 6000 foi escolhida para a etapa da granulação. Os granulados foram obtidos utilizando o planejamento fatorial Box Behnken com as seguintes variáveis: % de dispersão sólida, proporção PZQ:PEG das dispersões e carga de lactose spray-dried (SD) (g). A caracterização dos grânulos foi realizada pelos testes: granulometria, densidade aparente, densidade compactada, fator de Hausner, índice de Carr, ângulo de repouso e doseamento do fármaco, sendo todas estas propriedades avaliadas pela técnica de superfície de resposta (ANOVA). A análise estatística demonstrou que as características dos granulados são, na maioria dos casos, dependentes da % de dispersão sólida e da proporção de PZQ:PEG, sendo satisfatórios e toleráveis os resultados do fluxo dos granulados. Os três melhores granulados foram escolhidos para as análises de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia em infravermelho, difração de raios-X, análise térmica e perfil de dissolução. Estas análises mostraram que nos grânulos houve diminuição da cristalinidade, possíveis interações entre PZQ, PEG e lactose, além do grande aumento no perfil de dissolução. Com estes resultados, confirmam-se as vantagens da granulação por hot melt em leito fluidizado e a importância do estudo de suas variáveis. / In Brazil, schistossomiasis is mainly attributed to the species Schistosoma mansoni, which causes granulomas and fibrosis, portal hypertension and hepatosplenomegaly. Praziquantel (PZQ) is the first choice in the treatment; however, it has low water solubility, thus requiring high doses for a proper therapeutical result. The PZQ dissolution rate is the limiting factor for its bioavailability; therefore, it is fundamental to improve of this drug solubility. The objective of this work was to increase the PZQ solubility with the production of granules containing its solid dispersions, prepared by hot melt process in fluidized bed. Moreover, the fluid dynamic and several variables of the process were studied. First, solid dispersions were prepared by mixing with melted polyethylene glycol (PEG) 4000 and PEG 6000 at the ratios of 2:1; 1:1; 1:2; 1:5 and 1:10. These were characterized by solubility test, x-ray powder diffraction, fourier transform infrared spectroscopy and thermal analyses (DSC and TG). Solid dispersions were obtained with PZQ solubility two times higher than the pure drug, lower crystallinity and without degradation or alteration in the main functional groups. With these results, the solid dispersion 1:10 PZQ:PEG 6000 was chosen for the studies of granulation. The granulates were obtained using the Box Behnken factorial design with the following independent variables: % of solid dispersion, ratio PZQ:PEG in the dispersions and amount of spray-dried lactose (g). The granules characterization was made by the tests of granulometry, bulk density, tapped density, Hausner ratio, Carr index, angle of repose and PZQ assay. In addition, all these properties were evaluated by response surface technique (ANOVA). The statistical analysis, in most cases, showed that the granules characteristics depend significantly on the % of solid dispersion and on the ratio PZQ:PEG. The results on the granules flow properties are satisfactory and acceptable for tableting. The three granulates with best properties were submitted to scanning electron microscopy, fourier transform infrared spectroscopy, x-ray powder diffraction, thermal analysis and dissolution test. These analyses showed that there were, in the granules, decrease of crystallinity, possible interaction among PZQ, PEG and lactose, and also, greater increase in the dissolution test. The advantages of fluid bed hot melt granulation and the importance of studying the process variables are confirmed by the results in this work.

Orientador: Waldir Antonio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T01:38:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MartinezSarache_HandelAndres_M.pdf: 4257675 bytes, checksum: c52a69cf0a29d4c6c8bb87a264ec1bb8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A tecnologia do leito fluidizado é considerada uma das alternativas que oferece maior eficiência e flexibilidade para o aproveitamento energético de combustíveis sólidos. O material de leito geralmente usado é a areia devido aos seus baixos custos e facilidade de obtenção. Porém, o aproveitamento energético de resíduos agrícolas, que possuem alto teor de álcalis, em reatores de leito fluidizado apresenta um problema relacionado às interações entre o material do leito e as cinzas da biomassa. Este problema é caraterizado pela aglomeração do material contido no interior do leito, o que pode conduzir à perda do estado de fluidização ocasionando paradas não programadas do reator para troca do material. Entre os diversos mecanismos propostos para contra-arrestar a formação de aglomerações, durante a combustão de biomassa, o uso de matérias de leito de baixo conteúdo de sílica e a lavagem prévia da biomassa tornam-se alternativas economicamente viáveis. Através das técnicas de Análise Térmica Simultânea (TG/DTA) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) buscou-se avaliar a tendência das cinzas dos ramos grossos da planta de mandioca à formação de aglomerações, como consequência das interações físico-químicas quando estão misturadas com areia a altas temperaturas. Misturas das cinzas com alumina e com dolomita foram testadas a fim de comprovar que reduzem a formação de aglomerações. Também foi estudado o efeito da lavagem simples da biomassa com água. Os resultados obtidos mostraram que ao redor de 770 °C o potássio contido nas cinzas reagiu com a sílica da areia formando eutéticos de baixo ponto de fusão compostos pelo sistema K2O-SiO2, que se depositaram sobre os grãos de quartzo e aderiram as partículas de inerte ao redor, promovendo a formação de aglomerações. Aproximadamente a 900 °C aconteceu a difusão de Mg, Ca e Fe que reagiram com o material depositado formando uma camada adicional de recobrimento, composta pelos sistemas K2O-SiO2-MgO e/ou K2O-SiO2-CaO-Fe2O3, que fortaleceu as uniões formadas entre as partículas de areia aglomeradas. Estes resultados concordam com os mecanismos de formação de aglomerações propostos na literatura / Abstract: The fluidized bed technology is considered one of the alternatives that offer greater efficiency and flexibility for the energetic use of solid fuels. The bed material commonly used is silica sand due to its low cost and ease of production. However, the energetic use of agricultural residues in fluidized bed reactors, often present a problem related to the interactions between the bed material and biomass ashes, which generally have high alkali content. This problem is characterized by the agglomeration of the material contained within the bed, which can lead to defluidization and unscheduled shutdowns of the reactor to change the bed material. Among the different mechanisms proposed to counteract the formation of agglomerations during the biomass combustion, the use of alternative bed materials of low content of silica and water leaching of the biomass, become economically viable alternatives. Simultaneous Thermal Analysis (TG/DTA) and Scanning Electron Microscopy (SEM) techniques were used to evaluate the trends of the ashes produced from cassava branches to agglomerations, as a result of physicochemical interactions when mixed with sand at high temperatures. Different mixtures between ashes with alumina and with dolomite were tested in order to reduce the formation of agglomerations. The effect of leaching the biomass with water was also studied. The results showed that about 770°C, the potassium contained in the ashes reacted with the silica sand particles surface, forming low melting point eutectics governed by the K2O-SiO2 system, which were deposited and adhered to quartz particles around, promoting the formation of agglomerations. Around 900°C took place the diffusion of Mg, Ca and Fe which reacted with the deposited material, forming an additional coating layer composed of K2O-SiO2-MgO and/or K2O-SiO2-CaO-Fe2O3 systems, that strengthened the joints formed between the agglomerated sand particles. These results agreed with the agglomerations formation mechanisms, proposed in the literature / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Marco Aurélio Cremasco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:40:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moura_HelderLimade_M.pdf: 13116282 bytes, checksum: b886f67e25c04de827b794c8f5a4c6ca (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Sinais caóticos são sinais cujo comportamento é aperiódico e sensível às condições iniciais ou às pequenas perturbações. Sob este aspecto, diversos campos do conhecimento, tais como engenharia, biologia e economia, podem fazer uso da análise de séries temporais para descrever situações características a seus estudos. Contudo, encontram-se dificuldades para classificar sistemas dinâmicos caóticos a partir de métodos tradicionais como, por exemplo, o espectro de potência de Fourier. Para uma nova abordagem, a reconstrução de atratores, a partir do método de Takens, vem sendo apontada como alternativa de análise para diferenciar o caos determinístico de um comportamento estocástico. A partir do caos determinístico, várias propriedades conhecidas como invariantes caóticas podem ser determinadas, como a dimensão de correlação e a entropia de Kolmogorov. No entanto, estudos recentes têm mostrado que ruídos limitam o desempenho de várias técnicas empregadas na identificação e previsão de sistemas determinísticos e, portanto, influenciando no cálculo dos invariantes caóticos. A extensão da influência do ruído na análise de dados experimentais é difícil de entender devido à falta de conhecimento sobre o nível e a natureza do ruído. Este trabalho, além de construir uma ferramenta para o cálculo dos invariantes caóticos, propõe uma abordagem sistemática para a redução de ruído em séries temporais de sinais de concentração de partículas de FCC, obtidos experimentalmente por uma sonda de fibra óptica em uma seção de riser de um leito fluidizado circulante (LFC). Para a determinação e a redução do nível de ruído foi utilizado o algoritmo de máxima verossimilhança (Schouten et al., 1994a) e o método de Schreiber (1993), respectivamente. Para tanto, adiciona-se o ruído no mapa de Hénon para, a seguir, ser aplicado sobre dados experimentais. Para avaliar a eficácia do método proposto, investiga-se a precisão da previsão para as séries caóticas a partir das redes neuronais artificiais e o valor da dimensão de correlação e entropia de Kolmogorov. Os resultados para identificação do nível de ruído e a sua redução mostram que a técnica proposta neste trabalho é promissora, pois conhecendo o nível de ruído, a redução deste é feita com maior precisão, em consequência disto, os resultados finais mantêm as características caóticas da dinâmica original. Sendo assim, é possível obter uma maior confiabilidade no grau de liberdade e previsibilidade na aplicação em sistemas experimentais / Abstract: Chaotic signals are signals whose behavior is aperiodic and sensitive to initial conditions or to small perturbations. In this regard, various fields of knowledge such as engineering, biology and economics, can make use of time series analysis to describe typical situations to its studies. However, it is difficult to classify chaotic dynamic systems from traditional methods such as Fourier power spectrum. Towards a new approach, reconstruction of attractors from the Takens's method has been suggested as an alternative analysis to differentiate the deterministic chaos of a stochastic behavior. Several properties known as chaotic invariants can be determined from the deterministic chaos such as the correlation dimension and Kolmogorov entropy. However, recent studies have shown that noise limits the performance of various techniques used in the identification and prediction of deterministic systems and influences the calculation of chaotic invariants. The extent of the noise influence in the analysis of experimental data is difficult to understand due to the lack of knowledge about the level and nature of the noise. This work elaborates a tool for the calculation of chaotic invariants and proposes a systematic approach to noise reduction in time series of particle concentration signals. The particle concentration signals were obtained experimentally by an optic fiber probe in a riser section of a circulating fluidized bed (CFB). To evaluate and reduce the noise levels the maximum likelihood algorithm (Schouten et al., 1994a) and the method of Schreiber (1993), were used, respectively. Therefore, the noise is added to the Hénon map to be applied on experimental data. To evaluate the effectiveness of the proposed method the accuracy of prediction by the artificial neural networks, the value of correlation dimension and Kolmogorov entropy from the chaotic time series are investigate. The results for the identification and reduction of noise show that the proposed technique is promising. The reduction is performed with higher accuracy knowing the noise level. Consequently, the final results maintain the original characteristics of chaotic dynamics. Therefore, it is possible to obtain a greater reliability in the degree of freedom and predictability in the application in experimental systems / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Fernanda Paula Collares Queiroz, Sandra Cristina dos Santos Rocha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T14:22:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pilarski_Emmanuelle_D.pdf: 13352787 bytes, checksum: 0ecea335c03bb27966c47554b420caee (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de (i) micropartículas lipídicas contendo bicarbonato de sódio pelo processo de spray cooling e de (ii) aglomerados de bicarbonato de sódio, utilizando-se do processo de melt agglomeration em leito vibrofluidizado. Essas tecnologias foram aplicadas com o intuito de melhorar a estabilidade desse material, uma vez que o mesmo se decompõe na presença de umidade/ou temperaturas mais elevadas. Uma mistura lipídica composta por gordura de palma totalmente hidrogenada (GPTH) e óleo de palma refinado (OP) foi empregada como material de parede/ligante que atendeu ao requisito de ponto de fusão de 55 ºC, com a proporção de 57,5 e 42,5 %, respectivamente. No processo de spray cooling, foi realizado um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), com 11 ensaios, para cada um dos três diâmetros de abertura de bico atomizador estudados (??igual a 1,0; 1,2 e 1,5 mm), totalizando 33 experimentos, a fim de se avaliar o efeito da temperatura de entrada da dispersão (Te) (65 a 85 ºC) e da pressão de atomização (Pat) (1,0 a 2,0 kgf/cm2) sobre as seguintes variáveis dependentes: (i) eficiência de microencapsulação (EM, % de CO2), (ii), quantidade de bicarbonato de sódio superficial (BSS, % de CO2) e (iii) rendimento (R, em %). As micropartículas apresentaram formato esférico e estrutura de superfície irregular para os ensaios realizados. A análise estatística dos resultados mostrou que para ??= 1,0 mm, um aumento nos níveis da Te e da Pat ocasionou um decréscimo da EM; para o ??= 1,2 mm, o aumento da Te ocasionou uma melhoria nessa resposta, entretanto, a Pat quando aumentada acarretou na sua diminuição. Para o ??= 1,5 mm, essas duas variáveis apresentaram menores efeitos, onde o aumento da Pat favoreceu a EM e o aumento da Te, a sua diminuição. A Te exerceu efeito positivo no R para o ??= 1,0 mm, sem influência nessa resposta para os diâmetros 1,2 e 1,5 mm, enquanto que a Pat teve efeito positivo para ??igual a 1,0 e 1,5 mm (termo linear) e negativo para o termo quadrático deste último. Pela combinação das respostas obtidas, verificou-se que o ensaio 4, diâmetro de bico atomizador (??= 1,5 mm), altas temperatura de entrada e de pressão de atomização (Te = 82 ºC e Pat = 1,85 kgf/cm2) apresentou o melhor desempenho (eficiência 3,18 %; quantidade de bicarbonato de sódio superficial 0,17 % e rendimento 80,0 %) quando comparado com os outros diâmetros de abertura. No processamento em leito vibrofluidizado, foi realizado um DCCR, totalizando 17 ensaios, com o objetivo de avaliar o efeito das variáveis: (i) pressão de atomização (5,0 a 15,0 Psig), (ii) frequência de vibração (186 a 354 rpm) e (iii) amplitude de vibração (0,40 a 2,00 cm), sobre as variáveis dependentes (i): rendimento R (%), (ii) eficiência da aglomeração Eagl (% CO2), para as frações granulométricas de 300, 600 e 840 µm, (iii) crescimento de partícula C3,3 (%) e (iv) índice de torrões Itor (%). O material aglomerado apresentou ampla distribuição de tamanho e a nucleação dos aglomerados ocorreu pelo mecanismo de imersão. Os aglomerados apresentaram Eagl diferentes para as frações avaliadas, sendo que a maior eficiência foi observada para a fração 840 µm, seguida das frações 600 e 300 µm. Contudo, através da comparação entre a Eagl e o C3,3, observou-se que a proteção não depende somente do tamanho da partícula, mas mais importante que isso é o mecanismo de formação do aglomerado, demonstrando a complexidade do processo. Com relação à proteção do material (avaliada pela Eagl), o efeito da pressão, da frequência e da amplitude foi positivo para as frações de 300 µm e 600 e 840 µm (termos quadráticos). Pela combinação das respostas, o ensaio que apresentou melhor desempenho no leito vibrofluidizado foi a de fração 840 µm, cujos parâmetros estavam fixados em baixos valores de pressão e frequência e alta amplitude. Os resultados demonstraram que ocorreu a proteção do bicarbonato de sódio contra a liberação de CO2 para ambos os processos estudados. As técnicas demonstraram grande potencial na produção desses materiais (bicarbonato de sódio microencapsulado e bicarbonato de sódio aglomerado), que se mostram viáveis para serem utilizados na formulação de um novo fermento químico, constituído pelo bicarbonato de sódio microencapsulado ou aglomerado e pelo componente ácido, sem a necessidade do agente inerte (amido) como separador físico / Abstract: This work had the objective of developing: (i) lipid microparticles containing sodium bicarbonate obtained by spray cooling process, and (ii) sodium bicarbonate agglomeration, obtained by melt agglomeration process in a vibrofluidized bed. These technologies were applied with the objective of improving the material stability, since it decomposes in the presence of humidity and/or higher temperatures. A lipid mixture composed of 57.5 % fully hydrogenated palm fat and 42.5 % refined palm oil, whose melting point is 55 ºC, was used. In the spray cooling process, a Central Composite Rotatable Design (CCRD) was applied, with 11 trials for each of the three nozzle atomizer diameters (?) studied (??= 1.0, 1.2 and 1.5 mm). Thirty three experiments were conducted with the objective of evaluating inlet temperature on the dispersion (65 to 85 ºC) and pressure atomization (1.0 to 2.0 kgf/cm2) on the following dependent variables: (i) microencapsulation efficiency (% CO2), (ii) amount of sodium bicarbonate on the surface (% CO2) and (iii) yield (%). The microparticles presented spherical shape and irregular surface. Statistical analysis showed that for ??= 1.0 mm and increases in levels of temperature on the dispersion and pressure atomization, the microencapsulation efficiency dropped. For ??= 1.2 mm, an increase in temperature on the dispersion led to an improvement in this response, however, when pressure atomization was increased, the microencapsulation efficiency fell. For ??= 1.5 mm, these two variables presented smaller effects, on the other hand, an increase in pressure atomization favored the microencapsulation efficiency. Increasing temperature on the dispersion, reduced the microencapsulation efficiency. Temperature on the dispersion presented a positive effect on yield for ??= 1.0 mm (this had no effect on the response for 1.2 and 1.5 mm diameters), while pressure atomization had a positive effect for d = 1.0 and 1.5 mm (linear term), its quadratic term had a negative effect on yield. By combining of dependent variables, it was found for ??= 1.5 mm, test 4, higher temperature on the dispersion and pressure atomization, presented the best performance (3.18 % higher efficiency, 0.17 % lower amount of surface sodium bicarbonate pressure and 80.0 % yield) when compared with the other diameters. In the vibrofluidized bed process, a CCRD was conducted, totaling 17 trials, to assess the effect of these independent variables: (i) atomization pressure (5.0 to 15.0 Psig), (ii) vibration frequency (186 to 354 rpm) and (iii) vibration amplitude (0.40 to 2.00 cm) on the dependent variables: (i) yield (%), (ii) agglomeration efficiency (% CO2), for the particle size fractions of 300, 600 and 840 µm (iii) particle growth (%) and (iv) lump. The agglomerated material presented ample size distribution and the nucleation mechanism occurred by immersion. The agglomeration efficiency presented different values for each fractions tested (300 µm <600 µm <840 µm). However, a comparison of agglomeration efficiency and particle growth, demonstrated that protection depends not only on particle size, but more on the formation mechanism of agglomeration particles, demonstrating its complexity. With regard to the protection of the material (assessed by agglomeration efficiency), the effect of pressure was positive for 300, 600 µm, and 840 µm fractions (quadratic terms), while the frequency had a positive effect for the three fractions. With respect to amplitude, the effect was positive on the larger particle size fractions. Considering all answers, the test that produced the best performance in the vibrofluidized bed was 840 µm fraction, whose parameters were set at low pressure and frequency values and high amplitude. The results showed that there was protection of sodium bicarbonate against the release of CO2 for both processes studied. The techniques demonstrated great potential in the production of these materials (microencapsulated sodium bicarbonate and agglomerated sodium bicarbonate particles), thus demonstrating its viability for use in the formulation of a new baking powder. A new baking soda, consisting of microencapsuled sodium bicarbonate or agglomerated and another acid compound, without the need for an inert agent (starch) as physical separator / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Katia Tannous / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T03:23:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lourenco_JoanaBratz_M.pdf: 4471799 bytes, checksum: b024641bde2dc64cccbbc8f18b82a373 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo estudar o comportamento fluidodinâmico de misturas binárias entre as biomassas madeira de eucalipto (Eucalyptus grandis) e o caroço do fruto do tucumã (Astrocaryum aculeatum), e areia como inerte, visando à aplicação em processos de termoconversão que utilizam a tecnologia de leito fluidizado. Os experimentos foram realizados em uma coluna de acrílico de diâmetro interno de 0,092 m. Os materiais escolhidos pertenceram às categorias A, B e D da classificação de Geldart. Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The objective of this study is to analyze the fluid dynamic behavior of binary mixtures between biomasses, eucalyptus wood (Eucalyptus grandis) and tucumã endocarp (Astrocaryum aculeatum), and inert (sand), aiming the application in thermoconversion processes that use the fluidized bed technology. The experiments were carried out in an acrylic column with an internal diameter of 0.092 m. ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Marcio Luiz de Souza-Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T18:18:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Beninca_WilsondeAguiar_M.pdf: 3799010 bytes, checksum: d8da0795b64b4d278429706654c3206b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Um estudo visando maximizar a eficiência global de um processo combinado avançado de geração termelétrica combinada é desenvolvido. Tal processo utiliza caldeira pressurizada de leito fluidizado borbulhante alimentada com bagaço de cana na forma de lama. O vapor gerado é dirigido a um ciclo Rankine com reaquecimento e o gás efluente da caldeira a um processo baseado em turbinas a gás. Várias premissas foram admitidas, entre elas: a geometria da caldeira, a pressão de operação do seu combustor, a taxa de consumo de combustível sólido, a pressão do vapor produzido, a temperatura de injeção de gás nas turbinas e a temperatura de exaustão de gás do processo. Os parâmetros tomados como variáveis no presente estudo foram: teor de sólido na lama, vazão mássica de água passante pelos bancos de tubos e de ar injetado no combustor da caldeira. O software CeSFaMB© foi utilizado para otimizar a operação da caldeira, tendo o rendimento exergético como função objetivo. O software IPES foi empregado para simular e otimizar o ciclo Rankine, o processo a Gás e suas combinações. Para esses, a eficiência de Primeira Lei da Termodinâmica foi adotada como função objetivo. O rendimento global máximo alcançado neste estudo para a unidade geradora ficou em torno de 36,0 %. Este valor é significativo, visto que o rendimento de processos mais convencionais utilizados atualmente na maioria das usinas sucroalcooleiras fornece rendimentos próximos a 30% / Abstract: A study aiming maximizing the efficiency of an advanced combined power generation process has been developed. The process applies a pressurized fluidized bed boiler consuming sugar cane bagasse fed as slurry. The generated steam is diverted to a reheated Rankine cycle while the gas exiting the boiler is directed to a gas turbine process. Many assumptions have been taken, among them: the boiler design, the pressure inside its combustion chamber, the rate of fuel consumption, the pressure of produced steam, the gas turbine injection temperature and the temperature of gas exiting the whole plant. The parameters taken as variables were: the concentration of dry solid in the slurry, the mass flow of water pumped into the boiler tube banks and the rate or air injection into the boiler combustion chamber. The CeSFaMB© software has been applied for the boiler optimization, having the exergy efficiency as objective function. The software IPES has been used for the optimization of Rankine cycle, the gas turbine process and theirs combination. The achieved overall power generation efficiency was around 36 %. Having in mind that the efficiency found at present sugar-cane conventional processes are around 30%, the value arrived at this study is significant / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Global warming and air pollution are two issues of greatest concerns to human life in recent years. Environmental concerns and econimal/political independency of fossil fuels have been the driving force of developing interest in renewable resources of energy for many countries. Different type of waste-derived fuels such as biomass, municipal solid waste and industrial waste are interesting energy resources for energy producing companies. There are mainly two main paths when it comes to waste-to-energy industry, which are thermal treatment of waste, as well as biochemical treatment. Thermal treatment of waste to produce energy could benefit both for hygienic consideration of waste management and avoiding waste landfill.Heat and power generation through combustion of waste or biomass has several environmental, and economical advantageous over utilization of fossil fuels. Thermal conversion of waste and biomass fuels, however, has some challenges mainly due to their chemical composition and high alkali metals (potassium and sodium) content. Combustion of these fuels usually can result in some operational challenges such as deposition, fouling, bed agglomeration and corrosion in different part of the boiler. The less reactive and non-combustible part of the fuel known as ash-forming matter has a major role in these operational challenges. Ash related problems in waste-to-energy boilers lead to lower efficiency, high maintenance costs and equipment failure. Therefore, investigating the chemical composition of fuel and ash-forming matter is essential prior to thermal conversion of waste-derived fuels. High-temperature corrosion due to formation of corrosive alkali chloride compounds during combustion is one of the main ash-related concerns in boilers.This study investigated high-temperature corrosion in circulating fluidized-bed (CFB) combustion of solid waste. Flue gas composition of solid waste combustion in the CFB boiler was analysed in two cases: combustion of the reference fuel, and combustion of the “same” fuel with a sulphur containing additive (ammonium sulphate), to decrease the corrosive alkali chlorides in the flue gas. Chemical fractionation was carried out for fuel samples to determine the reactive and less-reactive fraction of ash-forming matter. A thermodynamic equilibrium model was developed using Factsage thermochemical software, to predict the chemical composition of the flue-gas with a special focus on corrosive alkali chlorides. The modelling results were evaluated using In-situ Alkali Chloride Monitoring (IACM) results obtained during the full-scale combustion measurements.

Abstract Biomass, such as wood, binds CO2 as it grows, and is thus considered an environmentally friendly alternative fuel to replace coal. In Finland, biomass is typically co-combusted with peat, and also municipal waste is becoming more common as a fuel for power plants. Wood, peat and waste-based fuels are typically burned in fluidized bed combustion (FBC) boilers. Ash is the inorganic, incombustible residue resulting from combustion. The annual production of biomass and peat ash in Finland is 600 000 tonnes, and this amount is likely to increase in the future, since the use of coal for energy production will be discontinued during the 2020s. Unfortunately, FBC ash is still largely unutilized at the moment and is mainly dumped in landfills. The general aim of this thesis was to generate information which could potentially improve the utilization of FBC ash by alkali activation. The specific objective was to produce geopolymer aggregates by means of a simultaneous alkali activation-granulation process. It was shown that geopolymer aggregates with physical properties comparable to commercial lightweight expanded clay aggregates (LECAs) can be produced from FBC fly ash containing heavy metals. Although the ashes were largely unreactive and no new crystalline phases were formed by alkali activation, a new amorphous phase was observed in the XRD patterns, possibly representing micron-sized calcium aluminate silicate hydrate-type gels. The heavy metal immobilization efficiency of alkali activation varied with the type of fly ash. Good stabilization was generally obtained for cationic metals such as Ba, Pb and Zn, but in common with the results obtained with alkali activation of coal fly ash, anionic metals became leachable after alkali activation. The efficiency of immobilization depended on the physical and chemical properties of the fly ash and was not related to the total content of the element. All the geopolymer aggregates met the criteria for a lightweight aggregate (LWA) as defined by EN standard 13055-1. Their strength depended on the reactivity and particle size distribution of the fly ash. Mortars and concretes prepared with such geopolymer aggregates had higher mechanical strength, higher dynamic modulus of elasticity and higher density than concrete produced with commercial LECA, while exhibiting similar rheology and workability. / Tiivistelmä Biopolttoaineet, esimerkiksi puu, ovat ympäristöystävällinen vaihtoehto kivihiilelle, koska ne sitovat hiilidioksidia kasvaessaan. Suomessa biopolttoaineita poltetaan tyypillisesti turpeen kanssa, ja nykyään myös jätteen hyödyntäminen polttoaineena on yleistynyt. Puu, turve ja jätepolttoaineet poltetaan tyypillisesti leijupetipoltto-tekniikalla. Tuhka on polton epäorgaaninen, palamaton jäännös. Puun ja turpeen tuhkaa tuotetaan Suomessa 600 000 tonnia vuodessa ja määrän odotetaan kasvavan, sillä kivihiilen poltto lopetetaan 2020-luvulla. Leijupetipolton tuhkaa ei tällä hetkellä juurikaan hyödynnetä ja tuhka päätyykin pääasiassa kaatopaikoille. Tämän tutkielman päämääränä oli tuottaa tietoa, joka parantaisi leijupetipolton tuhkien hyödyntämistä alkali-aktivaatiolla. Erityisesti tavoitteena oli valmistaa geopolymeeriaggregaatteja yhtäaikaisella alkali-aktivaatiolla ja rakeistuksella. Tutkielmassa osoitettiin, että raskasmetalleja sisältävistä tuhkista valmistettujen geopolymeeriaggregaattien fysikaaliset ominaisuudet ovat vertailukelpoiset kaupallisten kevytsora-aggregaattien (LECA) kanssa. Vaikka tuhkien reaktiivisuus oli matala, ja uusia kidefaaseja ei muodostunut alkaliaktivaatiolla, uusi amorfinen faasi havaittiin XRD-mittauksissa. Uusi amorfinen faasi oli mahdollisesti mikrometrikokoluokan kalsium-aluminaatti-silikaatti-hydraatti-tyyppinen rakenne. Raskasmetallien stabiloinnin tehokkuus vaihteli tuhkien välillä. Kationiset metallit, kuten barium, lyijy ja sinkki, stabiloituivat pääasiassa hyvin, mutta anionisten metallin liukoisuus kasvoi alkali-aktivoinnin myötä. Stabiloinnin tehokkuus riippui tuhkien fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista, mutta raskasmetallin kokonaispitoisuudella ei ollu vaikutusta. Kaikki geopolymeeriaggregaatit olivat kevytsora-aggregaatteja standardin EN 13055-1 mukaisesti. Aggregaattien lujuus riippui tuhkan reaktiivisuudesta ja partikkelikokojakaumasta. Geopolymeeriaggregaateilla valmistettujen laastien ja betonien mekaaninen lujuus, Youngin moduuli ja tiheys olivat korkeampia kuin kaupallisella kevytsora-aggregaateilla valmistetut, vaikka niiden reologia ja työstettävyys olivat samanlaisia.