Orientador: José Francisco Lopes Filho / Banca: Ivo Mottin Demiate / Banca: Egon Schnitzler / Banca: José Antonio Gomes Vieira / Banca: Vânia Regina Nicoleti Telis / Resumo: O objetivo principal deste trabalho foi extrair e caracterizar amidos de grãos de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), cañihua (Chenopodium pallidicaule Aellen) e maravilha (Mirabilis jalapa). Foram determinadas as isotermas de adsorção de grãos e amido de quinoa em diferentes temperaturas e umidades relativas e ajustadas aos modelos matemáticos de GAB, Peleg, Caurie, Ferro-Foltan, Smith e Halsey. Foram também determinadas as energias de ativação e os calores isostéricos de adsorção. Estudou-se o fenômeno de transferência de massa na hidratação dos grãos de quinoa em diferentes tempos e temperaturas pelo modelo da segunda lei de Fick, determinando as difusividades efetivas. A dependência da difusividade efetiva com relação à temperatura foi descrita pela relação do tipo Arrhenius. A extração dos amidos da quinoa e cañihua foi realizada por meio da moagem úmida e o amido da maravilha por separação mecânica. Os amidos foram caracterizados quanto a composição de amilose, tamanho e forma dos grânulos, rugosidade, cristalinidade relativa, resistência à temperatura, entalpias de gelatinização, propriedades de pasta e outras. Técnicas instrumentais como a microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, difração de raios X, espectroscopia de infravermelho, espectrofotometria, termogravimetria, calorimetria diferencial exploratória, viscosimetria, analisador de tamanho de partículas foram usadas nas caracterizações dos amidos. Os resultados confirmaram estudos semelhantes e foram obtidas outras informações inéditas que podem ser usadas para uma melhor utilização dos grãos e amidos / Abstract: The main objective of this research was to extract and characterize starch grain of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), cañihua (Chenopodium pallidicaule Aellen) and marvel (Mirabilis jalapa). The moisture sorption isotherm data of grains and starch of quinoa were investigated at different temperatures and relative umidity and adjusted to mathematical models of GAB, Peleg, Caurie, Ferro-Foltan, Smith and Halsey. The activation energies and isosteric heats of adsorption were determined. It was investigated the phenomenon of mass transfer in quinoa grain hydration at different times and temperatures by Fick's second law model, and the effective diffusivity was calculated. Temperature dependence of the effective diffusivity was described by Arrhenius-type relationship. The extraction of starches from quinoa and cañihua was performed by wet milling and starch marvel by mechanical separation. The starches were characterized according to amylose composition, size and shape of the granules, roughness, relative crystallinity, heat resistance, gelatinization enthalpy, paste properties and others. Instrumental techniques such as scanning electron microscopy, atomic force microscopy, X-ray diffraction, spectroscopy infrared, spectrophotometry, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, rapid viscoamylographic analysis, particle size analyzer were used in the characterization of starches. The results confirmed similar studies and other unpublished information were obtained that can be used to make better use of grains and starches / Doutor

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2008 / Bibliografia: f. 97-101 / O presente trabalho analisa experimental e numericamente a transferência conjugada de calor e de massa durante a secagem do resíduo da produção do extrato hidrossolúvel de soja (okara). O processo de secagem proposto neste trabalho consiste em submeter a / Abstract: The present work analyzes experimental and numerically the conjugated mass and heat transfer during the drying process of the residue obtained in the soy hidrosoluble extract production (okara). The drying process proposed in this work consists

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-30T16:48:03Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2085373 bytes, checksum: 70e52f6a0f84fbf9163dfd4a7961b626 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T16:48:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2085373 bytes, checksum: 70e52f6a0f84fbf9163dfd4a7961b626 (MD5) Previous issue date: 2013-07-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O desenvolvimento da tecnologia computacional vem possibilitando a investigação mais precisa dos processos de interação do sistema solo- planta-atmosfera. Esquemas de transferência de massa e energia sofisticados, cuja estrutura incorpora os aspectos morfológicos e fisiológicos do dossel vegetativo, parâmetros físico-hídricos do solo e variáveis atmosféricas, constituem uma ferramenta imprescindível para melhor compreender e descrever os complexos processos biofísicos que governam o desenvolvimento dos vegetais. Land-Air Parametrization Schemes (LAPS) é um modelo SVAT que incorpora em sua estrutura três camadas de solo para representar o transporte vertical de água e uma camada de dossel, que é tratada como um bloco poroso de densidade constante contornado pela atmosfera. Neste trabalho, o modelo LAPS foi calibrado e validado para simular os processos de transferência de energia entre a atmosfera e a superfície, em pomar de mangueira não irrigado, na localidade de Cuiarana, estado do Pará. O método da razão de Bowen foi utilizado no processo de calibração dos fluxos de calor sensível e latente. O balanço de energia simplificado foi efetuado para todo um ciclo sazonal, correspondendo ao período de janeiro de 2012 a janeiro de 2013. A validação do modelo foi efetuada através dos seguintes índices estatísticos: MAE, MBE, RMSE, EF,D ,r 2 e t. Os resultados mostraram boa confiabilidade do modelo na representação dos fluxos de energia na superfície. Uma breve comparação dos fluxos de energia entre os biomas fruticultura, floresta amazônica e campo agrícola evidenciou que, além dos benefícios sociais da implementação da fruticultura manga rosa na região, os impactos da mudança do uso do solo são mais brandos, quando comparados com a transição de floreta para campo agrícola. / The development of computational technology has been making a more precise investigation of the soil-plant-atmosphere system interaction processes possible. Sophisticated mass and energy transference layouts, whose structure incorporates the morphological and physiological aspects of the canopy, soil-water parameters and atmospheric variables, constitutes as a indispensable tool to better understand and describe the complex biophysical processes that govern vegetative development .Land-Air Parametrization Schemes (LAPS) is a SVAT model that incorporates in its structure three soil layers to represent the vertical transport of water and a canopy layer, which is treated as a porous block with constant density circumvented by atmosphere. In this project, the LAPS model was calibrated and validated to simulate the energy transference processes between the atmosphere and the surface, in a non-irrigated Mangifera orchard, located in Cuiarana, Pará. The Bowen ratio was utilized in the sensible heat and latent heat flux calibration process. A simplified energy balance was made for the entire periodicity, corresponding to the period between January 2012 and January 2013. The validation of the model occurred through the following statistical indices: MAE, MBE, RMSE, EF,D ,r 2 e t. The results, in relation to the model, demonstrated high reliability when it was used for representing the surface energy fluxes. A brief energy flux comparison between the fruit growing, Amazon rainforest and the field biomes revealed that, other than the social benefit brought by the implementation of the mango "Rosa" fruit culture in the region, the impacts considering the change in the use of the soil are milder, when comparing the transition from forest to field agriculture. / Não foi encontrado o CPF do autor e não tem termo de autorização, somente e-mail autorizando.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6651.pdf: 7342156 bytes, checksum: 24286846097025ed263bb2f4e4b6dfb6 (MD5) Previous issue date: 2015-02-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / Distillation is one of the most important industrial separation techniques. It requires high quantity of energy, corresponding to around 40% of the total energy consumption of chemical industries. As such, the optimization of a distillation column is indispensable, and it is only possible from the knowledge of the fluid dynamics phenomena occurring within the column. Some of models used for this, such as the models based on equilibrium and non-equilibrium stage concepts, usually provide useful results, but consider empirically many of the fluid dynamics phenomena by assuming a perfect mixture in each phase. In recent years, the advent of the high-speed computers combined with the development of accurate numerical methods for solving physical problems has revolutionized the way we deal with fluid dynamics phenomena. Computational fluid dynamics (CFD) techniques allow a microscopic description of the physical characteristics of the fluid motion. The main purpose of this study was develop a computational fluid dynamics model for gas-liquid flows that was able to predict the hydrodynamics and mass transfer on a sieve tray. A two-phase, three-dimensional and transient model, in an Eulerian-Eulerian framework was proposed for air/water (25°C) and ethanol/water systems at 1 atm. The continuity, momentum and mass equations were used to describe the gas and liquid phases. The sieve tray geometry simulated was based on experimental work of Solari e Bell (1986). The variables predicted were the velocity profiles, volume fraction of each phase, clear liquid height, recirculation areas, mass fraction and efficiency. The hydrodynamic and mass transfer model predictions were compared with experimental and numerical data from some authors and presented good agreement. This study shows that CFD can be used as a powerful tool for sieve tray simulation. / Destilação é uma das técnicas industriais de separação mais importante. Este processo requer grande quantidade de energia, correspondendo a aproximadamente 40% do consumo total de energia de indústrias químicas. Dessa forma, a otimização de colunas de destilação é indispensável, e para isso é necessário o conhecimento dos fenômenos fluidodinâmicos que ocorrem dentro da coluna. Alguns modelos utilizados nesses equipamentos, tais como os modelos baseados em conceitos de estágios de equilíbrio e não-equilíbrio, geralmente fornecem resultados úteis, mas consideram empiricamente muitos fenômenos fluidodinâmicos e assumem uma mistura perfeita em cada fase. Nos anos recentes, com o advento de computadores mais potentes combinado ao desenvolvimento de métodos numéricos precisos para a resolução dos problemas físicos, houve uma revolução no modo como lidamos com os fenômenos de fluidodinâmica. As técnicas de fluidodinâmica computacional permitem uma descrição microscópica das características físicas do escoamento dos fluidos. O principal objetivo deste estudo foi desenvolver um modelo de fluidodinâmica computacional para escoamentos líquido-vapor que fosse capaz de predizer a hidrodinâmica e a transferência de massa em pratos perfurados. Um modelo bifásico, tridimensional e transiente, numa abordagem Euleriana-Eulariana, foi proposto para os sistemas ar/água (25ºC e 1atm) e etanol/água a 1atm. As equações da continuidade, de momento e da transferência de espécies químicas foram utilizadas para descrever as fases líquida e gasosa. A geometria do prato perfurado simulado foi baseada no trabalho experimental de Solari e Bell (1986). As variáveis preditas foram o perfil de velocidades, a fração volumétrica de cada fase, a altura de líquido claro, áreas de recirculação, frações mássicas e eficiência. As predições do modelo para a hidrodinâmica e transferência de massa foram comparadas com dados experimentais e numéricos de alguns autores e apresentaram boa concordância. Este estudo mostra que o CFD pode ser utilizado como uma ferramenta poderosa para a simulação de pratos perfurados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 623.pdf: 1119771 bytes, checksum: 03ec886c5b7c1e6b64f80f767a197553 (MD5) Previous issue date: 2005-03-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / The importance of the airlift bioreactor has grown in the biotechnology field by aspects as high oxygen transfer, with power input low. In this work were study the conditions heat and mass transfer, as well as the condenser efficiency in the water retention, of an airlift bench bioreactor of internal circulation of useful capacity 6 L. Such bioreactor is endowed with hollow draft tube working as a heat charger for temperature control and of aspersor type crosspiece for aspersion of air. Values of the heat transfer global coefficient (U) were certain in different operation conditions starting from applied energy balance in the system after the same to reach the steady state. Values of U varied in the range from 300 to 700 W.m-2.°C-1, showing that the device of thermal change proposed was efficient to heat removal. The results were correlated with the water flow inside the draft tube and with the feeding air flow in the bioreactor. After this stage, it was evaluated water drags of the bioreactor system plus condenser in different conditions of air flow and temperatures in the bioreactor and in the condenser. The condenser was shown efficient in the water retention, obtaining efficiency superior values to 80%, but it didn't solve the problem of water loss by water drag for the high air flows in that the airlift bioreactor is operated. The variable air flow was the variable that influenced more significantly water drags. The transfer oxygen was evaluated through the oxygen transfer volumetric coefficient (kLa). For comparison, kLa values were obtained in the airlift bioreactor operated in a range of specific feeding air flow from 1 to 5 vvm and in conventional bioreactor of 4 L, in different agitation conditions (600, 800 and 1000 rpm) and aeration (0,5 and 1,0 vvm). Two methods for kLa determination were employees, the sulfite method and the dynamic method considering the delay of the electrode answer. This last one that generated results between 2 and 6 times inferior, depending of bioreactor type, because it evaluates the kLa in coalescent media, similar to most of the media fermentation. Finally, to validate the use of the system as bioreactor, cultivations with Streptomyces clavuligerus seeking to the production of clavulanic acid, a potent inhibitor of β-lactamase, enzyme producted by patogenics microorganism that broke β-lactamic rings of antibiotics. Four cultivations were accomplished, two in airlift bioreactor and two in bioreactor conventional (Bioflo III) in two different conditions of oxygen transfer (kLa) and the results were compared in terms of clavulanic acid production. The maximum clavulanic acid concentrations obtained in the cultivations in airlift bioreactor were superior those obtained in conventional bioreactor, with minors consistence index (K), showing larger shear rate in the airlift bioreactors in the same conditions of transfer oxygen. In global terms, the obtained results suggest that bioreactor as the most appropriate for this cultivation type, justified for the appropriate heat and mass transfers formed an alliance with the smallest energy consumption. / A importância do biorreator airlift tem crescido no campo da biotecnologia por aspectos como a sua alta transferência de oxigênio, obtida através de consumo de potência. No presente trabalho foram avaliadas as condições de transferência de calor e massa, bem como a eficiência do condensador na retenção de água, de um biorreator airlift de circulação interna, onde o ar é injetado pelo centro do tubo interno, de bancada de 6 L de capacidade útil. Tal biorreator é dotado de tubo interno ( draft tube ) oco funcionando como um trocador de calor para controle de temperatura e de aspersor tipo cruzeta para aspersão de ar. Valores do coeficiente global de transferência de calor (U) foram determinados em diferentes condições de operação a partir de balanço de energia aplicado no sistema após o mesmo atingir o estado estacionário. Valores de U variaram na faixa de 300 a 700 W.m-2.°C-1, mostrando que o dispositivo de troca térmica proposto foi eficiente na remoção de calor.Os resultados foram correlacionados com a vazão de água no interior do tubo interno e com a vazão de alimentação de ar no biorreator. Após esta etapa, avaliou-se o arraste de água do sistema biorreator mais condensador em diferentes condições de vazão de ar e de temperaturas no biorreator e no condensador. O condensador mostrou-se eficiente na retenção de água, obtendo valores de eficiência superiores a 80%, mas não solucionou por completo o problema de perda de água do sistema por arraste pelos altos fluxos de ar em que se opera o biorreator airlift. A variável vazão de ar foi a variável que influenciou mais significativamente o arraste de água. A transferência de oxigênio foi avaliada através do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa). Para efeito de comparação, valores de kLa foram obtidos no biorreator airlift operado numa faixa de vazão específica de alimentação de ar de 1 a 5 vvm e em biorreator convencional de 4 L, em diferentes condições de agitação (600, 800 e 1000 rpm) e aeração (0,5 e 1,0 vvm). Dois métodos para determinação do kLa foram empregados, o método do sulfito e o método dinâmico considerando o atraso da resposta do eletrodo. Este último que gerou resultados entre 2 e 6 vezes inferiores, dependendo do tipo do biorreator, pois avalia o kLa em meios coalescentes, similares à maioria dos caldos de fermentação. Por fim, para validar a utilização do sistema como biorreator, foram realizados cultivos com Streptomyces clavuligerus visando à produção de ácido clavulânico, um potente inibidor de β-lactamases, enzimas produzidas por microrganismos patogênicos que clivam o anel dos antibióticos β-lactâmicos. Foram realizados quatro cultivos, dois em biorreator airlift e dois em biorreator convencional (Bioflo III) em duas diferentes condições de transferência de oxigênio (kLa) e os resultados foram comparados em termos de produção do ácido clavulânico. As concentrações máximas de ácido clavulânico obtidas nos cultivos em biorreator airlift foram superiores àquelas obtidas em biorreator tipo tanque agitado e aerado, com menores índices de consistência (K), mostrando maior cisalhamento nos biorreatores airlift nas mesmas condições de transferência de oxigênio. Em termos globais, os resultados obtidos sugerem esse biorreator como o mais adequado para este tipo de cultivo, justificado pelas adequadas transferências de calor e massa aliadas ao menor consumo de energia.

Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – PPGCEM da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / O processo de fabricação de materiais cerâmicos para revestimento de pisos e paredes requer o controle das propriedades físicas, tais como a porosidade e absorção de água. A absorção está diretamente relacionada à porosidade residual aberta, e está por sua vez, relacionada ao comportamento de sinterização e da qualidade da cerâmica. O controle é extremamente difícil, porém é de grande importância, uma vez que as normas de revestimentos cerâmicos, nacionais NBR 15463, NBR 13818, e internacionais, ISO 13006 e ANSI o classificam de acordo com o seu percentual de absorção de água, e a sua não conformidade pode acarretar na perda do Selo de Qualidade, ou classificar o produto em outro grupo de absorção, excluindo o produto da classe dos porcelanatos. Assim, justifica-se a realização de um estudo comparativo dos métodos já existentes e do método em pesquisa pela ISO (pelo sistema a vácuo), visto que, nos métodos de ensaios atuais não ocorre a saturação completa do produto. O trabalho consistiu em avaliar o comportamento da absorção de água utilizando o método da fervura especificado pela ISO 10545-3 e ASTM C737, e o método a vácuo que está sendo proposto pela ISO 10545 em substituição ao método de fervura. Para os testes realizados neste trabalho, foram utilizados três produtos classificados como porcelanatos esmaltados produzidos em condições de queima diferentes. O planejamento fatorial estabelecido foi do tipo 22, levando em consideração 2 fatores, o tempo de fervura e o tempo de resfriamento para métodos que envolvem a fervura, e pressão e tempo de imersão para o método que envolve a vácuo). Essas variáveis foram testadas em dois níveis e mais três pontos centrais adicionais que são as condições estabelecidas nas normas. Além do descrito pelo planejamento fatorial também foi determinada a absortividade dos produtos, avaliando o ganho de massa provocado pela absorção de água ao longo do tempo até se obter a saturação completa da amostra. Os resultados apontaram que, realizando o ensaio de absorção seguindo as condições estabelecias tanto pela norma ISO 10545-3 quanto pela ASTM C737 não ocorre à saturação das amostras. Analisando a absortividade, percebe-se que com o tempo há uma tendência a saturação. Constatou-se também, que mesmo o produto possuindo absorção menor que 0,5%, faixa estabelecida para porcelanato, nos testes realizados em condição de norma, quando ele estiver saturado, sua absorção ficará fora da faixa estabelecida para essa tipologia de produto. Tanto nos testes realizados pelo método ASTM C737 quanto nos realizados pelo método ISO 10545-3, pode-se perceber que a variável tempo de fervura é menos sensível que o tempo de resfriamento e, portanto, este ocasiona uma maior diferença na absorção de água. Comparou-se ainda, os resultados de absorção de água com ensaios de densidade utilizando picnometria com gás hélio. Os resultados apontaram valores absolutos de saturação superiores aos apresentados pelo método da fervura, e uma certa semelhança com o método a vácuo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2378.pdf: 2097970 bytes, checksum: 8d3821784c3492880401bb105fe5be96 (MD5) Previous issue date: 2009-03-12 / Financiadora de Estudos e Projetos / Internal-loop airlift reactors (ALR) are a special class of pneumatic reactors. The use of this type of reactor has been attractive for chemical and biological reactions because of their simple construction without moving parts and low energy costs when compared with stirred tank reactors. In the present work, a study related to hydrodynamic and oxygen transfer in three geometrically similar scales of internal tube airlift bioreactors (2, 5, and 10 L) was conducted. The aim was to obtain useful information for further studies related to the scale-up of such reactor configuration. The gas hold-up, circulation time, mixing time, volumetric oxygen transfer coefficient, average shear rate, and mean bubble diameter of the air bubbles were evaluated in order to achieve a better comprehension of the hydrodynamic and mass transfer in airlift bioreactors. Values of gas hold-up and oxygen transfer were obtained for the three scales of ALR utilizing eight Newtonian and five non-Newtonian fluids. The superficial gas velocity and liquid viscosity had opposite effects with same order of magnitude. General correlations based on the dimensional analysis were proposed to relate global gas hold-up (ε) and volumetric oxygen transfer coefficient (kLa) to the geometrical parameters of the system, physical properties of the Newtonian and Non-Newtonian fluids, and superficial gas velocity. The correlations presented excellent fittings to the experimental data obtained for the three scales of ALR. The influence of the reactor internal diameter on the volumetric oxygen transfer coefficient was considered positive showing that in largerscale reactors an appropriate oxygen transfer can be reached under smaller aeration conditions. New methodologies to estimate the mean bubble size (dB) and average shear rate ( m γ& ) in the three scales of ALR were proposed. The semi-theoretical method to estimate dB was based on Higbie´s penetration theory using experimental data of ε and kLa. The methodology for evaluating the m γ& in ALRs was developed for non-Newtonian systems. The volumetric oxygen transfer coefficient was chosen as the appropriate characteristic parameter. The results of dB and m γ& obtained by the proposed methods are in agreement with the experimental values found in the literature. The effect of shear rate on clavulanic acid (CA) production by Streptomyces clavuligerus was examined both in a stirred tank bioreactor (STR) of 4 L and in an ALR of 6 L working volume, respectively, based on experimental data of the literature. Results showed that CA production was positively affected by shear conditions. In addition, the ALR presented values of m γ& higher than those found in a STR operated under the same oxygen transfer conditions. / Os biorreatores pneumáticos têm mostrado um grande potencial para os processos biotecnológicos, pois não utilizam partes móveis em sua construção e operação e há um menor consumo de energia quando comparado com os biorreatores convencionais tipo tanque agitado. No presente trabalho foi realizado um estudo hidrodinâmico e de transferência de oxigênio em três escalas biorreatores airlift de tubos concêntricos geometricamente semelhantes (2, 5 e 10 L) com objetivo de obter informações úteis para aplicação na variação de escala deste modelo de biorreator. Foram avaliados parâmetros importantes como retenção gasosa, tempo de mistura, tempo de circulação, coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio, velocidade de cisalhamento e diâmetro médio de bolhas para o melhor entendimento de aspectos relacionados à hidrodinâmica e à transferência de massa. A retenção gasosa e a transferência de oxigênio foram estimadas nos três biorreatores airlift utilizando oito tipos de fluidos Newtonianos e cinco fluidos não-Newtonianos. A velocidade superficial de gás e a viscosidade do líquido tiveram efeitos contrários e com mesma ordem de magnitude no coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio. Foram obtidas correlações baseadas em análise dimensional para expressar a retenção gasosa (ε) e o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) em função dos parâmetros geométricos dos sistemas, propriedades físicas dos fluidos e da velocidade superficial de alimentação de ar. Tais correlações apresentaram excelentes ajustes aos dados experimentais obtidos nas três escalas de biorreatores. A influência do diâmetro interno do reator no kLa foi considerada positiva, mostrando que em escalas de reatores maiores, a transferência de oxigênio pode ser alcançada sob menores condições de aeração. Metodologias para estimativas do diâmetro médio das bolhas (dB) e da velocidade média de cisalhamento ( m γ& ) em biorreatores airlift de tubos concêntricos foram propostas. A metodologia para estimativa de dB foi desenvolvida com base na teoria de penetração de Higbie utilizando resultados experimentais de ε e de kLa. A metodologia de estimativa m γ& , desenvolvida para fluidos não- Newtonianos, utilizou o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) como parâmetro característico. Resultados estimados de dB e de m γ& apresentaram boa concordância com resultados experimentais de literatura. Foi também avaliada e comparada a influência das condições cisalhamento previstas pela metodologia proposta na produção de ácido clavulânico (AC) por Streptomyces clavuligerus em cultivos realizados em biorreatores airlift de 6 L e convencional tipo tanque agitado e aerado de 4 L. Os resultados mostraram que a produção de AC foi afetada positivamente pelo cisalhamento, bem como a velocidade média de cisalhamento ( m γ& ) foi superior em biorreator airlift em relação ao convencional sob mesmas condições de transferência de oxigênio.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5969.pdf: 5762637 bytes, checksum: b93939ad127db2a63af10c90cac8c992 (MD5) Previous issue date: 2014-07-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the present work, an experimental study about heat and mass transfer phenomena was carried out during drying of porous media when subjected to an upward flow of heated air. The cylindrical porous media consisted of non-consolidated particles of activated alumina of several diameters. The particulate system was initially characterized based on the achievement of its main physical, thermal and structural properties. The drying experiments consisted of obtaining sorption isotherms at different operational conditions and in determining moisture and temperature data versus time. The temperature profiles were obtained by thermocouples inserted in the porous body and the moisture content data by the gravimetrical method. The concept of time in series analysis was applied to determine the stationarity of the experimental data. The drying of the porous media was studied theoretically based on the context of the pseudo-homogeneous formulation, which led to the estimation of transport parameters of interest considering two situations: the presence of the external resistance to mass transfer and the interfacial equilibrium condition. The estimated transport coefficients were analyzed as constant or variable throughout the drying process. The diffusive mechanisms of mass transfer were estimated in order to identify the limiting one in drying. According to the results obtained, the vapor flux is controlled by liquid superficial diffusion into the particle. However, it was found that the effective moisture diffusivity is a harmonic mean of all the diffusive mechanisms, being the all type of moisture diffusivity of both particles and the porous medium important parameters in drying. The results showed that the drying of the porous medium studied is controlled by external resistance of heat and mass transfer. The pseudo-homogeneous formulation presented restrictions for the situation in which the interfacial equilibrium is admitted in the drying problem. / No presente trabalho, os fenômenos de transferência de calor e massa foram estudados experimentalmente durante a secagem de meios porosos quando submetidos a um escoamento monofásico ascendente de ar aquecido. Os meios porosos estudados foram de geometria cilíndrica e não-consolidados de partículas de alumina ativada de diferentes diâmetros. Preliminarmente, o sistema particulado foi caracterizado com base na obtenção de suas principais propriedades físicas, térmicas e estruturais. Os experimentos de secagem em camada espessa e camada delgada consistiram na obtenção de isotermas de sorção em diferentes condições operacionais e na determinação de dados de temperatura e umidade em função do tempo para um meio poroso insaturado. Os perfis unidirecionais de temperatura foram obtidos a partir de um conjunto de termopares inseridos no corpo poroso, enquanto que dados de umidade do material em função do tempo foram determinados por gravimetria. O conceito da análise de séries temporais foi aplicado para investigar a variação dos dados observados experimentalmente. Paralelamente, o problema de secagem foi estudado teoricamente com base no contexto a uma fase da formulação pseudo-homogênea, o que levou à estimação de parâmetros de transporte de interesse para duas situações distintas: presença da resistência externa à transferência e condição de equilíbrio interfacial. Os coeficientes de transporte foram tratados como constantes ou variáveis ao longo do processo de secagem e verificado o ajuste proporcionado pelo modelo difusivo para essas duas abordagens. Os principais mecanismos difusivos de transferência de massa foram estimados com o intuito de identificar o mecanismo limitante e também se a cinética de secagem é controlada pela difusão na partícula ou nos interstícios do meio poroso. Os resultados obtidos mostraram que a secagem dos meios porosos estudados é controlada pela resistência externa à transferência de calor e massa e que a formulação pseudo-homogênea apresentou restrições para a situação na qual o equilíbrio interfacial é admitido no sistema. Verificou-se que a difusividade efetiva de umidade dos meios porosos é uma média harmônica de todos os mecanismos difusivos existentes, sendo ambas as características das partículas e do meio poroso, importantes no processo de secagem.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissABOJ.pdf: 1932531 bytes, checksum: 467bea51588bd8193947d0353b78617f (MD5) Previous issue date: 2003-09-05 / Financiadora de Estudos e Projetos / Drying processes in fluidized and vibro-fluidized beds are nowadays being widely investigated in the literature, because such beds offer many advantages over other types of dryers. The purpose of this work is to contribute for the research in this area by presenting an extensive investigation of the drying process in fluidized and vibro-fluidized beds. The following topics were investigated in this work: a) fluid dynamic studies in fluidized and vibrofluidized beds were carried out using particles of alumina and silica-gel as inerts. The effects of variables such as the frequency and vibration amplitude (which are combined in a dimensioless vibration number), height of the bed and particle diameters on the fluid dynamic behavior of both beds have been analyzed. Simultaneously, an analysis of the fluid dynamic behavior for these beds was carried out using measurements of standard desviations of the pressure drops in the beds as a function of the superficial gas velocity. The results show that in both beds the dimensioless vibration number has a strong influence on the fluid dynamic behavior of the bed of particles. Besides, the increase in the height of particles in the bed, as well as in the particle diameters affects significantly its characteristic curves; b) equilibrium isotherms for alumina and silica-gel particles were obtained experimentally using the static method. Some equations for equilibrium isotherms available in the literature were compared to experimental data and the best fitted model was obtained using a technique based on non-linear estimation of the parameters. The results show that the equation of Sabbah provided the best fitting for both particles of alumina and silica-gel; c) the drying kinetics for alumina and silica-gel were obtained from experimental data for the drying of a thin layer of particles in a fixed bed. The best model for the drying kinetics came from a semi-empirical equations presented in the literature, using a non-linear estimation of parameters technique. The results show that the equation from Mancini provided the best predictions for experimental data of alumina and silica-gel; d) heat an mass transfer coefficients in the fluidized and vibrofluidized beds were estimated using the methodology proposed by Kmiec (1975). In the range of variables investigated, the results show that the heat and mass transfer coefficients for the vibrofluidized beds have not increased significantly as compared to the values obtained in the fluidized beds; e) the moisture content and temperature profiles of the particles were estimated using the mathematical model proposed by Massarani and Silva Telles (1992) with the heat and mass transfer coefficients obtained experimentally. For the range of conditions investigated, the mathematical model has not provided good predictions for the moisture content profiles, but in the other hand, it provided reasonable good predictions for the temperature profiles of the particles. / O estudo do processo de secagem nos leitos fluidizados e vibro-fluidizados tem merecido amplo destaque por parte de vários pesquisadores, visto o conjunto de vantagens que estes oferecem comparativamente aos demais equipamentos. E, dentro deste contexto, este trabalho faz uma abordagem ampla do processo de secagem em leitos fluidizados e vibrofluidizados. Neste trabalho foram realizados estudos que contemplam os seguintes tópicos: a) estudos fluidodinâmicos para as partículas de alumina e sílica-gel, em leitos fluidizados e vibro-fluidizados, onde as influências de diversas variáveis, tais como: freqüência e amplitude vibracional e conseqüentemente o adimensional de vibração, altura do leito de partículas e o diâmetro de partículas no comportamento fluidodinâmico de ambos os leitos foram analisadas. Paralelamente, um estudo foi feito analisando o comportamento fluidodinâmico dos leitos, utilizando-se para isso o desvio padrão das medidas de queda de pressão no leito em função da velocidade superficial do ar. Os resultados obtidos mostraram que em ambos os leitos o adimensional de vibração teve uma forte influência no comportamento fluidodinâmico das partículas e que tanto o aumento da altura de partículas no leito, bem como, o diâmetro das partículas tiveram grandes influências nas curvas características obtidas; b) a determinação experimental das isotermas de equilíbrio para as partículas de alumina e sílicagel, utilizando o método estático e o ajuste do melhor modelo foi feito através da discriminação das equações de isotermas previstas na literatura por estimação não linear de parâmetros. Os resultados mostram que a equação de Sabbah, foi a que melhor se ajustou aos pontos experimentais para ambos os conjuntos de partículas de alumina e sílica-gel; c) a determinação experimental da cinética de secagem para as partículas de alumina e sílica-gel em leito fixo e camada fina, sendo que o ajuste do melhor modelo foi feito através da discriminação das equações semi-empíricas previstas na literatura para a cinética de secagem, por estimação não linear de parâmetros. Os resultados mostram que a equação de Mancini foi a que melhor se ajustou aos pontos experimentais tanto para as partículas de alumina quanto para as partículas de sílica-gel; d) a determinação experimental dos coeficientes de transferência de calor e massa em leitos fluidizados e vibro-fluidizados, utilizando a metodologia proposta por Kmiec (1975). Os resultados obtidos, dentro do intervalo de variáveis estudado, mostram que os coeficientes de transferência de calor e massa para os leitos vibro-fluidizados não aumentaram significativamente quando comparados aos valores obtidos nos leitos fluidizados; e) e a estimação dos perfis de umidade e temperatura dos sólidos, através do modelo matemático proposto por Massarani e Silva Telles (1992), utilizando os coeficientes de transferência de calor e massa determinados experimentalmente. As respostas obtidas mostram que o modelo matemático não apresentou bons resultados para os perfis de umidade dos sólidos, mas, apresentou resultados razoáveis para os perfis de temperatura dos sólidos, dentro do intervalo de variáveis avaliado.

Orientadores: Teresa Massako Kakuta Ravagnani, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T04:47:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lang_JeanPierre_M.pdf: 1967050 bytes, checksum: 0383f4c0388e6e7aa19f19c4c4688052 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: As colunas de recheio são equipamentos intensamente aplicados em operações de separação tais como destilação, absorção de dessorção. No entanto, a sua capacidade à transferência de massa em contracorrente é limitada devido à sua inundação. Uma nova tecnologia HIGEE ('high g¿ ¿ alta gravidade é proposta para superar esta limitação. Uma cluna HIGEE utiliza um recheio rotativo que induz acelerações centrífugas acima de 1000 vezes a aceleração da gravidade terrestre. O aumento da força motriz permite o aumento da capacidade e da eficiência da coluna. De acordo com vários autores, o tamanho do equipamento fica consideravelmente reduzido, apresentando vantagens econômicas e operacionais. A principal proposta deste trabalho é avaliar a forma como a coluna com recheio rotatico se comporta quando o raio externo do rotos é aumentado de 8 (Nascimento, 1999 e 2003) para 13cm.Os experimentos foram conduzidos em condições de refluxo total, sendo utilizando dois sistemas destilantes: n-hexano/n-heptano e etanol/água. A velocidade do rotor foi variada de 500 a 2300 rpm, criando acelerações contrifugas de 26 a256 vezes a aceleração da gravidade. O efeito da vazão de vapor, velocidade de rotação e do sistema destilante sobre o coeficiente de transferência de massa, 'K IND. y¿¿a IND. e¿ depende do fluxo de vapor, mas fracamente da velocidade do rotor...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Packed colummns are equipment intensively applied in separations such as distillation, absorption and stripping , absorption and strippig. However, its for counter-current mass transfer is limited due to its flooding. A new HIGEE (high g ¿ high gravity) technology is proposal to overlap this limitation. A HIGEE column uses a rotating machine that promotes centrifugal accelerations above 1000 times the terrestrial gravity acceleration. The increase of the driving force allows the increase of column¿s capacity and efficiency. In accordance with some authors, the equipment size considerably reduced presenting economic and operational advantages. The main proposal of this work is to evaluate how the mass transfer behavior of the HIGEE column changes when the external rotor radius is increased from 8 (Nascimento 1999 and 2003) to 13 cm. The experiments had been conduced in total reflux conditions using two distilling system n-hexane/n-heptane and ethanol/ water. The rotor's speed was vaied from 500 to 2300 rpm , provided centrifugal accelerations from 26 to 556 times higher than terrestrial gravity acceleration. The effect of the vapor outflow, rotation speed and distilling system on mass transfer coefficient 'K IND. y¿¿a IND. e¿ and transfer unit area, 'AUT IND. G¿had been analyzed for each rotor size...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química