O setor agroindustrial tem se expandido muito nos últimos anos, levando o país a um aumento na geração de resíduos agroindustriais, sendo que a maior parte deles ainda é descartada no meio ambiente, sem tratamento adequado, ou utilizada na alimentação animal, destinos que a priori, não geram ganhos econômicos para a agroindústria além de representarem gargalos logísticos e ambientais na sua disposição. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivos otimizar o processo de extração de compostos bioativos, avaliar in vitro as atividades antioxidante, por meio da desativação de espécies reativas de oxigênio, e anti-inflamatória, bem como determinar a composição fenólica dos resíduos agroindustriais a saber: película de amendoim (Arachis hypogaea) (cultivares IAC886 e IAC505), pimenta-rosa (Schinus terebinthifolius Raddi) e pimenta-do-reino (Piper Nigrum L). O processo de otimização da extração de compostos antioxidantes foi realizado utilizando dois processos de extração, extração convencional e subcrítica, em delineamento composto central rotacional, utilizando como variáveis a temperatura e tempo e a pressão e temperatura, respectivamente, com os solventes etanol 80%, água e propilenoglicol 80%. Durante o processo de otimização a atividade antioxidante foi avaliada pelo método de sequestro do radical ABTS. Os melhores resultados foram obtidos para a extração convencional com os solventes etanol 80%, água e propilenoglicol 80%. A película de amendoim (IAC505) apresentou as maiores atividades antioxidantes (1.396,67, 580,44 e 859,89 μmol.g-1 em equivalentes de trolox, para os solventes etanol 80%, água e propilenoglicol 80%, respectivamente). A partir dos resultados obtidos para os solventes testados, utilizando a extração convencional, foram feitas outras análises de atividade antioxidante considerando o tempo e temperatura ideal de extração. Foram realizadas análises de avaliação da capacidade de redução de Folin-Ciocalteau e potencial de desativação dos radicais livres sintéticos (DPPH e ABTS) e espécies reativas de oxigênio (radicais peroxila, superóxido e ácido hipocloroso). O solvente de extração que apresentou melhores resultados em todos os ensaios foi o etanol 80%, sendo, portanto o solvente utilizado nas análises subsequentes. A partir da definição do melhor sistema extrator foram realizadas análises da composição fenólica, por meio das técnicas de cromatografia líquida de alta eficiência em modo analítico (HPLC-RP), cromatografia gasosa acoplada com espectrometria de massas (GC-MS), e avaliação in vitro da atividade anti-inflamatória. Foram identificados nos resíduos estudados procianidinas B1 e B2, ácido p-cumárico, miricetina, ácido ferúlico, ácido siríngico, ácido sinápico, epicatequina e catequina. A pimenta-do-reino diminui significativamente os níveis de TNF-α e nitritos, reduzindo assim o processo inflamatório gerado. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que estes resíduos agroindústrias possuem grande potencial biológico, podendo assim ser melhores aproveitados tanto pela indústria de alimentos quanto pela indústria farmacêutica. / The agribusiness sector has expanded greatly in recent years, leading the country to an increase in the generation of agro-industrial residues, even though most of them are still discarded in the environment without proper treatment, or used in animal feed, destinations that a priori do not generate economic gains for agribusiness besides representing logistical and environmental bottlenecks at your disposal. In this sense, the present study aimed to optimize the bioactive compounds extraction process, to evaluate in vitro the antioxidant activities, through the deactivation of reactive oxygen species, and anti-inflammatory as well as determine the phenolic composition of agro-industrial residues namely peanut skin (Arachis hypogaea) (IAC886 and IAC505 cultivars), pink pepper (Schinus terebinthifolius Raddi) and black pepper (Piper nigrum L). The optimization process of extraction of antioxidants was performed using two extraction processes, conventional extraction and subcritical on central composite design, using as variable temperature and time and the pressure and temperature, respectively, with solvents ethanol 80%, water and propyleneglycol 80%. During the optimization process the antioxidant activity was evaluated for the kidnapping method of ABTS radical. The best results were obtained for the conventional extraction with solvents ethanol 80%, water and propyleneglycol 80%. Peanut skin (IAC505) showed the highest antioxidant activity (1,396.67, 580.44 and 859.89 μmol.g-1 in Trolox equivalents, for solvents ethanol 80%, water and propyleneglycol 80%, respectively). From the results obtained for the solvents tested, using conventional extraction, other analyzes were done considering the antioxidant activity optimum time and temperature of extraction. Valuation analyzes were carried out of the Folin-Ciocalteau reduction capability and potential disabling of synthetic free radical (DPPH and ABTS) and reactive oxygen species (peroxyl radicals, superoxide and hypochlorous acid). The extraction solvent that showed better results in all tests was ethanol 80%, and therefore the solvent used in subsequent analyzes. From the definition of the best extraction system analyzes were made of phenolic composition by means of liquid chromatography techniques of high efficiency in analytic way (HPLC-RP), gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS), and reviewed in vitro anti-inflammatory activity. They were identified at residues studied procyanidins B1 and B2, p-coumaric acid, myricetin, ferulic acid, syringic acid, sinapic acid, epicatechin, and catechin. The black pepper significantly reduces TNF-α and nitrite levels, thereby reducing the inflammatory process generated. The results of this study demonstrate that these agribusinesses waste have great biological potential, and thus can be best availed by both the food industry and the pharmaceutical industry.

A metodologia de superfície de resposta foi utilizada para otimizar as condições e obter maiores produção de etanol e viabilidade para a linhagem de S. cerevisiae 63M em processo descontínuo, resultando nas condições: 200 g.L-1 de sacarose, 40 g.L-1 de inóculo a 30 °C. Diferentes tipos de processos foram comparados e o processo que apresentou maiores viabilidade, produtividade e rendimento foi o descontínuo alimentado por pulsos de volumes decrescentes de sacarose a 30 °C. A redução da concentração de sacarose foi uma estratégia que permitiu aumentar a temperatura até 37 °C sem perdas em viabilidades. Uma linhagem utilizada nas destilarias brasileiras foi comparada com a linhagem 63M em temperaturas elevadas e observou-se que a 63M produziu maior produtividade e rendimento. Oito ciclos sucessivos de fermentação com reutilização de células da linhagem 63M foram realizados em meio sintético em processo descontínuo alimentado por pulsos de sacarose a 37 °C e uma perda gradual de viabilidade foi observada, mas o etanol final permaneceu constante nos oitos ciclos. / Surface response methodology was used to optimize the conditions and to obtain higher ethanol production and viability to strain 63M of S. cerevisiae in batch culture, resulting in the conditions: 200 g.L-1 sucrose, 40 g.L-1 inoculum at 30 °C. Different types of processes were compared and the process that presented higher viability, productivity and yield was pulse fed-batch using five decreasing pulses of sucrose at 30 °C. The reduction of the sucrose concentration was a strategy that allowed increasing the temperature up to 37 °C without losses in viabilities. An industrial strain used in Brazilian distilleries was compared with strain 63M at high temperatures and it was observed that strain 63M produced higher productivity and yield. Eight successive cycles of fermentation with reuse of cells of strain 63M were carried out in synthetic medium in fed-batch process using sucrose pulses at 37 °C and a gradual loss of viability was observed, but the final ethanol was kept constant in the eight fermentation cycles.

Neste trabalho foram sintetizados ésteres etílicos do óleo de babaçu através da catálise alcalina em meio homogêneo. O planejamento de experimentos foi utilizado como ferramenta de otimização e também na identificação dos principais fatores que influenciam nas conversões em ésteres etílicos. As reações de transesterificação foram realizadas através de duas metodologias de processo - a tradicional com agitação mecânica e a promovida por ondas ultrassônicas. A espectrometria de ressonância magnética nuclear foi utilizada na quantificação das conversões de todos os experimentos e a análise termogravimétrica foi empregada na determinação da pureza dos ésteres etílicos e do principal subproduto da reação - o glicerol. Matrizes ortogonais de Taguchi foram utilizadas para o desenvolvimento deste estudo. Os fatores independentes avaliados na transesterificação tradicional foram: razão molar etanol/óleo, temperatura, turbulência, razão ponderal catalisador/óleo, tempo e os tipos de catalisadores mais comumente empregados (NaOH e KOH). Os ensaios envolvendo a transesterificação clássica foram realizados sob atmosfera de nitrogênio e também sob atmosfera normal. Com o método sonoquímico foram avaliados os fatores: razão molar, tempo, razão ponderal catalisador/óleo e tipo de catalisador. O delineamento experimental mostrou que o principal fator a influenciar nas conversões em ésteres etílicos com ambos os métodos é a razão molar. Destaca-se ainda na transesterificação alcalina tradicional, a influência das interações entre a temperatura e o tempo, mostrando que melhores conversões são obtidas com temperaturas próximas a ambiente (27 a 30ºC). De acordo com o modelo obtido através do delineamento experimental, conversões superiores a 99% são obtidas quando a razão estequiométrica é ajustada em 6:1, utilizando-se 1,0% de KOH, sob agitação mecânica a 400rpm durante 60min. A influência da atmosfera de nitrogênio mostrou-se pouco significativa para a reação e conversões semelhantes foram obtidas com atmosfera normal. A transesterificação alcalina assistida por ondas ultrassônicas apresentou os melhores resultados em relação ao tempo de reação e de separação entre as fases glicerínica e de ésteres etílicos. O modelo experimental mostrou que conversões superiores a 99% podem ser obtidas em 10 minutos ajustando as variáveis independentes nos seguintes valores: razão estequiométrica em 6:1 com 1,0% de KOH. Em ambos os métodos o catalisador KOH mostrou-se superior ao NaOH, especialmente durante as etapas de purificação. A estratégia de purificação dos ésteres etílicos adotada consistiu na utilização de um solvente (hexano) e lavagens com HCl 0,1 mol.L-1 que foi otimizada para 12,5% de solução em relação ao peso de ésteres obtidos, coletados logo após a separação de fases. O rendimento mássico obtido com o modelo experimental, após procedimentos de lavagens mencionados, foi de 94,59%. O trabalho demonstrou que o processo de obtenção de biodiesel de babaçu apresenta ótimos rendimentos desde que os parâmetros de reação sejam otimizados. A sonoquímica mostrou-se potencialmente promissora para obtenção de elevadas conversões em curtos intervalos de tempo. / In this work ethyl esters of babassu oil were synthesized by alkaline catalysis in homogeneous medium. The experimental design was used as a tool for optimization of the transesterification reaction and also in identifying key factors influencing the conversion into ethyl esters. The transesterification reactions were performed using two methods of process - the traditional mechanical agitation and agitation promoted by sound waves. The nuclear magnetic resonance spectroscopy was used to quantify the conversion of all reactions of transesterification and thermogravimetric analysis was used to determine the purity of ethyl esters and the main byproduct of the reaction - the glycerol. Taguchi orthogonal arrays were used to develop this study. The independent factors evaluated in the transesterification traditional were: molar ratio ethanol / oil, temperature, stirring speed, weight ratio catalyst / oil, time and the types of most commonly used catalysts (NaOH and KOH). The classical experiments involving the transesterification were performed under nitrogen atmosphere and also under normal atmosphere. With the sonochemical method were evaluated the following factors: molar ratio, time, weight ratio catalyst / oil and type of catalyst. The experiment showed that the main factor influencing the conversion into ethyl esters in both methods is the molar ratio. The best conversion results were obtained with twice the stoichiometric quantity. Also noteworthy in the traditional alkaline transesterification is the influence of interactions between temperature and time, showing that the best conversions are obtained with temperatures close to ambient (30°C) in 60 minutes. According to the model obtained by the experimental design, conversions above 99% are obtained when the stoichiometric ratio is set at 6:1, with 1.0% KOH, under stirring at 400 rpm. The influence of nitrogen atmosphere was less significant for the reaction and similar conversions were obtained with normal atmosphere. Alkaline transesterification assisted by sound waves produced the best results with respect to time of reaction and phase separation of glycerin and ethyl esters. The experimental model showed that conversions above 99% can be obtained in 10 minutes by adjusting the independent variables in the following values: in the stoichiometric ratio 6:1 with 1.0% KOH. In both methods the KOH catalyst was superior to NaOH, influence also noted during the purification steps. Experimentally it was found that the formation of emulsions and gels are more frequent with the use of the sodium hydroxide catalyst. The strategy for purification of ethyl esters adopted was the use of a solvent (hexane) and washing with HCl 0.1 mol.L- 1 that was optimized for 12.5% solution by weight of esters obtained, collected just after phase separation. The mass yield obtained with the experimental model, after washing procedures mentioned, was 94.59%. The study showed that the process of obtaining babassu biodiesel has good yields since the reaction parameters are optimized. The sonochemical proved to be potentially promising for achieving high yields in short time, which might be an excellent route for production aiming to meet the high market demands.

Desde meados do século XX, métodos analíticos, numéricos e experimentais foram utilizados para quantificar a eficiência térmica na soldagem a arco, isto é, a razão entre a energia do arco elétrico e a energia que é entregue ao material durante a soldagem. Conhecendo-se a eficiência térmica, as dimensões da chapa e as propriedades térmicas do metal de base, torna-se possível prever as taxas e tempos de resfriamento a partir de modelo analíticos. Consequentemente, permitindo a previsão das transformações de fase, garantindo que os valores das propriedades da junta soldada se enquadrem dentro de um intervalo desejado. Os modelos de previsão de taxa de resfriamento derivados a partir dos modelos analíticos de Rosenthal são validos apenas no regime quase estacionário. Todavia, estes modelos costumam ser utilizados com pouco critério, mesmo em situações em que este regime não é alcançado. Portanto, para o desenvolvimento de modelos mais precisos e acurados para previsões das taxas de resfriamento, torna-se necessário entender como os termos do balanço de energia se desenvolvem durante a soldagem, até atingir o regime quase estacionário. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um entendimento mais abrangente dos fatores que impactam nos valores de taxas de resfriamento em juntas soldadas. Realizaram-se ensaios de calorimetria com nitrogênio líquido para diferentes tempos de soldagem, como também, foram coletados ciclos térmicos em diferentes posições ao longo do cordão, buscando entender como as variações no balanço de energia, ao longo da soldagem, impactam no material. A partir da Metodologia de Superfície de Resposta, foram obtidos os modelos empíricos da energia entregue ao material e da eficiência térmica do arco. Um novo entendimento acerca do balanço de energia na soldagem foi alcançado, servindo de base para o desenvolvimento e validação de um modelo preditivo de taxa de resfriamento, válido para diferentes condições de fluxo de energia no material. / Since the early 20th century, numerical and experimental methods have been used to quantify the thermal arc efficiency in welding, i.e., the ratio between the electric arc energy and the energy delivered to the material during welding. Knowing the thermal arc efficiency, the sample dimensions and the thermal properties of the base metal, it is possible to predict the cooling rates by analytical models. Consequently, allowing the prediction of phase transformations in the material, ensuring that values of welded joint properties are within a desired range. Cooling rate prediction models derived from Rosenthal\'s analytical models are valid only in quasi-stationary state. However, these models are used with little criterion, even in situations where this state is not achieved. Therefore, to development of more accurate and precise models for the prediction of cooling rate it become necessary to understand the evolution of the energy balance during the welding until the quasi-stationary state was reached. This work aims to develop a more comprehensive understanding of the factors that affect the cooling rate in welded joints. Calorimetry tests with liquid nitrogen were carried out for different welding times, and thermal cycles were collected at different positions along the weld bead, to understand how the variations in the energy balance during the welding affect the material. From the Response Surface Methodology, the empirical models of delivered energy and the thermal arc efficiency were obtained. A new understanding about the energy balance in the welding was found, that was used for the development and validation of a predictive model of cooling rate, valid for different condition of energy flow in the material.

Neste trabalho foram sintetizados ésteres etílicos do óleo de babaçu através da catálise alcalina em meio homogêneo. O planejamento de experimentos foi utilizado como ferramenta de otimização e também na identificação dos principais fatores que influenciam nas conversões em ésteres etílicos. As reações de transesterificação foram realizadas através de duas metodologias de processo - a tradicional com agitação mecânica e a promovida por ondas ultrassônicas. A espectrometria de ressonância magnética nuclear foi utilizada na quantificação das conversões de todos os experimentos e a análise termogravimétrica foi empregada na determinação da pureza dos ésteres etílicos e do principal subproduto da reação - o glicerol. Matrizes ortogonais de Taguchi foram utilizadas para o desenvolvimento deste estudo. Os fatores independentes avaliados na transesterificação tradicional foram: razão molar etanol/óleo, temperatura, turbulência, razão ponderal catalisador/óleo, tempo e os tipos de catalisadores mais comumente empregados (NaOH e KOH). Os ensaios envolvendo a transesterificação clássica foram realizados sob atmosfera de nitrogênio e também sob atmosfera normal. Com o método sonoquímico foram avaliados os fatores: razão molar, tempo, razão ponderal catalisador/óleo e tipo de catalisador. O delineamento experimental mostrou que o principal fator a influenciar nas conversões em ésteres etílicos com ambos os métodos é a razão molar. Destaca-se ainda na transesterificação alcalina tradicional, a influência das interações entre a temperatura e o tempo, mostrando que melhores conversões são obtidas com temperaturas próximas a ambiente (27 a 30ºC). De acordo com o modelo obtido através do delineamento experimental, conversões superiores a 99% são obtidas quando a razão estequiométrica é ajustada em 6:1, utilizando-se 1,0% de KOH, sob agitação mecânica a 400rpm durante 60min. A influência da atmosfera de nitrogênio mostrou-se pouco significativa para a reação e conversões semelhantes foram obtidas com atmosfera normal. A transesterificação alcalina assistida por ondas ultrassônicas apresentou os melhores resultados em relação ao tempo de reação e de separação entre as fases glicerínica e de ésteres etílicos. O modelo experimental mostrou que conversões superiores a 99% podem ser obtidas em 10 minutos ajustando as variáveis independentes nos seguintes valores: razão estequiométrica em 6:1 com 1,0% de KOH. Em ambos os métodos o catalisador KOH mostrou-se superior ao NaOH, especialmente durante as etapas de purificação. A estratégia de purificação dos ésteres etílicos adotada consistiu na utilização de um solvente (hexano) e lavagens com HCl 0,1 mol.L-1 que foi otimizada para 12,5% de solução em relação ao peso de ésteres obtidos, coletados logo após a separação de fases. O rendimento mássico obtido com o modelo experimental, após procedimentos de lavagens mencionados, foi de 94,59%. O trabalho demonstrou que o processo de obtenção de biodiesel de babaçu apresenta ótimos rendimentos desde que os parâmetros de reação sejam otimizados. A sonoquímica mostrou-se potencialmente promissora para obtenção de elevadas conversões em curtos intervalos de tempo. / In this work ethyl esters of babassu oil were synthesized by alkaline catalysis in homogeneous medium. The experimental design was used as a tool for optimization of the transesterification reaction and also in identifying key factors influencing the conversion into ethyl esters. The transesterification reactions were performed using two methods of process - the traditional mechanical agitation and agitation promoted by sound waves. The nuclear magnetic resonance spectroscopy was used to quantify the conversion of all reactions of transesterification and thermogravimetric analysis was used to determine the purity of ethyl esters and the main byproduct of the reaction - the glycerol. Taguchi orthogonal arrays were used to develop this study. The independent factors evaluated in the transesterification traditional were: molar ratio ethanol / oil, temperature, stirring speed, weight ratio catalyst / oil, time and the types of most commonly used catalysts (NaOH and KOH). The classical experiments involving the transesterification were performed under nitrogen atmosphere and also under normal atmosphere. With the sonochemical method were evaluated the following factors: molar ratio, time, weight ratio catalyst / oil and type of catalyst. The experiment showed that the main factor influencing the conversion into ethyl esters in both methods is the molar ratio. The best conversion results were obtained with twice the stoichiometric quantity. Also noteworthy in the traditional alkaline transesterification is the influence of interactions between temperature and time, showing that the best conversions are obtained with temperatures close to ambient (30°C) in 60 minutes. According to the model obtained by the experimental design, conversions above 99% are obtained when the stoichiometric ratio is set at 6:1, with 1.0% KOH, under stirring at 400 rpm. The influence of nitrogen atmosphere was less significant for the reaction and similar conversions were obtained with normal atmosphere. Alkaline transesterification assisted by sound waves produced the best results with respect to time of reaction and phase separation of glycerin and ethyl esters. The experimental model showed that conversions above 99% can be obtained in 10 minutes by adjusting the independent variables in the following values: in the stoichiometric ratio 6:1 with 1.0% KOH. In both methods the KOH catalyst was superior to NaOH, influence also noted during the purification steps. Experimentally it was found that the formation of emulsions and gels are more frequent with the use of the sodium hydroxide catalyst. The strategy for purification of ethyl esters adopted was the use of a solvent (hexane) and washing with HCl 0.1 mol.L- 1 that was optimized for 12.5% solution by weight of esters obtained, collected just after phase separation. The mass yield obtained with the experimental model, after washing procedures mentioned, was 94.59%. The study showed that the process of obtaining babassu biodiesel has good yields since the reaction parameters are optimized. The sonochemical proved to be potentially promising for achieving high yields in short time, which might be an excellent route for production aiming to meet the high market demands.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The generation of residual materials and its unavoidable disposal in the environment has been a reason of great concern, not only environmentally but also economically. The use of these renewable residual feedstocks, not only for the production of heat and energy, but also for the generation of technological products, has become a priority. In this study, it was investigated the physico-chemical and fermentative processes for the good use of the agro-industrial residue rice husks. The husks, resulting from the rice processing, has been also used, even incipiently, for the generation of heat to dry grains and electrical energy. As a result of this process, rice husk ash (RHA) is available, very rich in silica (sílica), representing a potential future source of industrial raw material. Micronized RHA, obtained from micro grinding process, was used to produce three types of silica xerogels, which were tested as additives for rice cultivation. The good results demonstrated the feasibility of the use of the xerogel silicas in substitution of agrochemical products. The influence of the process parameters (pH, time, concentration) was determined by means of the response surface methodology (RSM). The maximum production yields of sodium, potassium and calcium silica xerogels were 98%, 95% and 75%, respectively. The silica produced was characterized and analyzed by the following techniques: X-ray fluorescence and X-ray diffractometry (XRF, XRD), Fourier-transform infrared spectrometry (FTIR), scanning electronic microscopy (SEM), particle size distribution determined by laser diffraction, specific surface area by BET method (Brunauer, Emmett e Teller), and determination of metals by inductively coupled plasma emission optical pectrometry (ICP-OES). The production of xylose was studied by acid hydrolysis of rice husk, under pressure, in autoclave. Then, the xylose was converted into xylitol by fermentation. The process parameters, temperature and reaction time, were adjusted by RSM. Fermentations were performed using the yeast species Candida guilliermondii and Candida tropicalis, with maximum yields of 40% and 8%, respectively. The influence of various types of pretreatment of the sample was evaluated, demonstrating the potential yields of 66% and 64%, respectively, when the husk was treated with hydrogen peroxide and ammonium hydroxide solutions. When using physical pretreatment (ultrasound), yields up to 62% can be obtained. The influence of the variation of acid concentration and pH of the hydrolyzate on the yields was also evaluated. The contact time and amount of activated carbon added to the hydrolyzate exerts great influence on the process yield. The products obtained - xylose and xylitol - were identified and quantified by liquid chromatography coupled to mass spectrometer (LC-MS/MS) with electrospray ionization in positive mode. Results of the second order RSM applied to obtain silica xerogel as well as xylitol were evaluated by analysis of variance (ANOVA). The efficiency of the processes studied here shows that they may be interesting alternatives of use of biomass residue rice husk, with considerable economic potential and positive environmental impact. / A geração de materiais residuais e o seu descarte no ambiente têm sido motivo de grande preocupação, tanto ambiental quanto econômica. O aproveitamento destas matérias-primas residuais renováveis, não apenas para a produção de energia e calor, mas também para a geração de produtos tecnológicos, tornou-se uma prioridade. Neste trabalho, investigaram-se processos físico-químicos e fermentativos para o aproveitamento do resíduo agroindustrial casca de arroz (CA). A casca, resultante do beneficiamento do arroz, tem sido utilizada, ainda que incipientemente, na produção de calor para secagem de grãos e produção de energia elétrica. Em consequência deste processo, tem-se a formação de cinza da casca de arroz (CCA), muito rica em sílica (SiO2), apresentando grande potencial como futura matéria-prima industrial. A CCA micronizada, obtida a partir do processo de micromoagem, foi utilizada na obtenção de três tipos de sílicas xerogéis, que foram testadas como aditivos para o cultivo de arroz. Os bons resultados alcançados demonstram a viabilidade do aproveitamento da sílica xerogel em substituição a derivados agroquímicos. A influência dos parâmetros de processo (pH, tempo, concentração) foi determinada por meio de metodologia de superfície de resposta (RSM). Os rendimentos máximos de produção das sílicas xerogéis base sódio, potássio e cálcio foram de 98%, 95% e 75%, respectivamente. As sílicas produzidas foram caracterizadas e analisadas por meio de técnicas de fluorescência e difração de raios-X (XRF, XRD), espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (SEM), distribuição do tamanho de partículas segundo a técnica de difratometria a laser, área de superfície específica pelo método BET (Brunauer, Emmett e Teller) e determinação de metais pela técnica de espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). A produção de xilose foi estudada por meio de hidrólise ácida à pressão da CA. A xilose, por sua vez, foi convertida em xilitol por meio de processo fermentativo. Os parâmetros de processo, temperatura e tempo reacional, foram ajustados por meio de RSM. As fermentações foram feitas com auxílio das leveduras das espécies Candida guilliermondii e Candida tropicalis, com rendimentos máximos de 40% e 8%, respectivamente. Avaliou-se a influência de diversos tipos de pré-tratamento da amostra, evidenciando-se rendimentos de 66% e 64%, respectivamente, quando a CA foi tratada com solução de peróxido de hidrogênio e com solução de hidróxido de amônio. Quando se utiliza pré-tratamento físico (ultra-som), rendimento de até 62% pode ser obtido. A influência da variação da concentração de ácido e do pH do hidrolisado sobre o rendimento também foi avaliada. Comprovou-se, ainda, que o tempo de contato e a quantidade de carvão ativado adicionado ao hidrolisado, exercem grande influência sobre o rendimento. Os produtos obtidos - xilose e xilitol - foram identificados e quantificados por cromatografia líquida acoplada a espectrômetro de massas (LC-MS2) com ionização eletrospray, no modo positivo. Os resultados do modelo de superfície de resposta de segunda ordem, aplicado tanto ao processo de obtenção de sílicas xerogéis como ao de produção de xilitol, foram avaliados por meio de análise de variância (ANOVA). A eficiência dos processos estudados demonstra que estes podem constituir interessante alternativa para o aproveitamento da biomassa residual CA, com apreciável potencial econômico e positiva repercussão ambiental.

Desde meados do século XX, métodos analíticos, numéricos e experimentais foram utilizados para quantificar a eficiência térmica na soldagem a arco, isto é, a razão entre a energia do arco elétrico e a energia que é entregue ao material durante a soldagem. Conhecendo-se a eficiência térmica, as dimensões da chapa e as propriedades térmicas do metal de base, torna-se possível prever as taxas e tempos de resfriamento a partir de modelo analíticos. Consequentemente, permitindo a previsão das transformações de fase, garantindo que os valores das propriedades da junta soldada se enquadrem dentro de um intervalo desejado. Os modelos de previsão de taxa de resfriamento derivados a partir dos modelos analíticos de Rosenthal são validos apenas no regime quase estacionário. Todavia, estes modelos costumam ser utilizados com pouco critério, mesmo em situações em que este regime não é alcançado. Portanto, para o desenvolvimento de modelos mais precisos e acurados para previsões das taxas de resfriamento, torna-se necessário entender como os termos do balanço de energia se desenvolvem durante a soldagem, até atingir o regime quase estacionário. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um entendimento mais abrangente dos fatores que impactam nos valores de taxas de resfriamento em juntas soldadas. Realizaram-se ensaios de calorimetria com nitrogênio líquido para diferentes tempos de soldagem, como também, foram coletados ciclos térmicos em diferentes posições ao longo do cordão, buscando entender como as variações no balanço de energia, ao longo da soldagem, impactam no material. A partir da Metodologia de Superfície de Resposta, foram obtidos os modelos empíricos da energia entregue ao material e da eficiência térmica do arco. Um novo entendimento acerca do balanço de energia na soldagem foi alcançado, servindo de base para o desenvolvimento e validação de um modelo preditivo de taxa de resfriamento, válido para diferentes condições de fluxo de energia no material. / Since the early 20th century, numerical and experimental methods have been used to quantify the thermal arc efficiency in welding, i.e., the ratio between the electric arc energy and the energy delivered to the material during welding. Knowing the thermal arc efficiency, the sample dimensions and the thermal properties of the base metal, it is possible to predict the cooling rates by analytical models. Consequently, allowing the prediction of phase transformations in the material, ensuring that values of welded joint properties are within a desired range. Cooling rate prediction models derived from Rosenthal\'s analytical models are valid only in quasi-stationary state. However, these models are used with little criterion, even in situations where this state is not achieved. Therefore, to development of more accurate and precise models for the prediction of cooling rate it become necessary to understand the evolution of the energy balance during the welding until the quasi-stationary state was reached. This work aims to develop a more comprehensive understanding of the factors that affect the cooling rate in welded joints. Calorimetry tests with liquid nitrogen were carried out for different welding times, and thermal cycles were collected at different positions along the weld bead, to understand how the variations in the energy balance during the welding affect the material. From the Response Surface Methodology, the empirical models of delivered energy and the thermal arc efficiency were obtained. A new understanding about the energy balance in the welding was found, that was used for the development and validation of a predictive model of cooling rate, valid for different condition of energy flow in the material.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ariadine R C de Souza.pdf: 3448582 bytes, checksum: c9a134accab4a823b60c11ba4b8a1727 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research project aimed the evaluation of the antibiotic ciprofloxacin hydrochloride (CIP (HCl)) removal in solution, by applying an electrocoagulation (EC) process. The CIP (HCl) solution was prepared with an initial concentration of 25 mg L-1 CIP (HCl) in distilled water. The experiments were conducted in an EC reactor in laboratory scale, consisting of aluminum electrodes. In order to get the best reactor operating parameters, regarding its variables (initial pH, current intensity and time of electrolysis), a response surface methodology was applied based on a complete experimental design (CED) 3³. The CIP (HCl) concentration was monitored by high-performance liquid chromatography (HPLC), and the mineralization was accompanied based on the reduction of total organic carbon (TOC). To obtain the operating conditions considered ideal for the operation of the EC reactor, a predicted second-order model was adjusted to the experimental responses and then validated by ANOVA. The influence of each reactor operating parameter was individually investigated, in a wider range than the one studied in the CED. Thus, the optimal values for each operating parameters were initial pH at 9.0 and current intensity of 0.8 A. From these responses, a kinetic analysis of the EC process was performed, reaching a rapid reduction of CIP (HCl) in the first minutes of electrolysis, stabilizing at 99% in times greater than 40 minutes. The toxicity of the treated solution was measured by applying ecotoxicity and phytotoxicity bioassays, taking as bioindicators Artemia salina and Lactuca sativa, respectively. The toxicity test using Artemia salina was susceptible to the type of remaining toxic compounds formed after the CIP (HCl) solution treatment of short duration. Furthermore, the remaining toxicity after 75 min of EC became nearly harmless to this bioindicator. On the other hand, the bioindicator Lactuca sativa was not susceptible to the action of these compounds at any treatment time. Due to the possible presence of the organic compound CIP (HCl) at a low concentration in the solutions treated by high electrolysis time, an antimicrobial activity analysis using the microorganisms S. aureus and E. coli was applied. The antimicrobial activity of the solution over 40 min electrolysis treatments was almost null or absent. In order to identify the CIP (HCl) in the sludge generated during the process, an X-ray diffraction (XRD) analysis was applied. CIP (HCl) was not identified in the residual sludge or the treated solution, indicating degradation of the compound during the treatment, possibly by electro-oxidation reactions. Therefore, the electrocoagulation provided the degradation of CIP (HCl) pollutant maintaining the treated solution free of toxicity and adverse biological effects to aquatic biota enabling their disposal in the environment, if the ideal operational conditions are maintained (initial pH 9.0, current density 0.8 A and electrolysis time of 75 min). / Este projeto de investigação visa avaliar a remoção do antibiótico cloridrato de ciprofloxacina (CIP(HCl)) em solução, por meio de um processo de eletrocoagulação (EC). A solução de CIP(HCl) foi preparada com concentração inicial de 25 mg L-1 de CIP(HCl) em água destilada. Os experimentos foram realizados em um reator de EC, em escala laboratorial, constituído por eletrodos de alumínio. A fim de obter os melhores parâmetros de operação do reator em relação as suas variáveis (pH inicial, intensidade de corrente e tempo de eletrólise), uma metodologia de superfície de resposta foi aplicada baseada em um planejamento experimental completo (PEC) 3³. A concentração de CIP(HCl) foi monitorada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e sua mineralização foi baseada na redução do carbono orgânico total (COT). Para obtenção das condições operacionais consideradas ideais para o funcionamento do reator de EC, um modelo previsto de segunda ordem foi ajustado às respostas experimentais e em seguida validado pela ANOVA. A influência de cada parâmetro de funcionamento do reator foi investigada individualmente em uma faixa de estudo mais ampla do que a avaliada PEC. Desta maneira, os valores considerados ideais para cada parâmetro operacional foram: pH inicial 9,0 e intensidade de corrente 0,8 A. A partir destas respostas, foi realizada uma análise cinética do processo de EC, onde se atingiu uma rápida redução de CIP(HCl) nos primeiros minutos de eletrólise, se estabilizando em 99% em tempos superiores a 40 min. A toxicidade da solução tratada foi avaliada aplicando bioensaios de ecotoxicidade e de fitotoxicidade, tomando como bioindicadores a Artemia salina e a Lactuca sativa, respectivamente. O teste de toxicidade utilizando a Artemia salina foi susceptível aos compostos tóxicos remanescentes formados após o tratamento da solução de CIP(HCl) de curta duração. Além disso, a toxicidade após 75 min de EC se tornou quase inócua a este bioindicador. Por outro lado, o bioindicador Lactuca sativa não foi susceptível à ação dos compostos tóxicos remanescentes a qualquer tempo de tratamento. Devido a possível presença do composto orgânico CIP(HCl) em baixas concentrações, nas soluções tratadas por elevados tempos de eletrólise, aplicou-se a análise de atividade antimicrobiana utilizando os micro-organismos S. aureus e E. coli. A atividade antimicrobiana da solução com tratamentos acima de 40 min de eletrólise foi ausente. Visando a identificação da CIP(HCl) no lodo gerado durante o processo, análises de difração de raio-X (DRX) foram realizadas. Não se identificou CIP(HCl) no lodo residual nem na solução tratada, indicando a degradação do composto durante o tratamento, possivelmente por reações de eletroxidação. Portanto, o processo de EC proporcionou a degradação do poluente CIP(HCl), mantendo a solução tratada isenta de toxicidade e de efeitos biológicos adversos à biota aquática possibilitando seu descarte no meio ambiente, se mantidas as condições operacionais ideais para o funcionamento do reator (pH inicial 9,0, intensidade de corrente 0,8 A e tempo de eletrólise de 75 min).

A metodologia de superfície de resposta foi utilizada para otimizar as condições e obter maiores produção de etanol e viabilidade para a linhagem de S. cerevisiae 63M em processo descontínuo, resultando nas condições: 200 g.L-1 de sacarose, 40 g.L-1 de inóculo a 30 °C. Diferentes tipos de processos foram comparados e o processo que apresentou maiores viabilidade, produtividade e rendimento foi o descontínuo alimentado por pulsos de volumes decrescentes de sacarose a 30 °C. A redução da concentração de sacarose foi uma estratégia que permitiu aumentar a temperatura até 37 °C sem perdas em viabilidades. Uma linhagem utilizada nas destilarias brasileiras foi comparada com a linhagem 63M em temperaturas elevadas e observou-se que a 63M produziu maior produtividade e rendimento. Oito ciclos sucessivos de fermentação com reutilização de células da linhagem 63M foram realizados em meio sintético em processo descontínuo alimentado por pulsos de sacarose a 37 °C e uma perda gradual de viabilidade foi observada, mas o etanol final permaneceu constante nos oitos ciclos. / Surface response methodology was used to optimize the conditions and to obtain higher ethanol production and viability to strain 63M of S. cerevisiae in batch culture, resulting in the conditions: 200 g.L-1 sucrose, 40 g.L-1 inoculum at 30 °C. Different types of processes were compared and the process that presented higher viability, productivity and yield was pulse fed-batch using five decreasing pulses of sucrose at 30 °C. The reduction of the sucrose concentration was a strategy that allowed increasing the temperature up to 37 °C without losses in viabilities. An industrial strain used in Brazilian distilleries was compared with strain 63M at high temperatures and it was observed that strain 63M produced higher productivity and yield. Eight successive cycles of fermentation with reuse of cells of strain 63M were carried out in synthetic medium in fed-batch process using sucrose pulses at 37 °C and a gradual loss of viability was observed, but the final ethanol was kept constant in the eight fermentation cycles.

Orientador: Aneirson Francisco da Silva / Resumo: A Estampagem a Frio é um processo de conformação plástica de chapas metálicas, que possibilita, por meio de ferramentas específicas, obter componentes com boas propriedades mecânicas, geometrias e espessuras variadas, diferentes especificações de materiais e com boa vantagem econômica. A multiplicidade destas variáveis gera a necessidade de utilização de técnicas estatísticas e de simulação numérica, que suportem a sua análise e adequada tomada de decisão na elaboração do projeto das ferramentas de conformação. Este trabalho foi desenvolvido em uma empresa brasileira multinacional de grande porte que atua no setor de autopeças, em seu departamento de engenharia de projetos de ferramentas, com o propósito de reduzir o estiramento e a ocorrência de trincas em uma travessa de 6,8 [mm] de aço LNE 380. A metodologia proposta obtém os valores dos fatores de entrada e sua influência na variável resposta com o uso de técnicas de Delineamento de Experimentos (DOE) e simulação pelo método de Elementos Finitos (FE). Uma Função Empírica é desenvolvida a partir desses dados, com o uso da técnica de regressão, obtendo-se a variável resposta y (espessura na região crítica), em função dos fatores influentes xi do processo. Com a Otimização via Simulação Monte Carlo (OvSMC) insere-se a incerteza nos coeficientes desta Função Empírica, sendo esta a principal contribuição deste trabalho, pois é o que ocorre, por via de regra, na prática com problemas experimentais. Simulando-se por FE as ferram... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre