Os efluentes corados ainda são um problema em estações de tratamento de esgoto. Os corantes normalmente apresentam estruturas complexas e difíceis de serem degradadas por processos convencionais, entrando no meio ambiente aquático e causando impacto visual, mudanças nas características físico-químicas da água, prejudicam a fotossíntese do meio e podem apresentar efeitos ecotóxicos. Para o tratamento de vários tipos de efluentes, os Processos Oxidativos Avançados (POAs) são eficientes, rápidos e promovem uma oxidação não seletiva. Os POAs podem se tornar mais eficazes com o acoplamento de outras tecnologias, como as micro-ondas. As micro-ondas não possuem energia suficiente para quebrar as ligações intermoleculares, mas quando somadas ao processo UV/H2O2 pode haver um efeito sinérgico melhorando o desempenho do POA. Neste trabalho, buscou-se a otimização do processo UV/H2O2 acoplado às micro-ondas utilizando-se uma lâmpada de descarga sem eletrodo (LDE) de Hg e Fe. Utilizou-se um planejamento experimental para estudar a degradação de uma mistura de três corantes ácidos de classes diferentes: Acid Blue 9 (C.I. 42090, triarilmetano), Acid Red 92 (C.I. 45410, xanteno) e Acid Yellow 23 (C.I. 19140, monoazo). A variável-resposta observada foi a concentração residual dos corantes medida por CLAE. As condições ótimas para o tratamento foram: concentração inicial de peróxido de hidrogênio = 125 mg L-1, pH= 6,2 e vazão = 800 mL min-1. Em 180 min de tratamento, correspondente a 45 min de irradiação alcançou-se uma degradação de 23, 20 e 98% para AB9, AR92 e AY23 respectivamente. O modelo cinético foi de pseudo 1ª ordem para o AY23, com k = (1,7 ±0,041) × 10-2 min-1 e R² = 0,990. Não foi possível determinar a cinética de degradação do AB9 e do AR92 por causa da baixa degradação alcançada (aproximadamente uma ordem de grandeza menor). A partir das análises de espectrometria de massas, observou-se um único produto de degradação: o AY23 monohidroxilado. Esse produto não apresentou ecotoxicidade para o organismo-teste L. sativa. No entanto, ele foi tóxico para o organismo D. similis, imobilizando os microcrustáceos em todas as diluições testadas. / Colored effluents are still a problem in wastewater treatment plants. Dyes usually have complex structures that are difficult to be degraded by conventional processes, thus entering into the aquatic environment and causing visual impact, changes in the water physicochemical characteristics, impairing photosynthesis, and posing ecotoxic effects. For the treatment of various types of wastewater, the Advanced Oxidation Processes (AOP) are efficient, fast and promote non-selective oxidation. AOPs can become more effective by coupling them to other technologies, such as microwaves. Microwaves do not have enough energy to break intermolecular bonds, but when coupled to the UV/H2O2 process, there may be a synergistic effect improving the AOP performance. In this study, the UV/H2O2 process coupled to microwaves, using an Hg and Fe electrodeless discharge lamp (EDL), was optimized. An experimental design was performed to study the degradation of a mixture of three acid dyes of different classes: Acid Blue 9 (C.I. 42090 , triarylmethane), Acid Red 92 (C.I. 45410, xanthene), and Acid Yellow 23 (C.I. 19140, monoazo). The observed response variable was the residual concentration of the dyes measured by HPLC. The optimum conditions for the treatment were: initial hydrogen peroxide concentration = 125 mg L- 1, pH = 6.2, and flow rate = 800 mL min-1. In 180 min of treatment, corresponding to 45 min of irradiation, it was achieved a degradation of 23, 20, and 98% for AB9, AR92, and AY23 respectively. The AY23 degradation followed a pseudo-first-order kinetic model, with k = (1.7 ±0,041) × 10-2 min-1 and R² = 0.990. It was not possible to determine the degradation kinetics of AB9 and AR92 due to the low degradation achieved (approximately one order of magnitude lower). From mass espectrometry analyses, only one degradation product was observed: monohydroxilated AY23. That product showed no ecotoxicity towards the test-organism L. sativa. However, it was toxic towards the test-organism D. similis, immobilizing the microcrustaceans in all tested dilutions.

O aquecimento por micro-ondas (MO) é uma tecnologia emergente para o processamento térmico contínuo de alimentos líquidos. A taxa d aquecimento e a profundidade de penetração das MO dependem das propriedades dielétricas (PD) do alimento (permissividade elétrica relativa e fator de perda dielétrica ). As PD de água de coco verde e de sucos de frutas cítricas (laranja, limão e tangerina) foram estudadas empregando a técnica de cabo coaxial. As medições foram realizadas em 101 frequências na faixa de 500 MHz até 3000 MHz e em temperaturas entre 0 °C e 90 °C, o que permitiu estudar o efeito da frequência e da temperatura. A profundidade de penetração foi calculada com uma expressão derivada das equações de Maxwell para eletromagnetismo. O trabalho experimental começou com as PD de: água de coco verde simulada, água destilada, solução de açúcares e sais da água de coco verde e água de coco verde natural. Resultados foram comparados para avaliar a contribuição de cada componente (água, açúcares e sais). PD de sucos de diferentes variedades de laranjas, tangerinas e limões, assim como misturas de sucos de duas variedades de laranja, foram também avaliadas. A condutividade elétrica das amostras foi medida nas diferentes temperaturas e o seu efeito sobre o fator de perda foi analisado. Os resultados foram comparados nas frequências comerciais de 915 MHz e 2450 MHz. O comportamento dielétrico das amostras estudadas foi caracterizado por dois mecanismos principais: a condução iônica de sais dissolvidos e a rotação dipolar da molécula de água, os quais têm predominância variável dependendo da frequência e da temperatura. A permissividade elétrica relativa de todas as amostras decresceu com o incremento da temperatura e da frequência, enquanto que o comportamento do fator de perda com a temperatura e frequência foi determinado pela composição. Os sais apresentaram maior efeito que os açúcares sobre as PD da água de coco verde. A profundidade de penetração foi maior na frequência de 915 MHz, associada com o aumento no comprimento de onda. Correlações polinomiais foram ajustadas nas frequências comerciais para representar a dependência com a temperatura. / Microwave (MW) heating is an emergent technology for thermal processing of liquid food products. Heating rate and MW penetration depth depending on dielectric properties (DP) of food material (relative electrical permittivity () and dielectric loss factor ()). DP for green coconut water (GCW) and citrus fruits juices (orange, tangerine and lemon) were studied by open-ended coaxial line probe technique. The measurements were carried out for frequencies between 500 MHz and 3000 MHz at 101 points in this range and temperatures from 0 °C to 90 °C, which allowed studying temperature and frequency effect. The power penetration depth was calculated using an expression derived from the Maxwell equations for electromagnetism. Experimental work started with DP measurement for: simulated (GCW), distilled water, sugars and salts solutions of (GCW) and natural (GCW). Results were compared in order to evaluate the each component contribution (water, sugars and salts). DP for juices from different orange, tangerine and lemon varieties as well as mixtures of orange juice from two varieties, were also evaluated. Electrical conductivity was measured and its effect on dielectric loss factor was analyzed. Obtained results were compared at commercial frequencies of 915 MHz and 2450 MHz. Dielectric behavior of studied samples was characterized by two main mechanisms: ionic conduction of dissolved salts and dipole rotation of water molecules, which presented variable predominance, depending on frequency and temperature. Relative electrical permittivity decreased with increase on both temperature and frequency for all tested samples, whereas dielectric loss factor behavior with temperature and frequency was determined by composition. Salts showed higher effect than sugars on dielectric properties of GCW. Penetration depth was higher at 915 MHz, associated to increasing wave length. Polynomial correlations for DP were adjusted at commercial frequencies in order to illustrate the temperature dependence.

O presente trabalho teve como principal objetivo a produção por eletrofiação de nãotecidos compostos por fibras ultrafinas à base de policaprolactona (PCL) e cloreto de N-(2-hidroxil)-propil-3-trimetilamônio quitosana (QCh) potencialmente aplicáveis no tratamento de lesões de pele. Para tal, QCh foi sintetizado pela reação entre cloreto de glicidiltrimetilamônio (CGTMA) e quitosana em meio ácido sob irradiação de micro-ondas. Tanto a quitosana de partida como os derivados obtidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H), viscosimetria capilar, solubilidade em função do pH, análise termogravimétrica e difração de raios-X. Planejamento fatorial 23 com ponto central e metodologia de superfície de resposta foram aplicados para avaliar o efeito dos parâmetros reacionais razão molar CGTMA/Q, temperatura e tempo reacionais sobre o grau médio de quaternização (GQ-), viscosidade intrínseca e sobre o rendimento reacional. Os resultados mostraram que a razão molar CGTMA/Q foi o fator que mais influenciou as variáveis resposta avaliadas e que a síntese realizada em reator micro-ondas possibilitou a produção de QCh com elevado grau médio de quaternização (GQ-> 70%) em tempo expressivamente inferior (≤30 min.) quando comparado à reação empregando aquecimento convencional (> 4 h). Na etapa subsequente, QCh com diferentes características estruturais (grau médio de quaternização (GQ-) e grau médio de polimerização (GPv-), a saber QCh1 (GQ-= 47,3 %; GPv- = 2218) e QCh2 (GQ-= 71,1 %; GPv- = 1427, foram dissolvidos em diferentes proporções mássicas com poli(ε-caprolactona) (PCL/QCh: 100/0 - 70/30) em solução ácido acético/ácido fórmico 60/40 (v/v) e eletrofiados. Os nãotecidos obtidos foram caracterizados quanto ao diâmetro médio e grau de orientação das fibras, porosidade e espessura, caráter hidrofílico/hidrofóbico das superfícies, capacidade de absorção de água, transmissão de vapor de água, além de cristalinidade e propriedades térmicas e mecânicas. Experimentos in vitro também foram realizados para avaliar a suscetibilidade à degradação enzimática, citotoxicidade em relação às linhagens de células de fibroblastos dérmicos humanos neonatais (HDFn) e queratinócitos humanos (HaCaT) e adesão dessas células na superfície dos nãotecidos. Os resultados dessa etapa revelaram que de acordo com as características estruturais do QCh e com a quantidade desse derivado na blenda PCL/QCh, os nãotecidos obtidos apresentaram fibras com diferentes diâmetros médio (175 nm - 415 nm) e graus de orientação, além de exibirem diferentes porosidade (57,0 % - 81,6 %) e capacidade de hidratação (175 % - 425 %). Os ensaios de tração revelaram que os nãotecidos apresentaram equilíbrio entre capacidade de alongação e tensão na ruptura nos estados seco e após hidratação, sendo que altos valores de tensão na ruptura (> 4 MPa) e alongação (> 120 %) foram observados nos nãotecidos PCL/QCh 90/10. A cristalinidade e a estabilidade térmica dos nãotecidos PCL/QCh foram progressivamente reduzidas com o aumento da concentração de QCh. Os nãotecidos não foram suscetíveis à degradação por lisozima e os ensaios de citotoxidade in vitro mostraram que todos os materiais, exceto PCL/QCh2 70/30, não apresentaram caráter citotóxico em relação às linhagens de células de fibroblastos (HDFn) e queratinócitos humanos (HaCaT). A presença de QCh conferiu caráter hidrofílico à superfície dos nãotecidos favorecendo a adesão e a proliferação dessas células, o que não ocorreu no nãotecido composto somente por PCL. A análise global dos resultados indicou que os nãotecidos PCL/QCh1 90/10 e PCL/QCh2 90/10 foram os que apresentaram características mais promissoras para serem utilizados como curativos, visto que possuem caráter hidrofílico, elevada capacidade de hidratação, estabilidade em meio aquoso, resistência mecânica tanto secos como hidratados, além de não apresentarem caráter citotóxico e favorecerem a adesão e proliferação de fibroblastos e queratinócitos. / The main purpose of this work was the development of electrospun nonwovens composed by ultrathin fibers based on polycaprolactone (PCL) and N-(2-hydroxy)-propyl-3-trimethylammonium chitosan chloride (QCh) potentially useful as wound dressings. QCh was synthesized by reacting glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) and chitosan (Ch) in acid medium under microwave irradiation. The parent chitosan, as well as the resulting derivatives, were characterized by Fourier transform infrared (FTIR) and 1H NMR spectroscopy, capillary viscometry, thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction and with respect to water-solubility as a function of pH. Full-factorial 23 central composite design and response surface methodology (RSM) were applied to evaluate the effects of molar ratio GTMAC/Ch, reaction time and temperature on the reaction yield, average degree of quaternization (DQ-) and intrinsic viscosity ([η]) of QCh. Results showed that the molar ratio GTMAC/Ch was the most important factor affecting the response variables and that microwave-assisted synthesis allowed the production of highly substituted QCh ((DQ- > 70%)) at a significantly shorter time (≤ 30 min.) as compared to conventional reaction procedures (> 4 h). Following, two samples of QCh possessing different characteristics, i.e. average degree of quaternization (DQ-) and viscosity average degree of polymerization (DPv-), namely QCh1 ( DQ- = 47.3 %; DPv- = 2218) and QCh2 (DQ-= 71.1 %; DPv- = 1427), were synthesized, blended with PCL in acetic acid/formic acid (60/40 v/v) and electrospun into fibrous nonwovens. The PCL/QCh nonwovens were characterized in terms of morphology, surface properties, water absorption capacity, moisture permeation, thermal and tensile properties. In vitro experiments were carried out to evaluate the susceptibility of PCL/QCh nonwovens to enzymatic degradation, cytotoxicity toward neonatal human dermal fibroblasts (HDFn) and human keratinocytes (HaCaT), and adhesion of these cells on nonwoven\'s surface. According to the characteristics of QCh derivative, mainly DQ- and (DPv) ?, and to the QCh content on the resulting PCL/QCh nonwoven, the nanofibers displayed different average diameter (175 nm - 415 nm), and the nonwovens exhibited variable porosity (57.0 % - 81.6 %) and swelling capacity (175 % - 425 %). The tensile tests revealed that the nonwovens present a balance between elasticity and strength under both, dry and hydrated state, the higher tensile strength (> 4 MPa) and elongation (> 120 %) being observed for PCL/QCh 90/10 nonwovens. The crystallinity and thermal stability of PCL/QCh nonwoven decreased with increasing QCh content. The PCL/QCh nonwovens were not susceptible to lysozyme degradation and all PCL/QCh nonwovens, except PCL/QCh2 70/30, were non-cytotoxic toward fibroblasts (HDFn) and keratinocyte (HaCaT). The presence of QCh conferred a hydrophilic character to the surface of the nonwoven, favoring HDFn and HaCaT cells adhesion and spreading, which did not occur in the nonwoven composed only by PCL. Taking into account the whole set of results, it is concluded that the PCL/QCh1 90/10 and PCL/QCh2 90/10 nonwovens showed the most promising characteristics to be used as wound dressings, since they have hydrophilic character, high hydration capacity, stability in aqueous medium, mechanical resistance, in dry and hydrated states, besides they were non-cytotoxic and favored the adhesion and proliferation of fibroblasts and keratinocytes.

Neste trabalho, foram determinadas as propriedades dielétricas e a condutividade elétrica de quatro tipos leite (leite humano e 3 tipos de leite vaca - cru, integral e semi-desnatado) e de três fórmulas infantis (FIs) empregando a técnica de cabo coaxial de ponta aberta. As medições das propriedades dielétricas foram realizadas na faixa de frequência de (500 a 3000) MHz e em temperaturas de (5 a 90) ºC. O comportamento dielétrico de todos os tipos de leite e das FIs foi caracterizado por dois mecanismos principais (condução iônica e rotação dipolar), que se mostraram dependentes da frequência e da temperatura. Também foi estudada a inativação da enzima fosfatase alcalina (ALP), presente em leite de vaca e humano, utilizando um reator de micro-ondas focalizadas em processo térmico descontínuo. Durante o processamento, por meio de um sensor de fibra óptica, em contato direto com o leite, foram obtidos os históricos de temperatura dos quais os parâmetros cinéticos D e z foram calculados no intervalo de temperatura de (50 a 80) ºC e tempos de (15, 30, 45, 60, 180 e 300) s. A inativação térmica da ALP obedeceu a cinética de primeira ordem e os parâmetros cinéticos determinados foram: z = 4,4 ºC e D70ºC = 1,1 s para o leite humano e z = 7,4 ºC e D70ºC = 44,3 s para o leite de vaca tipo B. Os resultados desse estudo mostraram que o tratamento térmico assistido por micro-ondas, na condição ótima de 60 ºC por 30 s, foi eficiente na inativação de micro-organismos patogênicos (Staphylococcus aureus e Salmonella) e na preservação do perfil de ácidos graxos em leite humano. Além disso, o tratamento térmico assistido por microondas resultou em menores perdas de proteínas, como as imunoglobulinas e lactoferrina, quando comparado ao processamento térmico convencional (Holder), utilizado nos Bancos de Leite Humano (BLH), demonstrando que pode ser considerado uma tecnologia alternativa para o processamento de alimentos líquidos. / In this work, the dielectric properties and electrical conductivity of four types of milk (human milk and 3 types of cow milk - raw, whole and low-fat) and three infant formulae (IFs) were measured using the open-ended coaxial method. The measurements of the dielectric properties were performed at frequency range from (500 to 3000) MHz and temperatures from (5 to 90) ºC. The dielectric behavior of all types of milk and IFs was characterized by two main mechanisms (ion conduction and dipole rotation), which showed dependency in relation to frequency and temperature. The inactivation of alkaline phosphatase (ALP), present in cow and human milk, was also studied using a microwave reactor focused on a batch process. During the processing, by means of a fiber optic sensor, the temperature histories were obtained from which the kinetic parameters D and z were calculated at temperature range from (50 to 80) °C and times from (15, 30, 45, 60, 180 and 300) s. The thermal inactivation of the ALP followed the first-order kinetics and the kinetic parameters determined were: z = 4.4 °C and D70°C = 1.1 s for human milk and z = 7.4 °C and D70 °C = 44.3 s for the type B cow\'s milk. The results of this study showed that microwave-assisted heating, under optimum condition (60 ºC for 30 s), was efficient for inactivation pathogenic microorganisms (Staphylococcus aureus and Salmonella) and preservation of fatty acids profile in human milk. In addition, microwave-assisted heating resulted in lower losses of important proteins, such as immunoglobulins and lactoferrin, compared to conventional thermal processing (Holder), used in Human Milk Banks (BLH), demonstrating that it can be considered an alternative technology for the processing of liquid foods.

Pumpkin is a vegetable that has a remarkable nutritional importance, especially because it is a rich source of carotenoids, the essential compounds to human nutrition. Although the cooking methods may influence the retention of nutrients and phytochemicals in foods, there is a need to know the best way to promote cooking in pumpkin, minimizing the significant nutritional and sensory loss. This study aimed to determine and compare the quality attributes of fresh pumpkin, achieved by different cooking methods: boiling, steam, vacuum (sous-vide) and microwave. It was made chemical and physico-chemical determinations, staining, functional constituents and microbiological and sensory analysis of the products. At the end of the study, it was found that the parameters of soluble solids, non-reducing sugars, total sugars, soluble dark pigments, hue angle, total anthocyanins, yellow flavonoids, carotenoids and phenolic compounds, and the sensory attributes of flavor, texture, overall impression and purchase intention presented significant variations for the effect of the performed cooking methods. The color of cooked samples was less bright (L*), red (a*) and yellow (b*) than the color of the fresh sample. The loss of vivid colors (reduction of chroma) over the fresh pumpkin was observed for all cooked samples. All cooking methods reduced the content of ascorbic acid, anthocyanins and total polyphenols. Total carotenoids ranged from 8,933.92 to 24,772.72 mg 100 g-1 of fresh sample, and 24.58% higher in cooking in microwave and 2.26% cooking in boiling, while the cooks in the steam and in vacuum (sous-vide) caused a reduction. The yellow flavonoids were more preserved for cooking in microwave and ranged from 9.31 to 13.73 mg 100 g-1 between the brews made. The sous-vide cooking caused the greatest loss of functional components, being attributed to increased cooking time and degradation by light. The products showed no microbiological contamination. The cooking in microwave showed the highest scores for all sensory attributes evaluated. The other three cooking were also well accepted by panelists, representing different market niches. Pumpkin has many quality attributes, with high levels of functional components, and cooking in microwave oven is the preferred method to promote their cooking. / A abÃbora à um legume que apresenta uma notÃvel importÃncia nutricional, destacando-se pelo fato de ser uma rica fonte de carotenÃides, compostos imprescindÃveis na nutriÃÃo humana. Todavia, os mÃtodos de cocÃÃo podem influenciar a retenÃÃo de nutrientes e fitoquÃmicos em alimentos, havendo a necessidade de se conhecer a melhor forma de promover a cocÃÃo em abÃbora, minimizando as significativas perdas nutricionais e sensoriais. Este trabalho objetivou determinar e comparar os atributos de qualidade de abÃbora in natura e obtida por diferentes mÃtodos de cocÃÃo: ebuliÃÃo, vapor, vÃcuo (sous-vide) e micro-ondas. Foram realizadas determinaÃÃes quÃmicas e fÃsico-quÃmicas, coloraÃÃo, constituintes funcionais e anÃlises microbiolÃgicas e sensoriais dos produtos. Ao final do estudo, constatou-se que os parÃmetros de sÃlidos solÃveis, aÃÃcares nÃo redutores, aÃÃcares totais, pigmentos escuros solÃveis, Ãngulo hue, antocianinas totais, flavonÃides amarelos, carotenÃides totais e polifenÃis totais, e os atributos sensoriais de sabor, textura, impressÃo global e intenÃÃo de compra apresentaram variaÃÃes significativas pelo efeito dos mÃtodos de cocÃÃo realizados. A cor das amostras cozidas foi menos brilhante (L*), vermelho (a*) e amarelo (b*) do que a cor da amostra in natura. A perda de cores vivas (diminuiÃÃo de croma) em relaÃÃo à abÃbora in natura foi observada para todas as amostras cozidas. Todos os mÃtodos de cocÃÃo reduziram os conteÃdos de Ãcido ascÃrbico, antocianinas totais e polifenÃis totais. Os carotenÃides totais variaram de 8.933,92 a 24.772,72 Âg 100 g-1 de amostra fresca, sendo elevados em 24,58% na cocÃÃo em micro-ondas e em 2,26% na cocÃÃo em ebuliÃÃo, enquando as cocÃÃes no vapor e no vÃcuo (sous-vide) provocaram reduÃÃo. Os flavonÃides amarelos foram mais preservados na cocÃÃo em micro-ondas e variaram de 9,31 a 13,73 mg 100 g-1 entre as cocÃÃes realizadas. A cocÃÃo sous-vide ocasionou as maiores perdas de componentes funcionais, sendo atribuÃdas ao maior tempo de cocÃÃo e a degradaÃÃo pela luz. Os produtos nÃo apresentaram contaminaÃÃes microbiolÃgicas. A cocÃÃo em micro-ondas foi a que apresentou maiores mÃdias para os atributos sensoriais avaliados. As outras trÃs cocÃÃes tambÃm foram bem aceitas pelos provadores, representando nichos diferenciados de mercado. A abÃbora possui muitos atributos de qualidade, apresentando elevados nÃveis de componentes funcionais, sendo a cocÃÃo em micro-ondas o mÃtodo preferido para promover a sua cocÃÃo.

De modo geral, os ciclos de cura para resina epóxi demandam algumas horas e elevadas temperaturas. Em busca de novas soluções para a otimização de processos sem perda de qualidade, bem como a economia de energia, diversos processos de cura de resina epóxi não convencionais foram desenvolvidos ao longo dos anos. O uso de irradiação de micro-ondas teve início após a Segunda Guerra Mundial, com a invenção do RADAR. A radiação de micro-ondas é uma radiação não-ionizante, com bom poder de penetração e boa transferência de calor em materiais absorvedores, ou materiais com cargas absorvedoras. A frequência usualmente utilizada em trabalhos de pesquisa e desenvolvimento é de 2,45GHz, a mesma disponível nos equipamentos comerciais e industriais existentes. Para a cura de resinas epóxi não são necessárias alterações no sistema reativo, com iniciadores específicos sensíveis a micro-ondas. O \"efeito micro-ondas\" proporciona um aumento da velocidade de colisão entre os reagentes que, associada à energia absorvida pelo sistema reacional, acelera a reação de cura, possibilitando a cura de resinas de tempo de uso longo (superior a 24 horas, em temperatura ambiente) em questão de minutos. Neste estudo foi utilizado inicialmente um sistema epóxi do tipo DGEBA, com endurecedor à base de anidrido e acelerador à base de amina, nas mesmas condições comerciais indicadas pelo fabricante. Testes iniciais com os fornos de micro-ondas selecionados foram realizados previamente a operação com sistemas epóxi. A cura do sistema já catalisado foi realizada em dois diferentes fornos de micro-ondas adaptados para uso em laboratório. A temperatura de degradação, e a temperatura de transição vítrea, foram avaliadas por técnicas de análise térmica. Cargas, pigmentos e aditivos também foram avaliados, no sentido de determinar suas influências em misturas com o sistema epóxi escolhido. Após estudos preliminares com o sistema epóxi puro, foram realizados testes em compósitos reforçados com fibra de vidro. Os resultados indicam que o processo é promissor, correspondendo ao observado em diversos artigos na literatura. / Generally, the cure cycles epoxy resin demand for few hours, and elevated temperatures. In search of new solutions for process optimization without loss of quality as well as energy saving, various processes of curing epoxy resin unconventional were developed over the years. The use of microwave irradiation began after World War II, with the invention of RADAR. The microwave radiation is non-ionizing radiation, with good power of penetration and good heat transfer in absorbing materials, or materials with absorbing fillers. The frequency usually used in research and development is of 2.45 GHz, the same is available in commercial equipment. For curing epoxy resins are not necessary changes in the system reactive with specific initiators sensitive to microwaves. The \"microwave effect\" provides increased on collision velocity between the reactants, which combined with energy absorbed by the reaction system, its accelerates the reaction curing, allowing the resin to cure long pot-life (times greater than 24 hours) in minutes. In this study, a DGEBA epoxy resin with an anhydride based hardener, and an initiator based on amine was used under the same conditions indicated by the manufacturer. Preliminary tests with the microwave ovens selected were executed before the operation with epoxy systems. The curing of the catalyzed system was performed in two different adapted microwave ovens for use in laboratory. The degradation temperature and the glass transition temperature were evaluated by thermal analysis techniques. Fillers, pigments and additives also were evaluated to determinate the influences with and without the epoxy system. After previous tests with the epoxy system alone, it was realized tests in composites form with glass fiber. The initial results indicate that the curing process by microwave irradiation is promising, and corresponding with the literature.

Os efluentes corados ainda são um problema em estações de tratamento de esgoto. Os corantes normalmente apresentam estruturas complexas e difíceis de serem degradadas por processos convencionais, entrando no meio ambiente aquático e causando impacto visual, mudanças nas características físico-químicas da água, prejudicam a fotossíntese do meio e podem apresentar efeitos ecotóxicos. Para o tratamento de vários tipos de efluentes, os Processos Oxidativos Avançados (POAs) são eficientes, rápidos e promovem uma oxidação não seletiva. Os POAs podem se tornar mais eficazes com o acoplamento de outras tecnologias, como as micro-ondas. As micro-ondas não possuem energia suficiente para quebrar as ligações intermoleculares, mas quando somadas ao processo UV/H2O2 pode haver um efeito sinérgico melhorando o desempenho do POA. Neste trabalho, buscou-se a otimização do processo UV/H2O2 acoplado às micro-ondas utilizando-se uma lâmpada de descarga sem eletrodo (LDE) de Hg e Fe. Utilizou-se um planejamento experimental para estudar a degradação de uma mistura de três corantes ácidos de classes diferentes: Acid Blue 9 (C.I. 42090, triarilmetano), Acid Red 92 (C.I. 45410, xanteno) e Acid Yellow 23 (C.I. 19140, monoazo). A variável-resposta observada foi a concentração residual dos corantes medida por CLAE. As condições ótimas para o tratamento foram: concentração inicial de peróxido de hidrogênio = 125 mg L-1, pH= 6,2 e vazão = 800 mL min-1. Em 180 min de tratamento, correspondente a 45 min de irradiação alcançou-se uma degradação de 23, 20 e 98% para AB9, AR92 e AY23 respectivamente. O modelo cinético foi de pseudo 1ª ordem para o AY23, com k = (1,7 ±0,041) × 10-2 min-1 e R² = 0,990. Não foi possível determinar a cinética de degradação do AB9 e do AR92 por causa da baixa degradação alcançada (aproximadamente uma ordem de grandeza menor). A partir das análises de espectrometria de massas, observou-se um único produto de degradação: o AY23 monohidroxilado. Esse produto não apresentou ecotoxicidade para o organismo-teste L. sativa. No entanto, ele foi tóxico para o organismo D. similis, imobilizando os microcrustáceos em todas as diluições testadas. / Colored effluents are still a problem in wastewater treatment plants. Dyes usually have complex structures that are difficult to be degraded by conventional processes, thus entering into the aquatic environment and causing visual impact, changes in the water physicochemical characteristics, impairing photosynthesis, and posing ecotoxic effects. For the treatment of various types of wastewater, the Advanced Oxidation Processes (AOP) are efficient, fast and promote non-selective oxidation. AOPs can become more effective by coupling them to other technologies, such as microwaves. Microwaves do not have enough energy to break intermolecular bonds, but when coupled to the UV/H2O2 process, there may be a synergistic effect improving the AOP performance. In this study, the UV/H2O2 process coupled to microwaves, using an Hg and Fe electrodeless discharge lamp (EDL), was optimized. An experimental design was performed to study the degradation of a mixture of three acid dyes of different classes: Acid Blue 9 (C.I. 42090 , triarylmethane), Acid Red 92 (C.I. 45410, xanthene), and Acid Yellow 23 (C.I. 19140, monoazo). The observed response variable was the residual concentration of the dyes measured by HPLC. The optimum conditions for the treatment were: initial hydrogen peroxide concentration = 125 mg L- 1, pH = 6.2, and flow rate = 800 mL min-1. In 180 min of treatment, corresponding to 45 min of irradiation, it was achieved a degradation of 23, 20, and 98% for AB9, AR92, and AY23 respectively. The AY23 degradation followed a pseudo-first-order kinetic model, with k = (1.7 ±0,041) × 10-2 min-1 and R² = 0.990. It was not possible to determine the degradation kinetics of AB9 and AR92 due to the low degradation achieved (approximately one order of magnitude lower). From mass espectrometry analyses, only one degradation product was observed: monohydroxilated AY23. That product showed no ecotoxicity towards the test-organism L. sativa. However, it was toxic towards the test-organism D. similis, immobilizing the microcrustaceans in all tested dilutions.

Neste trabalho analisa-se o problema do transporte do feixe de elétrons em canhões de elétrons, estruturas periódicas de ímãs permanentes e em coletores de simples e múltiplos estágios. Essa análise é de relevância em projetos de dispositivos de micro-ondas de potência dos tipos amplicador klystron e válvula TWT. Determina-se a dinâmica das partículas a partir da solução da equação da trajetória que é derivada da força de Lorentz e da conservação de energia. A equação da trajetória obtida é diferencial de segunda ordem, não-linear e independentemente do tempo para o potencial generalizado. Utiliza-se o método de Runge-Kutta de 4a Ordem para integrar a equação da trajetória das partículas. Obtém-se o potencial escalar elétrico a partir da solução da equação de Poisson. Numericamente, obtêm-se os po- tenciais escalares elétricos e magnéticos, por meio do Método de Elementos Finitos (MEF). Ao longo do movimento de uma partícula, obtida a partir da solução da equação da trajetória, deposita-se carga elétrica. Utilizam-se macropartículas, uma vez que é praticamente impossível modelar cada partícula do problema, a partir do método Partícula na Célula (Particle in Cell - PIC). Neste caso, tem-se um problema acoplado para o potencial escalar elétrico e as trajetórias das macropartículas, uma vez que, as trajetórias das macropartículas dependem dos potenciais e estes, por sua vez, dependem das trajetórias. À convergência deste problema acoplado utiliza-se o Método das Aproximações Sucessivas (MAS). A plataforma desenvolvida, baseada nos métodos acima, compõe-se de duas ferramentas computacionais. A primeira, XMGUN, dedica-se ao projeto de: canhões de elétrons com grades e grades de sombreamento; e coletores de simples e múltiplos estágios considerando, ainda, a emissão de elétrons secundários. A segunda, XMAGUN, volta-se ao projeto de estruturas periódicas com ímãs permanentes. Afere-se o desempenho da ferramenta computacional XMGUN com o diodo plano de Pierce operando na condição em que a corrente é limitada pelas cargas espaciais. Por sua vez, verica-se o desempenho do XMAGUN por meio de simulações com estruturas do tipo PPM separadas pelo vácuo e na presença de pole pieces. Os resultados obtidos em todas as simulações convergiram satisfatoriamente para as soluções analíticas. Utilizando o XMGUN, projeta-se um canhão de elétrons com 30 kV de tensão de anodo e uma perveância de 1,37 Perv com capacidade de fornecer uma corrente elétrica de 7,1 A. Esse canhão tem uma malha com 2796 elementos e 5057 nós. As principais características geométricas do canhão de elétrons são: raio do catodo rc=14,6 mm; raio do disco do catodo rk =6,2 mm; e ângulo do eletrodo de focalização = 37. Neste caso, a velocidade transversal normalizada e o alcance do feixe zw observados são de 0,068 e 26,88 mm respectivamente. Obtém-se uma concordância superior a 93% em corrente e perveância com o EGUN. Utilizando, ainda, o XMGUN, são simulados coletores de simples e múltiplos estágios. O coletor de simples estágio apresenta 1612 nós e 2969 elementos, e o de 4 (quatro) estágios, 2496 nós e 4257 elementos. As tensões dos eletrodos do 1o, 2o, 3o e 4o estágio são de 9,45 kV, 8,65 kV, 6,45 kV e 3,45 kV respectivamente. Durante as simulações, devido à emissão de elétrons secundários, observa-se, para o coletor de simples estágio, macropartículas penetrando na região de deriva, fenômeno este indesejado, e não observado para o coletor de 4 (quatro) estágios. Considerando o XMAGUN, projeta-se um arranjo periódico com pole pieces e 5 (cinco) ímãs permanentes, capaz de fornecer um campo magnético, no centro da estrutura, de 0,42 T. Neste caso, a geometria do arranjo periódico obtida é: raio interno rm1 e externo rm2 do ímã permanente são iguais a 3,5 mm e 7,5 mm respectivamente; raio externo do pole piece r3 = 7,5 mm ; raio interno rf1 e externo rf2 da ponteira do pole piece são 1,6 mm e 3,05 mm respectivamente; espessura do ímã permanente T=2,95 mm; período magnético L =8,5 mm. A remanência do ímã permanente utilizada é de Br=0,85 T. A malha dessa estrutura periódica magnética apresenta pouco mais de 20.000 nós e 40.000 elementos. / In this paper we analyze the problem of transport of the electron beam in electron guns, periodic arrays of permanent magnets and collectors of simple and multiple stages. This analysis is of relevance in the design of power microwave devices such as klystron amplier and TWT valve. The dynamics of particles is determined from the solution of the equation of the trajectory that is derived from the Lorentz force and energy conservation law. The equation of the trajectory obtained is differential of second-order, non-linear and time independent for the generalized potential. It is used the Runge-Kutta 4th order method to integrate the equation of the trajectory of the particles. The electric scalar potential is obtained from the solution of the Poisson equation. Numerically, we obtain the electric and magnetic scalar potentials, using the Finite Element Method (FEM). Throughout the motion of a particle, obtained from the solution of the equation of the trajectory, electrical charge it is deposited. Macroparticles are used, since it is virtually impossible to model each particle of the problem, based on Particle in Cell scheme (Particle in Cell - PIC). In this case, there is a coupled problem for the electric scalar potential and the trajectories of the macroparticles, since these trajectories depend on the potential and the potential, in turn, depends on the trajectories. In order to abtain the convergence of this coupled problem, it used the Method of Successive Approximations (MSA). The platform developed, based on the above methods, consists of two computational tools. The rst, XMGUN, is dedicated to the project of: electron guns with grids and shadow-grids, and collectors of simple and multiple stages, where secondary electrons emission is considered. The second, XMAGUN, is used to the design of periodic permanent magnets structures. The XMGUN was benchmarked against the plan Pierce diode under space charge limited condiction. In turn, the XMAGUN was benchmarked against PPM like structures, separated by a vacuum and in the presence of pole pieces. The results, in all simulations, converged satisfactorily to the analytical solu- tions. Using XMGUN, it is designed an electron gun with 30 kV anode voltage, 1.37 Perv capable of supplying an electric current of 7.1 A. This gun has a mesh with 2796 elements and 5057 nodes. The main geometric characteristics of the electron gun are: cathode radius rc = 14.6 mm; cathode disc radius rk = 6.2 mm; and half cone angle = 37. In this case, the normalized transverse velocity and beam-waist distance from anode zw are 0.068 and 26.88 mm respectively. An agreement above 93% in current and perveance is found when compared with EGUN. XMGUN is also used to simulate single and multi stage collectors. The single-stage collector has 1612 nodes and 2969 elements, while the 4 (four) stages collector has 2496 nodes and 4257 we elements. The collector electrode voltages of the 1st, 2nd, 3rd and 4th stage are 9.45 kV 8.65 kV 3.45 kV 6.45 kV, respectively. During the simulations, due to yield of secondary electrons, for the single stage collector, it is observed macroparticles entering into the drift region, a phenomenon unwanted, and not observed for the 4 (four) stage collector. Whereas XMAGUN is projected at a periodic arrangement with pole pieces and 5 (ve) permanent magnets, capable of providing a magnetic eld in the center of the structure was 0.42 T. In this case, the geometry of the periodic arrangement is obtained: inner and outer radius of the permanent magnet rm1 = 3.5 mm and 7.5 mm respectively rm2 =; outer radius of the pole piece r3 = 7.5 mm, internal radius and external tip of the pole piece rf1=rf2 =1.6 mm and 3.05 mm respectively; permanent magnet thickness T = 2.95 mm magnetic period L = 8.5 mm. The remanence of the permanent magnet used is Br = 0.85 T. The net periodic structure of magnetic features little more than 20,000 nodes and 40,000 elements.

O presente projeto teve como objetivo estudar a aplicação de campos eletromagnéticos de alta freqüência (micro-ondas) em processos enzimáticos, particularmente na síntese enzimática de biodiesel a partir da etanólise de óleos vegetais em meio isento de solvente. A enzima indicada para esse tipo de processo - lipase (EC 3.1.1.3) foi usada na forma imobilizada e os ensaios foram realizados utilizando óleos vegetais de baixo custo (babaçu e palma) e etanol como fontes de matérias-primas. Para cada óleo vegetal foi usada uma específica preparação de lipase, tomando por base resultados anteriormente obtidos. Para o óleo de babaçu foi utilizada a lipase de Burkholderia cepacia-PS, enquanto para o óleo de palma foi empregada a lipase de Pseudomonas fluorescens-AK. O trabalho experimental foi desenvolvido em três etapas. Na primeira etapa, a lipase de Burkholderia cepacia-PS foi imobilizada em dois suportes não comerciais, um inorgânico (Nb2O5) e outro inorgânicoorgânico (híbrido, SiO2-PVA) visando determinar o suporte mais adequado para imobilizar esta específica preparação de lipase. Os derivados imobilizados resultantes foram caracterizados quanto suas propriedades bioquímicas (pH e temperatura), cinéticas (Km e Vmax); estabilidade térmica (60 ?C) e posteriormente utilizados na reação de interesse. Os resultados obtidos indicaram que o derivado imobilizado na matriz híbrida (SiO2-PVA) foi mais estável termicamente e mais eficiente para mediar a reação de etanólise do óleo de babaçu, alcançando 90,1% de rendimento em 24 h. Esta matriz também foi utilizada para imobilizar a lipase de Pseudomonas fluorescens-AK. Na segunda etapa do trabalho, foram realizados testes de estabilidade térmica das lipases imobilizadas em SiO2-PVA no reator de micro-ondas (Discover/University-Wave, Cem Corporation). Os testes foram realizados a 60?C em meio orgânico, revelando tempos de meia-vida da ordem de 5,63 e 8,22 h, respectivamente para Burkholderia cepacia e Pseudomonas fluorescens. Na última etapa, buscou-se por meio da utilização de um método estatístico, determinar as condições adequadas de transesterificação para cada óleo vegetal. Esta etapa foi realizada por meio de uma matriz de planejamento fatorial, avaliando simultaneamente a influência da temperatura e razão molar na síntese do biodiesel. Para a etanólise do óleo de babaçu, a formação dos ésteres etílicos foi fortemente influenciada pelas variáveis quadráticas (X12, X22), razão molar e temperatura, respectivamente. O modelo matemático proposto permitiu prever as condições necessárias que favorecem o alcance de elevados rendimentos da produção de biodiesel, sendo a reação maximizada (100%) em 10h de reação para meios reacionais constituídos de uma razão molar de 1:12 (óleo/etanol) a 50 ºC. Para a etanólise do óleo de palma, a formação dos ésteres etílicos foi fortemente influenciada pelas variáveis lineares (X1, X2), razão molar e temperatura, respectivamente. O modelo matemático proposto indicou que os níveis baixos temperatura (43°C) e razão molar 1:8 (óleo/etanol) conduzem a uma conversão de 97% dos ácidos graxos presentes no óleo de palma em ésteres etílicos em apenas 12 h de reação. Os resultados obtidos indicam que o desenvolvimento de reações enzimáticas assistidas por micro-ondas constitui um procedimento potencial para a produção de biodiesel tendo em vista que foi possível diminuir os tempos de reação, demonstrando a viabilidade do processo enzimático proposto para ambos óleos vegetais, com vantagens adicionais em relação ao processo submetido ao aquecimento convencional. / The objective of this project was to study the application of electromagnetic fields of high frequency (microwave) in enzymatic process, especially in the synthesis of biodiesel by the ethanolysis of vegetal oils in a solvent free system. The indicated enzyme for this process - lipase (EC 3.1.1.3) was used in an immobilized form and the assays were carried out using low cost vegetal oils (babassu oil and palm oil) and ethanol as raw material sources. For each vegetal oil a specific lipase preparation was used based on previous results. For babassu oil lipase from Burkholderia cepacia-PS was used while for palm oil lipase from Pseudomonas fluorescens-AK. The experimental work was developed in three steps. In the first, lipase from Burkholderia cepacia-PS was immobilized on two non-commercial matrixes, as inorganic matrix (niobium oxide, Nb2O5) and hybrid matrix (polysiloxane-polyvinyl alcohol, SiO2- PVA) aiming to determine the most suitable matrix to immobilize this specific preparation of lipase. The resulting immobilized derivatives were analyzed regarding their biochemical properties (pH and temperature), kinetic properties (Km and Vmax) and thermal stability (60oC) following their applications in the reaction proposed. The results obtained indicated that the immobilized derivate on hybrid matrix (SiO2-PVA) was more thermally stable and efficient to mediate the ethanolysis reaction of babassu oil, reaching a yield of 90.1% in 24 h. This matrix was also used to immobilize lipase from Pseudomonas fluorescens-AK. In the second stage of work, thermal stability tests of the immobilized lipases on SiO2-PVA under microwave irradiation were performed using a microwave reactor (Discover/University-Wave, Cem Corporation). The tests were performed at 60oC in organic medium, revealing half-life times in the order of 5.65 and 8.22h, respectively for Burkholderia cepacia and Pseudomonas fluorescens. In the last stage, conditions to carry out the transesterification for each vegetable oil were determined, using a statistic method. This stage was conducted by a factorial design matrix, attaining the influence of temperature and molar ratio in biodiesel synthesis. For the ethanolysis of babassu oil, the formation of ethyl esters was strongly influenced by quadratic variables (X12, X22), molar ratio and temperature, respectively. The statistical model allowed predicting the adequate conditions that could reach high yields of biodiesel production, maximizing the reaction (100%) in 10h for reaction media consisting of a molar ratio of 1:12 (oil/ethanol) at 50oC. For ethanolysis of palm oil, the formation of ethyl ester was highly influenced by linear variables (X1, X2), molar ratio and temperature, respectively. The proposed statistic model indicated that the low levels of temperature (43oC) and ratio molar 1:8 (oil/ethanol) conduct to 97% conversion of fatty acid present on palm oil in ethyl esters in 12h of reaction. The obtained results indicated that the development of enzymatic reactions conducted by microwaves constitutes a potential procedure for the production of biodiesel in view that it was possible to reduce the reaction time, demonstrating the viability of the considered enzymatic process for both vegetal oils, with advantages adds in relation to the submitted process to the conventional heating.

Etanol é um dos principais combustíveis na matriz energética brasileira. Embora tenha uma fiscalização rigorosa, é comum sua adulteração com água. Este trabalho propõe o desenvolvimento de sensores planares de micro-ondas para a qualificação de etanol combustível. São apresentados dois conjuntos de sensores, sendo um voltado para a análise da fase vapor e outro para a fase líquida do etanol combustível. Foram projetados dois sensores para a fase vapor, sendo um deles uma antena de microfita e o outro uma antena de fenda em cavidade de guia de ondas integrada ao substrato, ambos recobertos com nanotubos de carbono e operando em 5,8 GHz. As antenas foram utilizadas como ressoadores e não como elementos radiantes. Os dois sensores para a fase líquida foram projetados em tecnologia de guia de ondas integrado ao substrato, sendo um deles a antena de fenda em cavidade, sem cobertura de nanotubos de carbono, e o outro um guia de ondas operando na faixa de 3,95 a 6 GHz contendo uma seção no substrato. Foram implementadas as técnicas de perturbação da cavidade ressonante e de transmissão/reflexão para a extração dos valores de permissividade elétrica complexa dos materiais sob teste, a partir da resposta em frequência dos sensores propostos. Foram caracterizadas amostras de álcool etílico absoluto 99,5%, água deionizada e misturas desses materiais em diferentes frações. Todos os sensores propostos demonstraram capacidade de discriminação de frações volumétricas de etanol em água de 2% (v/v) na faixa especificada pela legislação. Os nanotubos de carbono viabilizaram o desenvolvimento dos sensores de fase vapor, sendo que o sensor empregando a antena com fenda apresentou sensibilidade 5,1 vezes maior comparado ao sensor com antena de microfita. O sensor de fase líquida usando a antena com fenda apresentou a maior sensibilidade entre os sensores ressonantes -- 30,9 vezes maior do que o obtido com a antena de microfita com nanotubos de carbono. O sensor com guia de ondas integrado ao substrato apresentou incerteza máxima de 3,4% para medidas de etanol em água nas frações permitidas pela legislação. Dessa forma, este trabalho contribui de forma original no desenvolvimento de sensores para caracterização eletromagnética de materiais e para qualificação de etanol combustível. / Ethanol is one of the main fuels in the Brazilian energy matrix. Despite going through rigorous inspection, it is usually altered with water. This work proposes different planar microwave sensors for qualifying ethanol fuel. Two sets of sensors are presented: one for analyzing the vapor phase of ethanol and the other for the liquid phase of ethanol. Two sensors were designed for the vapor phase: a microstrip antenna and a cavity-backed slot antenna based on the substrate integrated waveguide technology, both coated with carbon nanotubes and operating at 5.8 GHz. The antennas were used as resonators and not as radiation elements. The sensors for the liquid phase were also designed based on the substrate integrated waveguide technology. The first sensor is a cavity-backed slot antenna, without carbon nanotubes, and the second sensor is a waveguide containing a section in the substrate, which operates at frequencies from 3.95 to 6 GHz. The cavity perturbation technique and the transmission/reflection method were implemented to extract the complex permittivity values from the materials under test, from the frequency response of the sensors. Samples of ethanol 99,5% pure, deionized water, and mixture with different proportions of these two materials were characterized. All the proposed sensors demonstrated capacity to differentiate 2% (v/v) of volumetric fraction of ethanol in water within the range specified by the legislation. Carbon nanotubes allowed the development of the vapor phase sensors. The vapor phase sensor using the cavitybacked slot antenna presented 5.1 times higher sensitivity compared to the sensor employing the microstrip antenna. The liquid phase sensor using the cavity-backed slot antenna presented the highest sensitivity among the resonant sensors -- 30.9 times higher than the microstrip antenna with carbon nanotubes. The sensor with substrate integrated waveguide presented uncertainty 3.4% for fractions of ethanol in water allowed by the legislation. Thus, this work provides an original contribution to the development of electromagnetic sensors for the characterization of materials and for qualifying ethanol fuel.