abstract: In mixture-process variable experiments, it is common that the number of runs is greater than in mixture-only or process-variable experiments. These experiments have to estimate the parameters from the mixture components, process variables, and interactions of both variables. In some of these experiments there are variables that are hard to change or cannot be controlled under normal operating conditions. These situations often prohibit a complete randomization for the experimental runs due to practical and economical considerations. Furthermore, the process variables can be categorized into two types: variables that are controllable and directly affect the response, and variables that are uncontrollable and primarily affect the variability of the response. These uncontrollable variables are called noise factors and assumed controllable in a laboratory environment for the purpose of conducting experiments. The model containing both noise variables and control factors can be used to determine factor settings for the control factor that makes the response "robust" to the variability transmitted from the noise factors. These types of experiments can be analyzed in a model for the mean response and a model for the slope of the response within a split-plot structure. When considering the experimental designs, low prediction variances for the mean and slope model are desirable. The methods for the mixture-process variable designs with noise variables considering a restricted randomization are demonstrated and some mixture-process variable designs that are robust to the coefficients of interaction with noise variables are evaluated using fraction design space plots with the respect to the prediction variance properties. Finally, the G-optimal design that minimizes the maximum prediction variance over the entire design region is created using a genetic algorithm. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Industrial Engineering 2010

The consumption of low-calorie foods has increased in recent decades. The industries that are committed to health promotion have been developing technologies for food production with reduced fat, meeting the demands of consumers. Thus, this study began with a review of the behavior of different thickeners (guar gum, carrageenan, xanthan and tara) in experimental ricotta cream, and compared these with commercial ricotta cream. The various thickeners used in this study had a significant influence on instrumental and sensory firmness, being guar gum, the selected thickener for the next phase. The second phase of this work was conducted through the factorial planning 22 having whey and milk cream as independent variables. The factorial planning performed was the type Central Composite Rotational Delineation (CCRD), totaling 12 trials, being four factorial, four axial, one central point with three repetitions and one control treatment. The treatments were subjected to physico-chemical, microbiological and sensory analysis, as well as their stability assessed during shelflife. The use of whey as a partial fat substitute reduced by 50% the contents of this variable for the T8 treatment when compared to the control treatment. This reduction had no significant influence on the concentration of fatty acids present in creams. Generally, the pH of ricotta creams were slightly higher in the end of the storage period in relation to their averages in the beginning of the shellife. Lipid oxidation was enhanced in the presence of whey, a synergistic element for this analysis. Whey increased the instumental firmness of the creams when compared to the control treatment. The response surfaces generated in sensory acceptance analysis showed the existence of an optimal region for the best sensory grades in relation to attributes observed, in the range of 5-15% fat and 9-21% of whey. The cream selected as preferred by judges at the end of the sensory analyses of preference showed 5% fat and 10% whey in its composition. / O consumo de alimentos de baixa caloria tem aumentado nas últimas décadas. As indústrias comprometidas com a promoção da saúde vêm desenvolvendo tecnologias para produção de alimentos com reduzido teor de gordura, atendendo assim as demandas dos consumidores. Dessa forma, este estudo iniciou-se com a avaliação do comportamento de diferentes espessantes (guar, carragena, xantana e tara) em cremes de ricota experimentais, sendo estes comparados com creme de ricota comercial. Os diferentes espessantes utilizados neste estudo tiveram influência significativa na firmeza instrumental e sensorial dos produtos, sendo, a goma guar, o espessante selecionado para a etapa seguinte. A segunda etapa do trabalho foi conduzida através do planejamento fatorial 22 tendo o lactossoro e o creme de leite como variáveis independentes. O planejamento fatorial realizado foi do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), totalizando 12 ensaios, sendo quatro fatoriais, quatro axiais, um ponto central com três repetições e um tratamento controle. Os tratamentos foram submetidos a análises físico-químicas, microbiológicas e sensoriais, assim como avaliada sua estabilidade durante o shelf life. A utilização do lactossoro como substituto parcial da gordura reduziu em até 50% o conteúdo desta variável para o tratamento T8 quando comparado com o tratamento controle. Esta redução não teve influencia significativa na concentração dos ácidos graxos presentes nos cremes. De maneira geral, o pH dos cremes de ricota apresentaram-se ligeiramente superiores no fim do período de armazenamento em relação a suas médias do início do shel life . A oxidação lipídica foi intensificada com a presença do lactossoro, representando este um elemento sinergístico para esta análise. O lactossoro aumentou a firmeza instrumental dos cremes quando comparados ao tratamento controle. As superfícies de respostas geradas na análise sensorial de aceitação mostraram a existência de uma região ótima para as melhores notas sensoriais em relação aos atributos observados, compreendida na faixa de 5 e 15% de gordura e 9 a 21% de lactossoro. O creme selecionado como o preferido pelos julgadores no final das análises sensoriais de preferência foi o que apresentou 5% de gordura e 10% de lactossoro em sua composição.

Este trabalho apresenta uma ferramenta flexível e eficiente para o campo de projeto e desenho preliminar de cascos de embarcações. O estado da arte de projeto de cascos de embarcações consiste em um processo iterativo onde, primeiramente, definem-se parâmetros geométricos, de estabilidade, e hidrodinâmicos. Em seguida, o casco é modelado através de curvas paramétricas. submetido a uma análise de desempenho, e, após isso, é feita a tomada de decisão para otimizar os parâmetros iniciais. O ciclo se repete até que se atinja o resultado desejado. O que será apresentado cumpre com a parte de modelagem paramétrica, e é capaz de gerar de forma automática e otimizada curvas que compõem o projeto de uma embarcação de recreio. A ferramenta recebe parâmetros de alto nível, como razões adimensionais, coeficientes de forma e restrições, e desenha tridimensionalmente um casco intrinsecamente suave, de forma que todos os parâmetros especificados sejam atendidos. Uma metodologia de projeto de cascos de veleiros é utilizada em conjunto com curvas B-Splines, submetidas a um algoritmo de otimização, em cuja função objetivo se empregam critérios de suavidade (\"fairness criteria\"). O problema de otimização de curvas B-Splines é não linear, pela própria formulação da função objetivo e suas restrições. Para tal, utiliza-se um método de Programação Quadrática Seqüencial. Para a otimização dos parâmetros principais do casco, utiliza-se uma metodologia de baixo custo, baseada na técnica de Superfície de Resposta, que otimiza uma função de mérito, no caso, a resistência residual, variando-se dois parâmetros do casco. A interface com softwares CAD é desenvolvida com o objetivo de se realizar outras análises, como de curvatura da superfície, além do projeto do restante da embarcação. Neste também pode ser gerado o bloco sólido para integração com softwares de CAM para a usinagem e fabricação do mesmo. / This article presents a flexible and efficient tool to the field of ship project and preliminary design by using an approach of parametric modeling of hull forms. The state of the art of design of hulls consists in an iterative process where, first, geometric, stability and hydrodynamic parameters are defined. After that, the hull is modeled through parametric curves, simulated in a performance analysis software, and, after that, it is taken the decision to optimize the initial parameters. The cycle repeats until it reaches the desired result. This work deals with the part of parametric modeling, and is capable to generate, in an automatic way, optimized curves that compose the design of the hull of a yacht. The tool receives high level parameters, such as non-dimensional ratios, coefficients and restrictions, and draws a three-dimensional hull, intrinsically fair, fulfilling all the specified parameters. A methodology for the design of sail-boats is presented together with B-Splines curves, submitted to an optimization algorithm, using fairness criteria as the objective function. The optimization problem of B-Splines curves is not linear, because of its mathematical formulation, the objective function and constraints adopted. Therefore, a method of Sequential Quadratic Programming is used. For the optimization of the main parameters of the hull, a cost-effective methodology, based on the Surface Response Method, is proposed, optimizing a merit criterion, such as, the residuary resistance, changing two parameters of the hull. The interface with CAD software is implemented in order to allow other analyses, such as surface curvature, and the design of the other parts of the boat. The drawing also can be transformed into a solid model, and integrated with a CAM software to be ready for itsmanufacturing.

Diante do moderno paradigma de projeto otimizado de grandes sistemas de engenharia, este trabalho apresenta um ambiente de projeto que inclui uma série de inovações que permitem otimizar problemas multidisciplinares utilizando colaboração remota pela Internet. Muitos trabalhos têm sido desenvolvidos nesse sentido, o que motivou uma parceria internacional entre o Departamento de Engenharia Naval da Universidade de São Paulo e a Ecole Centrale de Nantes. O objetivo desta parceria foi unir a experiência brasileira em projetos de sistemas complexos de engenharia com a experiência francesa em otimização multidisciplinar. Sendo este trabalho fruto de uma colaboração internacional, é importante ter em mente a obrigação existente para que a pesquisa desenvolvida atenda a ambas as expectativas. O objetivo é, a um só tempo, viabilizar a integração de subsistemas conhecidos em um ambiente de projeto que permita a otimização multidisciplinar de sistemas complexos de engenharia e desenvolver contribuições pontuais relevantes no uso de superfícies de resposta, projeto distribuído e no desenvolvimento de estratégias de otimização multidisciplinares. O relatório apresentará uma descrição do problema, seguida da revisão bibliográfica sobre os principais assuntos envolvidos na pesquisa. A descrição do trabalho desenvolvido ocupará os dois próximos capítulos. No primeiro, o trabalho é apresentado privilegiando a visão global do sistema e a integração dos diferentes subsistemas desenvolvidos em um enfoque claramente influenciado pela tradicional visão sistêmica da Engenharia Naval. No capítulo seguinte as principais contribuições pontuais desenvolvidas são detalhadas ao estilo Francês. Por fim é apresentada a aplicação deste trabalho em diversos problemas matemáticos e de engenharia. / Facing the modern paradigm of optimized projects of large engineering systems, this research work presents a project environment that includes a series of innovations that allow the optimization of multidisciplinary problems using remote collaboration through the internet. Many research works have been done around this subject, which have motivated an international partnership between the Departamento de Engenharia Naval da Universidade de Sao Paulo and Ecole Centrale de Nantes. The objective of this partnership was mix the Brazilian expertise in design of engineering systems with the French expertise in multidisciplinary optimization. Being the result of an international collaboration, it is important to keep in mind the existing compromise to fulfill both expectations. The objective is altogether to make the integration of known systems viable in a project environment that allows multidisciplinary optimization of complex engineering systems with the creation of focused contributions that are relevant on the use of response surfaces, design collaborative and on the development of strategies of multidisciplinary optimization. The report will present a description of the problem, followed by a bibliographic revision about the main issues involved in the research. The description of the work is covered on the two following chapters. On the first one, the work approaches a global view of the system and the integration of different developed sub-systems under a perspective clearly influenced by the traditional systemic vision of Naval Engineering. On the next chapter, the main punctual contributions are detailed in the French style. Finally, the application of this work is presented in several mathematical and engineering problems.

Orientador: Marise Aparecida Rodrigues Pollonio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T11:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cordeiro_Daniela_D.pdf: 9752486 bytes, checksum: 1343a77b6ab10d733d82260785e2a659 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Atualmente os consumidores estão cada vez mais interessados no consumo de alimentos com apelos para a promoção da saúde. No desenvolvimento de produtos cárneos com características funcionais, os cereais, os quais possuem uma grande proporção de fibra insolúvel, têm vantagens fisiológicas e tecnológicas por serem constituídos principalmente de celulose. Destacam-se a capacidade de ligação de água e gordura e também a capacidade de reduzir custos de formulação. Sob este aspecto, este trabalho teve o objetivo de estudar e desenvolver formulações de produtos cárneos reestruturados empanados com alto teor de grão inteiro, farinhas, farelos e flocos de cereais integrais garantindo suas características tecnológicas e sensoriais. Primeiramente, foi realizada a seleção e avaliação das propriedades tecnológicas de diferentes cereais para combiná-los na forma de blends de cereais, através de analise físicoquímica e sensorial. A seguir, foi realizado o estudo do efeito da adição de diferentes blend de cereais (6% a 24%) em produto cárneo reestruturado empanado com avaliação das propriedades tecnológicas através da metodologia de superfície de resposta. Foram estudadas como variáveis respostas: umidade, absorção de óleo, textura, cor, bem como a qualidade sensorial geral e os atributos de aparência, cor interna e externa, textura e em especial crocância e sabor. Finalmente, foi estudada a influência dos métodos de cocção (fritura em óleo, forno convencional e forno microondas) sobre empanados de frango adicionados de sete tipos de cereais integrais. A seleção dos cereais e elaboração dos blends com sete tipos de cereais resultaram em teores adequados de proteínas (14,52%), lipídeos (10,39%) e carboidratos (62,72%) e um bom índice de capacidade de retenção de água (4,8). Nos produtos empanados a menor absorção de óleo foi para a formulação com 15% blends. A adição de até 24% de cereais integrais resultou num bom desempenho de textura e cor objetiva para os produtos empanados fritos. Em produtos empanados pré-fritos, houve um aumento na intensidade da cor amarela devido à adição dos blends de grãos e farinhas. Do ponto de vista sensorial os empanados adicionados de sete tipos de cereais integrais apresentar 97% de aceitação e 91% de intenção de compra pelo painel de consumidores, não diferindo da formulação controle. Os produtos submetidos ao forno microondas com 0% e 15% de cereais integrais, obtiveram os maiores porcentuais de umidade e lipídeos em comparação aos produtos cozidos em forno convencional, maior luminosidade e menor intensidade de vermelho, menor força de cisalhamento e as menores notas atribuídas pelos provadores em todos os atributos sensoriais, caracterizando um produto úmido, flácido, claro e sem crocância. Este trabalho permitiu a elaboração de um produto cárneo reestruturado empanado com alto teor de cereais integrais com boa aceitação sensorial, sendo necessários mais estudos para otimizar a substituição do processo de fritura por forneamento ou cocção em microondas / Abstract: Currently consumers are increasingly interested in food consumption with appeals for the promotion of health. In the development of meat products with functional features, cereals, which have a high proportion of insoluble fiber, have physiological and technological advantages because they are made primarily of cellulose. In this respect, this work was to study and develop formulations restructured breaded meat product with high content of whole grain, flour, bran and flakes, cereals and ensuring their sensory acceptance and technological. First, we performed the selection and evaluation of technological properties of different cereals and combine them in the form of blends of cereals, through physicalchemical analysis and sensory acceptance. Next, we performed a study of the effect of adding different blend of cereals (6% to 24%) in restructured breaded meat product and technological properties evaluation by response surface methodology. Were studied as variables response: moisture, oil absorption, texture, color sensory acceptance and appearance attributes, external and internal color, texture, flavor and crispness. Finally, we studied the influence of cooking methods (frying in oil, conventional oven and microwave oven) on breaded chicken added seven types of grains. The selection of grains and the blends with seven types of grain resulted in adequate levels of protein (14.52%), lipid (10.39%) and carbohydrate (62.72%) and a good index of holding capacity water (4.8). Breaded products the oil absorption was lower for the formulation with 15% blends. The addition of up to 24% of grains resulted in a good performance color and texture to the breaded products fried. In breaded pre-fried products, an increase in color saturation due to the addition of the blends of grains and flours. From the standpoint of the sensory the breaded products added seven types of grains presented 97% acceptance and 91% of purchase intention by the consumer panel did not differ from the control formulation. The products subject to the microwave oven at 0% and 15% whole grains, had the highest percentage of moisture and lipids in comparison to products cooked in conventional oven, greater brightness and low saturation yellow, lower shear force and lower scores by the judges in all sensory attributes, configuring in a product moist, flabby, clear and without crunchiness. This work allowed the preparation of a breaded restructured meat product with high content of whole grains with good sensory acceptance, more research is needed to optimize the replacement of the frying in the baking or microwave oven / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Yoon Kil Chang / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T17:06:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PaucarMenacho_LuzMaria_D.pdf: 1866293 bytes, checksum: b2ed687c50fce735e8c1ed59d2f47d2c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O consumo de soja tem aumentado consideravelmente nos últimos anos, devido à suas propriedades funcionais com a presença de diversos compostos bioativos como as isoflavonas, das quais as mais importantes formas são a genisteína e a daidzeína que, em determinadas concentrações, trazem benefícios para à saúde dos consumidores. Novos compostos protéicos bioativos estão sendo pesquisados, tanto, como a lunasina, o Inibidor de Bowman-Birk (BBI) e a lectina, e como não protéicos, as saponinas. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência dos parámetros do processo de germinação (tempo e temperatura) das cultivares de soja BRS 133 (baixo teor protéico) e BRS 258 (alto teor protéico) desenvolvidas pela EMBRAPA, nos compostos bioativos da farinha integral de soja germinada (FISG). Os efeitos das variações de tempo e temperatura de germinação nos compostos bioativos foram analisados através da Metodologia de Superfície de Resposta, com um delineamento composto central rotacional com duas variáveis independentes: tempo de germinação (x1) e temperatura de germinação (x2). O delineamento incluiu onze ensaios: quatro pontos fatoriais, quatro pontos axiais e três repetições no ponto central. A germinação foi realizada em câmara de germinação, entre papéis, e no final dos tempos e temperaturas de germinação segundo o planejamento do experimento as amostras foram congeladas a -30 ° C, e depois liofilizadas. As con centrações de isoflavonas e saponinas foram determinadas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e as concentrações de proteína solúvel, lunasina, Inibidor de Bowman Birk (BBI) e lectina foram determinadas por ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay). A identificação do polipeptídeo bioativo lunasina foi determinado por Western Blot e a atividade da lipoxigenase foi determinada por quantificação da banda de lipoxigenase em gel por eletroforese. A caracterização físico-química das duas cultivares de soja brasileira permitiu concluir que, embora a sua composição esteja dentro de uma gama típica de nutrientes da soja, surge um padrão distinto de alguns nutrientes e de compostos bioativos, no que diz respeito ao teor de proteínas. A cultivar BRS 133 apresentou um baixo teor de proteína e uma alta concentração de isoflavonas totais e, em forma oposta, a cutivar BRS 258 apresentou um alto teor de proteínas e baixa concentração de isoflavonas totais. Os resultados mostraram que, tanto o tempo como as temperaturas de germinação tiveram uma influência significativa sobre a composição e as concentrações de compostos bioativos na farinha de soja germinada. Nesta pesquisa, foram determinadas as faixas ótimas de tempo e temperatura de germinação para obter o maior conteúdo de compostos bioativos (lunasina, isoflavonas e saponinas) e a diminuição de fatores antinutricionais (BBI e lectina). Neste estudo, também foram determinados estes compostos, embora sejam antinutricionais, pois atualmente são considerados bioativos e com benefício à saúde. Na cultivar BRS 133, um tempo de germinação de 42 horas a 25 °C resultou em um aumento de 61,66% na concentração de lunasina, uma diminuição de 58,73% na concentração de lectina e uma diminuição de 69,95% na atividade de lipoxigenase. Aumentos significativos na concentração de isoflavonas agliconas (daizeína e genisteína) e na concentração de saponinas totais foram observados com um tempo de germinação de 63 h a uma temperatura de 30°C. Sob estas condições, a concentração de genisteína na FISG comparada com o grão de soja sem germinar, apresentou um aumento de 212,29% neste flavonóide bioativo. Na cultivar BRS 258, o processo germinativo resultou numa redução do BBI, da lectina e da atividade de lipoxigenase. Um baixo tempo de germinação, 12 h (-1), a 25 °C (0) resultou em maior concentração de lunasin a. Um aumento no tempo de germinação de 12 h (-1) para 72 h (+1), a 25 °C res ultou em um aumento de 31,9% no teor de proteína solúvel, um decréscimo de 27,0% na concentração BBI, e uma diminuição de 72,6% na concentração de lectina. Nesta cultivar, aumentos significativos na concentração de isoflavonas agliconas (daizeína e genisteína) e nas saponinas totais foram observados com um tempo de germinação de 63 h a 30 °C / Abstract: The consumption of soybean has increased considerably in recent years due to its functional properties, with the presence of many bioactive compounds such as isoflavones, of which the most important forms are genistein and daidzein, which, in determined concentrations, can provide health benefits to the consumer. New bioactive protein compounds are also being studied, such as lunasin, the Bowman-Birk inhibitor (BBI), lectin and non-protein bioactive compounds such as saponins. The objective of the present work was to study the influence of the parameters of the process of germination (time and temperature) of the soybean cultivars BRS 133 (low protein) and BRS 258 (high protein), both developed by EMBRAPA, on the bioactive compounds in the whole flour obtained from the germinated soybean (GSWF). Response surface methodology was used to analyze the effects of variations in germination time and temperature on the bioactive compounds using a central composite rotational design with two independent variables: germination time (x1) and germination temperature (x2). The design included eleven trials: four factorial points, four axial points and three repetitions at the central point. Germination was carried out between papers in a germination chamber, and at the end of the times and temperatures determined by the experimental design, the samples were frozen at -30ºC and subsequently freeze dried. The concentrations of isoflavones and saponins were determined by high performance liquid chromatography (HPLC), and the concentrations of soluble protein, lunasin, Bowman-Birk inhibitor and lectin by ELISA (enzymelinked immunosorbent assay). The identification of the bioactive polypeptide lunasin was determined by the Western Blot assay and lipoxygenase activity by quantification of the band obtained in gel electrophoresis. The physicochemical characterization of the two Brazilian soybean cultivars allowed to conclude that, although their compositions were within the typical ranges for soybean nutrients, there was a distinct pattern for some nutrients and bioactive compounds with respect to the protein contents. The cultivar 133 presented a low protein content and high concentration of total isoflavones, whereas the cultivar BRS 258 presented a high protein content and low concentration of total isoflavones. The results showed that both the germination time and temperature had a significant influence on the composition and concentrations of bioactive compounds in the germinated soybean whole flour (GSWF). The optimum germination time and temperature ranges to obtain maximum contents of the bioactive compounds (lunasin, isoflavones and saponins) and maximum decrease in the anti-nutritional factors (BBI and lectin), were determined in this study, although currently these anti-nutritional factors are considered bioactive and of benefit to health. Using the cultivar BRS 133, a germination time of 42 hours at 25ºC resulted in an increase of 61.66% in lunasin concentration, a decrease of 58.73% in lectin concentration and a decrease of 69.95% in lipoxygenase activity. A significant increase in the concentrations of the aglycone isoflavones (daizein and genistein) and total concentration of saponins was observed with a germination time of 63 h at a temperature of 30ºC. In these conditions, genistein concentration in GSWF, as compared to the non-germinated soybean, resulted in an increase of 212.29% of this bioactive flavonoid. With the cultivar BRS 258, the germination process resulted in a reduction in BBI, lectin and lipoxygenase activity. Low germination times of 12 h (-1) and temperatures 25 ºC (0) resulted in a greater concentration of lunasin. An increase in the germination time from 12 h (-1) to 72 h (+1) at 25 ºC resulted in a 31.9% increase in soluble protein, a 27.0% decrease in the concentration of BBI and a 72.6% decrease in lectin concentration. With this cultivar, a significant increase in the concentration of the aglycone isoflavones (daizein and genistein) and total saponins was also observed with a germination time of 63 h and temperature of 30 ºC / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Caroline Joy Steel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T05:07:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_ReinaldoEduardo_M.pdf: 3044163 bytes, checksum: f704bd363854b3c9458130c70bece72a (MD5) Previous issue date: 2006 / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientadores : Miriam Dupas Hubinger / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T16:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ito_AnaPaula_D.pdf: 2517451 bytes, checksum: 12213bb2b29c901535a1ecec8d825de8 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A proposta deste trabalho foi estudar o processo de desidratação osmótica de mangas em fatias, utilizando a tecnologia de desidratação osmótica a pulso de vácuo, que consiste em submeter o sistema solução-produto à pressão sub-atmosférica por um curto período, no início do processo. Inicialmente, foi realizado um planejamento fatorial fracionário 25-1, onde estudaram-se os efeitos da concentração da solução osmótica, temperatura de processo, recirculação da solução, tempo e intensidade de aplicação de vácuo, na transferência de massa durante o processo de desidratação osmótica de fatias de manga. A temperatura, entre 20 a 40°C, e a concentração, entre 45 a 60°Brix, foram as variáveis que mais afetaram a transferência de massa. O tempo do pulso de vácuo aplicado (entre 5 e 15 minutos) influenciou o ganho de sólidos e a difusividade efetiva de água. A intensidade da recirculação da solução e o nível de pressão aplicado não foram estatisticamente significativos para todas as respostas estudadas e esses parâmetros foram fixados nas etapas subseqüentes do projeto. A partir dos resultados obtidos, um planejamento fatorial 23 completo foi realizado, considerando três fatores: concentração da solução osmótica (45 a 65°Brix), temperatura de processo (20 a 40°C) e tempo de pulso de vácuo (0 a 20 minutos). Para a obtenção da maior perda de água, menor ganho de sólidos e manutenção das propriedades reológicas, a melhor condição de processo encontrada para a desidratação osmótica de fatias de manga foi a utilização de solução osmótica na concentração de 60°Brix, temperatura de processo de 30°C, aplicação de 10 minutos de pulso de vácuo e tempo de processo de 120 minutos. O estudo da cinética do processo na condição otimizada, com e sem aplicação de vácuo, revelou que o pulso de vácuo provocou uma maior perda de água e ganho de sólidos e, conseqüentemente, a difusividade efetiva também foi superior em comparação ao processo tradicional. Com o uso do pulso de vácuo, as fatias de manga processadas apresentaram melhores resultados para a conservação do teor de carotenóides e preservação das propriedades mecânicas. As fatias de mangas frescas e osmoticamente desidratadas apresentaram uma boa aceitação pelo consumidor sendo que os melhores resultados também foram obtidos com o uso do vácuo. Em relação aos parâmetros de cor e à avaliação da microestrutura, não houve diferenças entre os processos com e sem aplicação de vácuo na desidratação osmótica / Abstract: The purpose of this work was to study the osmotic dehydration of mango slices using the pulsed vacuum osmotic dehydration technology, which consists on the application of a sub-atmospheric pressure to the solid-liquid system for a short period, at the beginning of the process. Initially, a 25-1 fractional factorial design was realized to evaluate the influence of osmotic solution concentration, process temperature, solution recirculation, vacuum application time and pressure on mass transfer during the mango slices osmotic dehydration process. The variables that most affected mass transfer were temperature (20 to 40°C) and solution concentration (45 to 60°Brix). The pulsed vacuum time application (5 to 15 minutes) was significant for solids gain and water effective diffusivity. Osmotic solution re-circulation and vacuum pressure showed no influence on mass transfer and consequently, these variables could be fixed at the most economically viable level for any further trials. From this results, a 23 factorial experimental design was used to design the tests for the pulsed vacuum osmotic dehydration of mango slices, considering three factors (independent variables): concentration (45-65°Brix), temperature (20-40°C) and vacuum pulse time (0-20 minutes). The best conditions aiming a greater water loss, lower solid gain and rheological properties maintenance in the mango slices was 120 minutes of process time, 30°C of process temperature, 60°Brix of osmotic solution concentration and 10 minutes of vacuum time. The study of process kinetics on the optimized condition, with and without vacuum application, reveled that the vacuum pulse provoked a greater water loss and solids gain and, consequently, the effective diffusivity was also greater, compared to the traditional osmotic process. The mango slices processed by pulsed vacuum osmotic dehydration showed better results for carotenoids retention and mechanical properties maintenance. The fresh and osmotically dehydrated mango slices showed a good sensory acceptance and the best results were also obtained with vacuum application. In respect to the color parameters and microstructure, no differences were observed between samples processed with and without vacuum application / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T18:46:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_PatriciaCandiotoMigliari_D.pdf: 1584587 bytes, checksum: 8622cb86aacfe987908422e98c40d2c8 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O trabalho envolveu modelo estruturado adaptado de um modelo estruturado de crescimento para processo de fermentação contínua realizado em um bioreator do tipo torre com células imobilizadas para produção de etanol. O modelo estruturado utilizado inclui equações de balanço para as rotas metabólicas fermentativa e respiratória, assim como termos cinéticos para o efeito de inibição pelo etanol, substrato e saturação celular no pellet. Os parâmetros cinético do modelo estruturado foram otimizados através da metodologia desenvolvida por Rivera (2005) onde envolve a aplicação de Algoritmo Genético, Planejamento Fatorial Fracionário proposto por Plackett Burman (1946) e Algoritmo Quasy Newton. Os resultados obtidos na simulação do modelo utilizando os parâmetros otimizados por esta metodologia representou de forma efetiva o modelo. A otimização do processo teve inicio com a Análise de Superfície de Resposta, que consistiu em um planejamento fatorial em estrela de dois níveis (-1 e +1) com um ponto central. A metodologia por Superfície de Resposta mostrou-se uma ferramenta poderosa para otimização preliminar das variáveis operacionais no sentido de que seus resultados foram usados como estimativas iniciais para o procedimento formal de otimização, SQP (Programação Quadrática Sucessiva). Esta metodologia de Superfície de resposta possibilita visualização do comportamento das variáveis que se quer otimizar, identificando a região do ponto ótimo, o que não é possível pelo método SQP. A metodologia SQP foi implementada com sucesso no modelo determinístico, obtendo as melhores condições de operação para as variáveis manipuláveis / Abstract: The work involved adapted of a structured model of growth structured model for process of continuous fermentation accomplished in a bioreator of the type tower with immobilized cells for etanol production. The used structured model includes reaction rate equations for the respiratory and glicolitic metabolic pathways, as well as kinetic terms for the inhibition effect for the etanol, substrate and cellular saturation in the pellet. The kinetic of the structured model parameters went optimized through to methodology developed by Rivera (2005) where it involves the application of Genetic Algorithm, methodology of Plackett¿Burman (1946) and Algorithm Quasi Newton. The results obtained in the simulation of the model using the parameters optimized for this methodology represented in an effective way the model. The optimization of the process had I begin with the Analysis of Surface of Answer, that consisted of a planning fatorial in star of two levels (-1 and +1) with a central point. The methodology for Surface of Answer a powerful tool was shown for preliminary optimization of the operational variables in the sense that its results were used as initial estimates for the formal procedure of optimization, SQP. This methodology of answer Surface facilitates visualization of the behavior of the variables that if that otimizar, identifying the area of the great point, what is not possible for the method SQP. The methodology SQP was implemented with success in the model deterministic, obtaining the best operation conditions for the variables manipulated. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-08T21:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Escobar_RobertoLuiz_M.pdf: 2961640 bytes, checksum: 516985920427d6083c04c1c5a22d6470 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os sistemas mecânicos são projetados para desempenhar funções específicas, e por essa razão as suas funções devem ser medidas para garantir seu desempenho dentro de uma certa precisão ou tolerância. A grande complexidade em se projetar e analisar novos projetos é a inserção de novas tecnologias, que envolvem aspectos multidisciplinares. Assim, o desenvolvimento e melhoria de projetos e produtos colocam o engenheiro projetista frente às diversas fontes de variabilidade, como por exemplo, as propriedades dos materiais, condições operacionais e ambientais e incertezas nas suposições feitas sobre seu funcionamento. Em termos de modelagem matemática, as aproximações inerentes e hipóteses feitas durante a concepção do sistema, conduzem normalmente a diferentes respostas obtidas através de simulações e/ou medidas experimentais. Dessa forma, em uma fase anterior à modelagem matemática,durante a concepção do sistema ou produto, as aplicações de ferramentas estatísticas e métodos de otimização podem fornecer estimativas sobre faixas de valores ou valores ótimos para parâmetros significativos de projeto, dentro do espaço experimental estudado. Esse tipo de abordagem estatística teve sua fundamentação teórica durante as décadas de 20 e 30 por Fisher, com a aplicação da teoria estatística sob diversos aspectos, como por exemplo: testes de hipóteses, estimativa de parâmetros, seleção de modelos, planejamento experimental e, mais tarde, no controle e melhoria de processos e produtos. Assim, este trabalho propõe um procedimento de estudo e otimização, integrando a teoria de planejamento experimental, a metodologia da superfície de resposta e otimização multi-objetivos através de algoritmos genéticos, para se obter a otimização dos parâmetros de projeto de componentes mecânicos. Em específico, foram utilizados dados de um sistema rotor-mancal e o estudo implica em minimizar as amplitudes no domínio da freqüência. Outro objetivo deste trabalho, foi desenvolver um programa para otimização multi-objetivos através de algoritmos genéticos / Abstract: The mechanical systems are designed to be applied to any specific situations, and in this waytheir features should be measured to guarantee confidence to the systems. Their development and analysis expose the designer to a series of unknown parameters from several sources such as material properties, environmental and operational conditions. In terms of mathematical modeling, the inherent approximation and hypotheses made during system conception lead to different responses obtained by simulations and/or experimental measurements. So, in a previous phase of mathematical modeling, during the design analysis, the application of statistical tools and optimization methods is possible to estimate the values and/or ranges of the critical design parameters inside an experimental space. The connection between optimization and statistical data back at least to the early part of the 20th century and encompasses many aspects of applied and theoretical statistics, including hypothesis testing, parameter estimation, model selection, design of experiments and process and product control. So, this work proposes a link between theory of design of experiments, response surface methodology and multi-objective optimization using genetic algorithms, in order to optimize parameters for mechanical components. This study makes possible to verify the application of multi-objective optimization using genetic algorithms in design parameters and optimize them. A rotor-bearing system was used and amplitude in frequency domain was minimized. An experimental software for multi-objective optimization using genetic algorithm was developed. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica