Foram desenvolvidos estudos de modelagem e simulação numérica de escoamentos bifásicos gás-sólido na coluna ascendente de leitos fluidizados circulantes utilizando um modelo Euleriano de duas fases separadas. O sistema de equações diferenciais parciais conservativas governantes foi obtido através de um procedimento tradicional. Ambas as fases foram assumidas como meio contínuo. Aplicou-se o procedimento de médias estatísticas de Euler, enfatizando a obtenção dos modelos hidrodinâmicos A e B desenvolvidos no IIT/ANL. Realizou-se análise comparativa de correlações para transferência de quantidade de movimento na interface. Discutiu-se a formulação de condições de contorno apropriadas. As equações diferenciais parciais médias foram discretizadas em volumes de controle Eulerianos. As equações de continuidade foram resolvidas implicitamente. As equações de quantidade de movimento foram resolvidas através de um procedimento explícito-implícito. Foram desenvolvidas simulações numéricas para uma coluna ascendente típica de leitos fluidizados circulantes. Desenvolveu-se análise paramétrica da influência de vários aspectos físicos e matemáticos sobre o escoamento. Avaliou-se resultados de simulação através de metodologia de identificação e caracterização de estruturas coerentes. Estudou-se o efeito da função de arrasto na interface sobre os processos dinâmicos que caracterizam estas estruturas coerentes. Foram realizados estudos numéricos de turbulência a partir de resultados de simulação direta. Várias conclusões e recomendações para futuros trabalhos foram propostas com base nas análises realizadas. Foram apresentadas algumas considerações gerais relativas a aspectos críticos na modelagem e simulação com modelo das duas fases separadas. / Studies were carried out on modeling and numerical simulation of gas-solid two-phase flows in the riser of circulating fluidized beds using an Eulerian two-fluids model. The system of conservative partial differential governing equations was derived through a traditional procedure. Both phases were assumed as a continuum. The Euler averaging procedure was applied emphasizing the derivation of the so called hydrodynamic models A and B developed at IIT/ANL. A comparative analysis was performed among correlations for momentum transfer at the interface. The formulation of suitable boundary conditions was discussed. The average partial differential conservative equations were discretized on Eulerian control volumes. The continuity equations were solved implicitly. The momentum equations were solved through an explicit-implicit procedure. Numerical simulation was performed for a typical circulating fluidized bed riser. A parametric analysis was carried out regarding the influence on the flow of various physical and mathematical aspects. Results of simulation were evaluated through a methodology of identification and characterization of coherent structures. The effect of the interface drag function on dynamic features of those coherent structures was addressed. Numerical studies on turbulence were performed from results of direct simulation. Several conclusions and recommendations for future work were put forward on the basis of the performed analyses. Some general considerations were presented regarding critical features of modeling and simulation through Eulerian two-fluids models.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Daniel de Paris.pdf: 1546283 bytes, checksum: 247240811bb05711d01415950802a38f (MD5) Previous issue date: 2008-12-16 / Given the potential of Western Paraná region for the production of conventional soybeans, as well as the expansion of organic and transgenic soybeans and the wide availability of biochemical components such as proteins, polysaccharides, lipids, carbohydrates, minerals, vitamins, fiber, lecithin, and others, present in grain, it makes interesting the use as substrates for solid state fermentation (SSF). This process, although not so used industrially as the submerged fermentation (SFm) may be a viable alternative, because it has shown better results in productivity, especially in the cultivation of filamentous fungi and the production of enzymes. The aim of this study was to compare the production of various enzymes using the conventional soybeans, as transgenic and organic substrates by solid state fermentation, using different types of fungi. Were also the characterization of substrates used in fermentation process for the production of the enzymes, evaluation of growth curves of microorganisms and evaluation of optimum conditions for production of enzymes using factorial design. The conventional defatted soybean meal was used as substrate for comparison of enzyme production on raw soybean (grain). Using the fungi Aspergillus niger sp., fermentations were carried out for construction of growth curves of microorganisms and selection of the best conditions for production of the enzyme protease (type of soybean, fermentation of the medium moisture, pH, initial concentration of inoculum, diameter particle of the substrate and time of fermentation). After determining the optimum conditions, the fungi Aspergillus clavatus was used to carry out the fermentation under these conditions, where again the growth curves were constructed in order to compare the enzyme production of different types of fungi. It can by seen a wide variation in the production of different types of enzymes evaluated in this study, the conventional soybean with moisture of 50%, time of 144h of fermentation, concentration of initial inoculum of 4.106 spores/gdw and particle diameter of 0,6 mm the best conditions for production of protease enzyme. The pH of the medium indicated enzymatic activities at different levels, and the highest activities obtained in alkaline medium (pH 9,0). Subsequently, studies were performed to optimize the fermentation medium with the addition of nutrients and pH control, and construction of growth curves of the optimal point using the fungi Aspergillus casiellus, where you can see an increase in the production of protease for fermentation carried out with Aspergillus niger and Aspergillus clavatus. The results of studies showed that the best results were observed in the production of protease, amylase and invertase, and the interesting use of soybean as a substrate to obtain these enzymes by SSF. For the other enzymes, there was a low production using the soybean. / Dado o potencial regional do Oeste do Paraná para a produção de soja convencional, assim como a expansão das sojas orgânica e transgênica e também a ampla disponibilidade de componentes bioquímicos como proteínas, polissacarídeos, lipídios, carboidratos, minerais, vitaminas, fibras, lecitina, dentre outros, presentes no grão, torna-se interessante sua utilização como substratos para a fermentação em estado sólido (FES). Este processo, apesar de não ser tão utilizado industrialmente quanto à fermentação submersa (Fsm), pode ser uma alternativa viável, pois tem apresentado resultados superiores de produtividade, principalmente no cultivo de fungos filamentosos e na produção de enzimas. Assim, o objetivo deste trabalho foi o de comparar a produção de diferentes tipos de enzimas utilizando as sojas convencional, transgênica e orgânica como substratos, por fermentação em estado sólido, utilizando diferentes tipos de fungos. Foram feitas também, a caracterização dos substratos utilizados no processo de fermentação para a produção das enzimas amilase, protease, lipase, celulase e invertase, avaliação das curvas de crescimento dos microrganismos e avaliação das condições ótimas de produção das enzimas utilizando planejamento fatorial. O farelo de soja convencional desengordurado também foi utilizado como substrato, para comparação da produção enzimática em relação à soja bruta (grão). Com a utilização do fungo Aspergillus niger sp., foram realizadas fermentações para construção de curvas de crescimento do microrganismo e seleção das melhores condições de produção da enzima protease (tipo de soja, umidade do meio fermentativo, pH, concentração inicial de inóculo, diâmetro de partícula do substrato e tempo de fermentação). Após a determinação das condições ótimas, o fungo Aspergillus clavatus foi utilizado para a realização da fermentação sob tais condições, onde novamente foram construídas curvas de crescimento, com o intuito de comparar a produção enzimática dos diferentes tipos de fungos. Pode-se observar uma grande variação na produção dos diferentes tipos de enzimas avaliados neste trabalho, sendo a soja convencional com umidade de 50%, tempo de fermentação de 144h, concentração inicial do inóculo de 4.106 esporos/gms e diâmetro de partícula de 0,6 mm as melhores condições para a produção da enzima protease. O pH do meio indicou atividades enzimáticas em diferentes níveis, sendo as maiores atividades obtidas em meio alcalino (pH 9,0). Em seguida, foram realizados estudos de otimização do meio fermentativo com adição de nutrientes e controle de pH, e construção das curvas de crescimento no ponto ótimo utilizando o fungo Aspergillus casiellus, onde pode-se observar um aumento na produção da protease em relação às fermentações realizadas com Aspergillus niger e Aspergillus clavatus. Os resultados obtidos nos estudos mostraram que os melhores resultados foram observados na produção de protease, amilase e invertase, sendo interessante o uso da soja como substrato para a obtenção destas enzimas por FES. Para as demais enzimas, verificou-se uma baixa produção com a utilização da soja.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lexandra Novaki.pdf: 494663 bytes, checksum: dd065fb2df65e19ff5515118352e33a1 (MD5) Previous issue date: 2009-03-16 / The invertase, enzyme found in yeast, above all in the Sacharomyces cerevisiae species, invertebrate, vertebrate, green alga, bacteries, vegetal and fungus, is one of the principal accountable for sucrose hydrolysis to form the inverted syrup, is used by the food industry and pharmacy, in the hydrolyses of rafinose, inulin and gentianose. In the present work, the invertase was produced by Aspergillus casiellus through solid state fermentation, using the industrial waste of soy bran, during a period of 72 h at 25ºC. The enzyme extraction was done by shaking at 120 rpm to period of 1h. The extract obtained was filtered and stocked in freezer. The enzyme recovery was done throughout the protein precipitation with organic solvents, ammonium sulphate and thermal shock. The invertase purification was carried-out in anion-exchange chromatography DEAE-cellulose. It was characterized the enzyme activity of fermented material, the stability relationship to temperature and pH, optimum temperature and pH, effect of the presence of some ions, chelating, redutors agents and detergents, beyond the neutral carbohydrate content determination and specificity to the substrate. The specific enzyme activity was 1029,75 U/mg after the period of 72h of fermentation using soybean bran as substrate. The precipitation with ammonium sulphate and solvents was less efficient than thermal shock for the invertase recovery. The enzyme was purified through thermal shock and anion-exchange chromatography in DEAE-cellulose with a purification factor of 30,30 fold and a yield of 42,70%. The electrophoretic analyses demonstrated that the studied invertase presents molar mass around 25.5 kDa. After submitted to the purification steps, the enzyme showed optimum pH 4.0 and temperature 70ºC. In relation to the stability, after 24 hours of incubation at pH 4.0, the invertase maintained 50% of residual activity. The invertase showed thermalstability at 60 70ºC not arrive the half-life time in 240 minutes was observed 40% of the catalytic capacity remained. In temperatures of 75-85ºC, 40% of residual activity were maintained after 4h of incubation. The partially purified invertase didn´t need metallic ions for catalytic activity, but the presence of Al3+ and Cu+ improved the activity, and Sn2+ challenged decrease in the activity. Sugar content corresponded to 36.57% of total mass protein. The invertase of A. casiellus demonstrated specificity to sucrose. For purification of the invertase of Aspergillus casiellus, induced through soybean bran, were needed 2 steps made up anion-exchange chromatography DEAE-cellulose, which turn the process practible and with few time despended relationship to the others process. The use of agroindustrial waste to obtain invertase is becoming an instrument to development of clean technology, converting the waste in a valuable product. / A invertase, enzima encontrada em leveduras, sobretudo na espécie Sacharomyces cerevisiae, invertebrados, vertebrados, algas verdes, bactérias, vegetais e fungos, é uma das principais responsáveis pela hidrólise da sacarose para a formação de açúcar invertido e é utilizada por indústrias alimentícias e farmacêuticas, na hidrólise da rafinose, inulina e gentianose. No presente trabalho objetivou-se a purificação e caracterização parcial da invertase, obtida por fermentação em estado sólido. A invertase foi produzida por Aspergillus casiellus utilizando como substrato farelo de soja por um período de 72 a 220h, a 25 ºC. A extração das enzimas foi feita utilizando shaker a 120 rpm por um período de 1h. O extrato obtido foi filtrado e estocado em freezer. A recuperação da enzima invertase foi feita através de precipitação das proteínas com solventes orgânicos, sulfato de amônio e através de choque térmico. A purificação da invertase foi conduzida em coluna de DEAE-celulose. Foram caracterizados atividade enzimática do material fermentado, a estabilidade quanto à temperatura e ao pH, temperatura e pH ótimos, efeito da presença de íons, quelantes, agentes redutores e detergentes, além da determinação de carboidratos neutros e especificidade ao substrato. A atividade específica do extrato bruto foi de 1029,75 após um período de 72h de fermentação usando o farelo de soja como substrato. A recuperação por precipitação por sulfato de amônio e solventes foi menos eficiente que um choque térmico para a recuperação da invertase do extrato bruto. A enzima foi parcialmente purificada através de precipitação por choque térmico (utilizando sobrenadante) e cromatografia de troca aniônica em DEAE-celulose com um fator de purificação de 30,30 vezes e rendimento de 42,70%. As análises eletroforéticas estimaram a massa molecular da invertase estudada em torno de 25,5 kDa. Após ser submetida às etapas de purificação, a enzima manteve as condições ótimas de pH 4,0 e de temperatura 70 ºC. Após 24 horas de incubação em pH 4,0, a invertase homogênea manteve 50% de atividade enzimática residual. A invertase demonstrou termoresistência em temperaturas de 60 a 70ºC não atingindo o tempo de meia vida em 240 minutos. Nas temperaturas de 75 a 80ºC foram mantidas aproximadamente 40% da atividade residual após 4 horas de incubação. A invertase parcialmente purificada não demonstrou a necessidade de íons metálicos para a ativação catalítica, mas a presença de íons Al3+ e Cu+ provocaram aumento da atividade, enquanto que Sn2+ diminuiu a atividade catalítica. O conteúdo de carboidratos corresponde a 36,57% da massa total de proteína. A invertase do A. casiellus demonstrou ser especificidade à sacarose. Para a purificação da invertase de Aspergillus casiellus, induzido por farelo de soja, foram necessários 2 passos constituídos de colunas cromatográficas de troca-iônica DEAE-Celulose, o que torna o processo viável e com tempo despendido em relação a outros processos. O uso de resíduo agroindustrial para obtenção da invertase torna-se uma ferramenta para o desenvolvimento de tecnologias limpas, convertendo o resíduo em questão em um produto de maior valor agregado.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabiano Bisinella Scheufele.pdf: 1716907 bytes, checksum: fee6288858ac3d92f0d2e7f9f8d02ba2 (MD5) Previous issue date: 2012-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Lignocellulosic biomass has high yields of cellulose which can be hydrolyzed to fermentable carbohydrates. Global generation of agro-industrial wastes grows simultaneously with the sector development resulting at the accumulation of lignocellulosic residues leading environmental pollution and loss of potential materials for the bioconversion to a wide range of high added value products, such as biofuels. Recently, the search of renewable sources of energy has grown, due to the depleting of fossil fuels, increasing the possibility at the conversion of the lignocellulosic biomass via hydrolytic enzymes. The aim of this work was evaluate cellulases production by lignocellulolytic fungi from the Amazonic biome aiming at the bioconversion of the agro-industrial residues. Submerged and solid-state fermentations were performed to select the microorganism with superior cellulase productive capacity. The influence of parameters such as pH, surfactant induction (Tween 80), aeration and agitation, besides the alkaline oxidative treatment of the sugarcane bagasse. Statistical design were carried out to estimate the influence of the moisture and the initial pH at cellulases production by solid-state fermentation. Trichoderma sp. and Aspergillus niger performed the best production of enzymes, where the highest yields of total cellulase were obtained by agitated submerged fermentation with sugarcane bagasse pretreated with H2O2 (1%) reaching 0.265 U.mL-1 (12.915 U.g-1) by Trichoderma sp. at the sugarcane bagasse, and 0.155 U.mL-1 (7.549 U.g-1) by Aspergillus niger. Through solid state fermentations with the pretreated sugarcane bagasse the influence of initial pH and the moisture were evaluated by statistical design. In the case of the Trichoderma sp. both parameters were significant at the cellulase production, as well as the synergistic interaction, within the confidence interval of 95%, yielding 0.167 U.mL-1 (2.695 U.g-1), at the pH 7.0 and 1:9 solid-liquid ratio. For Aspergillus niger only pH was significant and the cellulase content obtained was 0.098 U.mL-1 (1.695 U.g-1) at pH 7.0. Finally, a cellulase produced by Trichoderma sp. at solid state fermentation and a commercial enzyme were used at enzymatic hydrolysis tests. The parameters hydrolysis time, enzyme dilution, concentration of Tween 80 and solid-liquid ratio of sugarcane bagasse were evaluated. The significant variables were then optimized by a central composite rotational design. The strain of Trichoderma sp. from the Amazon biome showed potential at the cellulase production and the treated sugarcane bagasse was a fine substrate for the enzymatic production. / A biomassa lignocelulósica contêm altos teores de celulose e outros polissacarídeos em sua constituição química, podendo ser hidrolisados em açúcares fermentescíveis. A geração de resíduos agroindustriais anual tem crescido resultando no acúmulo de resíduos que contribuem para a poluição do meio ambiente e na perda de materiais que possuem potencial na bioconversão a produtos de alto valor agregado, como por exemplo, biocombustíveis. Recentemente, há a necessidade de fontes energéticas de origem renovável, devido à diminuição dos combustíveis fósseis, viabilizando a conversão das biomassas lignocelulósicas via enzimas hidrolíticas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de enzimas celulases por fungos lignocelulolíticos provenientes do bioma amazônico visando a bioconversão de resíduos agroindustriais. Diferentes fermentações foram realizadas, tanto em meio submerso quanto em estado sólido, através das quais selecionou-se os micro-organismos com melhor capacidade produtiva de celulases. Estudou-se a influência de parâmetros como pH, utilização de surfactante como indutor (Tween 80), aeração e agitação, além do tratamento alcalino oxidativo do bagaço de cana. Os micro-organismos que apresentaram melhor desempenho na produção das enzimas foram o Trichoderma sp. e o Aspergillus niger, sendo que os maiores níveis de celulase total foram obtidos por fermentação submersa nos ensaios agitados com bagaço de cana pré-tratado com H2O2 (1%), com 0,265 U.mL-1 (12,915 U.g-1) pelo Trichoderma sp., e 0,155 U.mL-1 (7,549 U.g-1) com Aspergillus niger. A partir de fermentações em estado sólido com o bagaço de cana pré-tratado avaliou-se a influência dos parâmetros pH inicial e umidade por planejamentos experimentais, verificando-se que para o Trichoderma sp. ambos os parâmetros, bem como a interação sinergética entre si, foram significativos dentro do intervalo de confiança de 95%, obtendo-se 0,167 U.mL-1 (2,695 U.g-1) no pH 7,0 e relação sólido-líquido 1:9. No caso do Aspergillus niger apenas o pH foi significativo e o teor de celulase obtido foi de 0,098 U.mL-1 (1,695 U.g-1) para um pH 7,0. Finalmente, a partir de uma celulase produzida por fermentação em estado sólido do Trichoderma sp. e uma enzima comercial foi realizada a avaliação da influência dos parâmetros tempo de hidrólise, diluição da enzima, concentração de Tween 80 e razão sólido-líquido do bagaço de cana sobre a hidrólise do mesmo. As variáveis significativas foram, posteriormente, otimizadas por um delineamento composto central rotacional. A cepa Trichoderma sp. proveniente do bioma amazônico apresentou potencial na produção de celulases e o o bagaço de cana submetido ao tratamento alcalino oxidativo apresentou-se como um bom substrato para a produção enzimática.

Os consórcios são conhecidos pelo aumento da capacidade de realização que confere aos participantes, e maior eficiência no uso dos recursos disponíveis, o que auxiliaria os pequenos governos locais para solucionar a escassez de recursos. Este trabalho apresenta o estudo do sistema consorciado intermunicipal para destinação dos resíduos sólidos urbanos, para auxiliar os municípios de pequeno porte na solução da inadequada destinação do lixo, responsáveis por constantes impactos ambientais. Os estudos foram realizados através de análises de custos com enfoque logístico, no nível estratégico de localização de facilidades e roteirização e programação da frota. Os estudos foram possíveis, com o auxílio do software TransCAD, uma ferramenta de Sistema de Informações Geográficas. Através do TransCAD, foi realizado a localização dos aterros sanitários, obedecendo-se as restrições impostas, e a roteirização da frota de veículos, que levassem ao menor custo logístico. Para se chegar à situação de menor custo, diversas configurações foram consideradas, nas quais foram variados o número de aterros que atendem os municípios, e a presença ou não de estações de transferência de resíduos. O método desenvolvido promoveu a análise de custos da implantação e operação do sistema consorciado, que consiste desde a coleta de resí-duos, até a disposição final em aterros sanitários. Os resultados deste trabalho comprovaram quantitativamente que o consórcio é mais eficiente do que a solução isolada para cada município. / The consortium are known by the growth of the accomplishment capacity that grants to the participants, and larger efficiency in the use of the available resources, what would aid the small local governments to solve the lack of resources. This work presents the study of the intermunicipal consortium system for the destination of the urban solid waste, to aid the small cities to solve the inadequate destination of the waste, responsible for constant environmental damages. The studies were developed through the costs analysis with logistics focus, on the strategic level of facilities location and the vehicle routing. The studies were possible with the aid of the software TransCAD, a tool of Geographical Information System. Through the TransCAD, being obeyed the imposed restrictions, the location of the sanitary landfill was made, and vehicles routing, to take to the lowest logistics cost. To reach the situation of lowest cost, several configurations were considered, in which the number of sanitary landfill for the cities were varied, and the inclusion or not the solid waste transfer stations. The developed method promoted the cost analysis of the implantation and operation of the consortium system, from the waste collection, until the final disposition in sanitary landfills. The results of this work proved quantitatively that the consortium is more efficient than the isolated solution for each city.

A luminescência persistente é um fenômeno em que o material emite radiação de segundos a várias horas após cessada a irradiação (luz, radiação UV, feixe de elétrons, etc.). No entanto, os mecanismos que geram o fenômeno da luminescência persistente ainda não são totalmente estabelecidos. Neste trabalho os materiais Lu2O3:TR3+,M (TR,M: Pr,HfIV; Eu, Ca2+ ou Tb,Ca2+) foram preparados pelo método de estado-sólido assistido por micro-ondas (MASS) e comparados com aqueles sintetizados pelo método cerâmico. As vantagens do método MASS incluem curto tempo de processamento, aquecimento dielétrico seletivo, baixo consumo de energia e uso de equipamentos de baixo custo (forno micro-ondas doméstico), muitas vezes produzindo produtos de alta pureza e alto rendimento. Os materiais foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia de absorção na região do infravermelho (IR), espectroscopia Raman, difração de raios X método do pó (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), X-ray absorption near edge structure (XANES), Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS), X-ray Excited Optical Luminescence (XEOL), espectroscopia de fotoluminescência na região do UV-Visível, espectroscopia de fotoluminescência na região do UV-UV vácuo e termoluminescência (TL). Os fósforos Lu2O3:TR3+,M (TR,M: Pr,HfIV; Eu, Ca2+ ou Tb,Ca2+) foram preparados em um curto período de tempo (22-26 min) pelo método MASS utilizando forno micro-ondas doméstico, carvão ativado como susceptor, fluxos (H3BO3 ou Na2CO3) e sem a aplicação de gases. Todos materiais preparados com fluxo de H3BO3 exibem impurezas de LuBO3 que foram quantificadas por refinamento Rietveld. Os fluxos e os dopantes não alteraram consideravelmente a estrutura cristalina da matriz C-Lu2O3. As micrografias MEV sugerem que o fluxo de Na2CO3 e os precursores nitratos geram partículas de Lu2O3 com tamanho menor devido a evolução de gases provenientes da decomposição destes compostos. Por outro lado, quando é usado óxidos como precursores os materiais apresentam maiores tamanhos de partícula e na presença de H3BO3 leva a maior agregação. Os dados de XANES indicam que houve completa redução do íon TbIV &#8594 Tb3+ e parcial do PrIV &#8594 Pr3+, devido ao uso de carvão ativado que gera CO(g) durante o tratamento térmico. Os espectros da luminescência persistente indicam emissões nas regiões do vermelho/NIR, vermelho alaranjado e verde atribuídas as transições 4fN &#8594 4fN características dos íons Pr3+, Eu3+ e Tb3+, respectivamente. As diferenças entre os espectros registrados sob excitação UV e após cessada a irradiação podem ser explicadas pela emissão da luminescência persistente predominante dos íons TR3+ no sítio S6 do que no C2. Além disso, a co-dopagem aliovalente com os íons HfIV e Ca2+ aumentam a intensidade e duração da luminescência persistente. Isto ocorre através da geração de armadilhas provenientes dos dois co-dopantes nos sítios de Lu3+ e por defeitos produzidos na compensação de carga. Os materiais fotônicos preparados pelo método MASS com fluxo de H3BO3 apresentam maior intensidade e duração da luminescência persistente comparados aos preparados pelo método cerâmico ou sem a presença de H3BO3. Os mecanismos da luminescência persistente foram desenvolvidos através de princípios similares baseados nos dados experimentais da energia do band gap, posição dos níveis de energia dos íons TR3+/2+ na matriz e energia das armadilhas. Isto confirma a solidez da interpretação dos dados experimentais dos materiais Lu2O3:TR3+,M exibindo luminescência persistentes e encoraja a expansão de modelos similares para outros materiais apresentando esse fenômeno. Os fósforos Lu2O3:Pr3+,HfIV,Lu2O3:Eu3+(,Ca2+) e Lu2O3:Tb3+,Ca2+) apresentaram sintonização de cores de emissão tanto para o fenômeno da fotoluminescência como da luminescência persistente, podendo atuar como bons candidatos nas aplicações de bioimageamento ou sensibilizadores de células solares. / Persistent luminescence is a phenomenon where the material emits radiation from seconds to several hours after cessation of irradiation (light, UV radiation, electron beam, etc.). The persistent luminescence mechanisms are not entirely established, however. In this work, the materials Lu2O3:TR3+,M (TR,M: PrHfIV; Eu, Ca2+ or Tb,Ca2+) were prepared by MASS method as well as compared to these materials synthetized by ceramic method. The advantages of MASS method include short processing time, selective dielectric heating, low energy consumption and use of inexpensive equipment (domestic microwave oven), often affording high-purity and high-yield products. The materials were characterized by Infrared absorption spectroscopy (IR), Raman spectroscopy, X-ray powder diffraction (XPD), Scanning electron microscopy (SEM), X-ray absorption near edge structure (XANES), Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS), X-ray excited optical luminescence (XEOL), photoluminescence spectroscopy in the UV-Visible range, photoluminescence spectroscopy in the UV-UV vacuum region and thermoluminescence (TL). The phosphorsLu2O3:TR3+,M (TR,M: Pr,HfIV; Eu, Ca2+ or Tb,Ca2+) were rapidly (22-26 min) and successfully prepared by MASS method using a domestic microwave oven, carbon as susceptor, fluxes (H3BO3 or Na2CO3) and without special gases application. All materials prepared with H3BO3 flux exhibit LuBO3 impurities that were quantified by Rietveld refinement. The flux and dopants does not considerably affect the crystalline structure of the C-Lu2O3 host matrix. Scanning electron micrographs suggest that Na2CO3 flux and nitrates precursors produce Lu2O3 particles of small size due to the gases evolution from the decomposition of these compounds. On the other hand, the materials prepared from oxides precursors have particles of large size and H3BO3 flux induces particle xi aggregation. The carbon used as the susceptor generates CO gas, leading to complete reduction of TbIV to Tb3+ and partial conversion of PrIV to Pr3+ present in the Tb4O7 and Pr6O11 precursors, as indicated by XANES. Persistent luminescence spectra of the materials show emission in the red/NIR, reddish orange and green ranges assigned to the 4fN &#8594 4fN transitions characteristics of Pr3+, Eu3+ and Tb3+ ions, respectively. Differences between the spectra recorded under UV excitation and after ceased the irradiation can be explained by the predominant persistent luminescence emission of TR3+ ion in the S6 site rather than TR3+ in the C2 site. In addition, inclusion of HfIV and Ca2+ codopants in the Lu2O3 host increases the emission intensity and duration of persistent luminescence due to generation of traps caused by charge compensation in the lattice as well as these metal ions in the Lu3+ sites. The photonic materials prepared by MASS method with H3BO3 flux show higher persistent luminescence performance than those prepared by the ceramic method or MASS without flux. The persistent luminescence mechanisms were developed through similar principles based on experimental data of band gap energy, energy level positions of TR3+/2+ ions in the host and traps energy. This similarity confirms the consistency of the interpretation of experimental data for the Lu2O3:TR3+,M materials and encourages the expansion of similar models for other persistent luminescence materials. Color tuning of persistent luminescence in Lu2O3:TR3+,M (TR,M: Pr,HfIV; Eu,Ca2+ or Tb,Ca2+) provides potential applications in bioimaging as well as in solar cell sensitizers.

A precipitação e cristalização de proteínas são operações unitárias amplamente utilizadas na indústria biotecnológica. A formação de precipitado nestas operações é muitas vezes atingida por meio da adição de um sal que diminui a solubilidade da proteína, ou seja, o chamado fenômeno de saltingout. A principal informação para o estudo da precipitação e da cristalização é o diagrama de fases, em que a solubilidade da proteína é apresentada em função das variáveis do sistema (temperatura, pH, concentração de sal). Outra medida importante é o segundo coeficiente virial, que é uma medida indireta da interação intermolecular. A combinação de ambas as informações é fundamental para a identificação das condições em que fases cristalina ou amorfa são obtidas. O equilíbrio sólido-líquido da lisozima de clara de ovo de galinha em soluções aquosas contendo sais biodegradáveis (succinato de sódio, citrato de sódio e tartarato de sódio) foi estudado por meio da determinação da solubilidade da proteína e do segundo coeficiente virial em função da força iônica. Os dados experimentais do segundo coeficiente virial em função da força iônica foram medidos por meio de cromatografia de autointeração. Estes dados foram correlacionados por modelos apropriados. As informações de solubilidade e do segundo coeficiente virial da proteína foram combinadas para gerar condições experimentais adequadas na identificação da janela de cristalização, i.e., as condições em que uma fase cristalina é obtida. Uma matriz do tipo placa de cultivo foi usada para os experimentos de cristalização. Os resultados experimentais mostraram que as regiões das fases cristalina e amorfa no diagrama de fases são funções simultâneas do segundo coeficiente virial, como parâmetro termodinâmico, e da supersaturação, como parâmetro cinético. Os três sais foram capazes de induzir o efeito salting-out, sendo o succinato de sódio o sal mais eficaz na diminuição da solubilidade da lisozima, seguido pelo tartarato de sódio e pelo citrato de sódio. No caso da lisozima, cristais foram obtidos em soluções de succinato de sódio e tartarato de sódio, e as condições nas quais a fase cristalina é formada foram identificadas; no entanto, para o citrato de sódio somente fase amorfa foi observada. Em conjunto, estes resultados mostram que estes sais biodegradáveis são agentes precipitantes promissores. / The precipitation and crystallization of proteins are unit operations widely used in the biotechnology industry. The formation of a solid phase in these operations is often achieved by adding a salt that lowers the protein solubility, the so-called salting-out phenomenon. The key information to study precipitation or crystallization is the phase diagram, in which the solubility of a protein is presented as a function of system variables (temperature, pH, salt concentration). Another important parameter is the second virial coefficient, which is an indirect measure of intermolecular interactions. The combination of both kinds of information is fundamental to identify the conditions in which crystal and amorphous phases can be formed. The solid-liquid equilibrium of hen egg-white lysozyme in aqueous solutions containing biodegradable salts, viz., sodium citrate, sodium tartrate and sodium succinate, was studied by determining both the protein solubility and the second virial coefficient as a function of ionic strength. Experimental data for second viral coefficient as a function of ionic strength were obtained through self-iteration chromatography. These data were correlated by appropriate models. The protein solubility and the second virial coefficient information were combined to generate adequate experimental conditions to identify the so-called crystallization slot, i.e., the conditions in which a crystalline solid phase is obtained. A plate matrix disposition was used for the crystallization experiments. The experimental results show that the crystal and amorphous regions in the phase diagram depend simultaneously on the second virial coefficient, as a thermodynamic parameter, and on the supersaturation ratio, as a kinetic parameter. All these salts were able to induce salting-out, being sodium succinate the most effective one in decreasing lysozyme solubility, followed by sodium tartrate and sodium citrate. For lysozyme in sodium succinate and sodium tartrate solutions, the conditions for which a crystal phase is formed were identified; however, for sodium citrate only amorphous solid phases were observed.! Overall, these results show that these biodegradable salts are promising precipitating agents.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-03T12:39:45Z No. of bitstreams: 1 claudiorobertobarbosasimoesrodrigues.pdf: 5762936 bytes, checksum: 8a7ae73391a9d56af3c18605a924763d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-02T13:21:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 claudiorobertobarbosasimoesrodrigues.pdf: 5762936 bytes, checksum: 8a7ae73391a9d56af3c18605a924763d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-02T13:21:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 claudiorobertobarbosasimoesrodrigues.pdf: 5762936 bytes, checksum: 8a7ae73391a9d56af3c18605a924763d (MD5) Previous issue date: 2012-12-17 / No intuito de aportar contribuições ao uso de diodos emissores de luz (ou LEDs, do inglês Light Emmiting Diodes) em sistemas de iluminação pública, cobrindo lacunas existentes no cenário nacional, este trabalho traz uma ampla análise sobre este tema. São apresentados conceitos básicos da fotometria clássica e um estudo sobre adaptações da fotometria para baixos níveis de luminância, que é a condição observada nas vias públicas durante o período noturno. Propõe-se a utilização de métricas escotópicas em sistemas de iluminação pública, uma vez que estas melhor representam a real sensação visual (se comparadas às métricas clássicas – fotópicas) nas condições de iluminamento típicas observadas nestes sistemas. Aspectos gerais da iluminação pública e um histórico da evolução do sistema nacional são brevemente apresentados bem como uma discussão sobre a situação atual deste sistema e das tecnologias utilizadas. O trabalho traz também um estudo sobre características ópticas, elétricas e mecânicas dos LEDs e uma análise dos diferentes tipos de LEDs brancos mais utilizados (HB – High Brightness – e HP – High Power – LEDs). Algumas normas e recomendações aplicáveis à utilização de LEDs em iluminação pública são analisadas e discutidas, com o intuito de se investigar lacunas ainda não cobertas pela normatização existente. Análises de resultados de ensaios de laboratório e de campo, inéditos no país, realizados com alguns modelos de luminárias LED para iluminação pública disponíveis no mercado, são também apresentadas. Um estudo sobre acionamento de LEDs é realizado, abordando técnicas de equalização de corrente entre arranjos série de LEDs associados em paralelo e diferentes tipos de circuitos de acionamento para LEDs. São propostas, analisadas e implementadas uma estrutura inédita de baixo custo para a equalização de corrente e um circuito para o acionamento de LEDs baseado na integração de dois conversores cc cc não isolados. A topologia de dois estágios proposta é composta por um conversor boost no primeiro estágio, utilizado para a correção do fator de potência e por um conversor buck no segundo estágio, utilizado para o controle da corrente nos LEDs. Por fim, o acompanhamento da implantação e do desempenho, ao longo de dez meses, do projeto piloto de iluminação pública empregando LEDs instalado no anel viário da Faculdade de Engenharia da UFJF é apresentado. / In order to present contributions to the use of light emitting diodes (LEDs) in public lighting systems, covering gaps on the national scenario, this work encompasses abroad analysis related to this issue. Basic concepts of classical photometry are presented and so a study of photometry’s adaptations for low luminance levels. It is proposed the use of scotopic metrics for street lighting systems, since they can better represent the actual visual sensation (when compared to the classical one – photopic metrics) on its typical nighty conditions. General aspects of street lighting and the history of the national’s public lighting system are briefly presented as well as a discussion about the current situation of the Brazilian system and technologies adopted. The work also brings a study of mechanical, electrical and optical characteristics of LEDs and an analysis of the two different types of commonly used white LEDs (HB – High Brightness – and HP – High Power - LEDs). Some standards and recommendations related to the use of LEDs in street lighting are analyzed and criticized, with the aim of show some gaps not yet covered by the existent standards. An unprecedented analysis regarding laboratory and field test benchmarking, taken for some luminaires available in commerce, is also presented. A study of LED driving is presented, covering equalization techniques for parallel LEDs strings and different types of LED driving circuits. It was proposed, analyzed and implemented a novel and low cost structure for current equalization and an LED driver, based on the integration of two non-isolated dc dc converters. This proposed two stages topology is composed by a boost converter, on the first stage, employed to the power factor correction and a buck converter, on the second stage, to control the LED’s current. Finally, the process of monitoring the installation and the performance, during ten months, of the LEDs public lighting pilot project, on the roadway belt of Engineering Faculty of UFJF is presented.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-07-03T11:17:42Z No. of bitstreams: 1 mateusfreitasbraga.pdf: 1732565 bytes, checksum: f8ebb1cc4fe4d9ecbd9cc50ba3eb3f2a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T21:17:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mateusfreitasbraga.pdf: 1732565 bytes, checksum: f8ebb1cc4fe4d9ecbd9cc50ba3eb3f2a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T21:17:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mateusfreitasbraga.pdf: 1732565 bytes, checksum: f8ebb1cc4fe4d9ecbd9cc50ba3eb3f2a (MD5) Previous issue date: 2017-03-20 / Cresce a cada dia o n úmero de cargas não lineares conectadas aos diversos sistemas el étricos, seja em ní vel de transmissão ou distribui ção. Como consequência desse crescimento, e possí vel encontrar casos de consumidores enfrentando problemas relacionados a desarmes de disjuntores e sobreaquecimento de condutores, entre outros efeitos indesejados. Tomando um desses casos como base para este estudo, esta disserta ção tem o objetivo de avaliar e propor uma solu ção para uma rede monof asica real, que possivelmente e comum a outros consumidores. A carga monof ásica composta por lumin árias a LED (t picas cargas não lineares) e cargas indutivas se apresenta aos terminais da fonte com um comportamento de elevado conte udo harmônico (THD) de corrente e baixo fator de potência. Essa condi ção adversa pode ser mitigada de diversas maneiras, como por exemplo pela a ção de um fi ltro passivo,fi ltro ativo ou ainda fi ltro h brido (o qual e composto por uma combina ção dos dois primeiros). Ser a proposto nesta disserta ção uma metodologia de projeto relacionada a aplica ção de um fi ltro hi brido monof ásico visando corrigir o fator de potência e reduzir o conte udo harmônico de corrente presente na fonte, tomando como base as caracterí sticas do sistema avaliado em uma ind ústria gr áfi ca t ípica. Serão investigadas algumas con gura ções de filtros com o objetivo de mitigar problemas de Qualidade de Energia El étrica. Como consequência, ser a desenvolvida a an álise matem atica da topologia adotada e o projeto do controlador, baseado em um controlador proporcional-ressonante e na Teoria p-q Monof asica. A veri ca ção da solu ção proposta e sustentada pelos resultados de simula ção obtidos via software PSIM. / The amount of non-linear loads connected to the various electrical systems grows on a daily basis, regardless those loads are tied to a transmission or distribution bar. As a consequence of this growth, it is possible to nd cases of consumers facing problems such as tripping of breakers and cables overheating, among other undesired e ects. Taking one of these cases as the focus of this study, this dissertation aims to evaluate and propose a solution to a real single-phase system, which could be considered similar to other consumers. The single-phase load composed of LED luminaires (typical non-linear load) and inductive loads presents high THD and low power factor behavior at source terminals. This condition can be mitigated by using some well-known techniques, such as passive lters, active lters or hybrid lters, (which are composed by the combination of the former two). This Master document Thesis proposes a design methodology of a single-phase hybrid lter aiming power factor correction and reduction of the harmonic content of the current delivered by the AC power supply when feeding a typical printing factory. It will be reviewed and discussed some possible lter con gurations aimed to solve the case under evaluation. It is also included the mathematical analysis of the proposed topology, along with the design of the control system of the inverter. The Single-Phase p-q Theory is reviewed in order to design the control. The closed-loop control is desinged by a proportional-resonant compensator. Simulation results, by employing the PSIM software, are provided aiming to validate the solution proposed.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-08-22T16:13:10Z No. of bitstreams: 1 miguelgontijosiqueirapalmieri.pdf: 16600771 bytes, checksum: 1474cea0351558e2cfb2fcb3834f5ff7 (MD5) / Rejected by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br), reason: on 2017-08-24T11:35:30Z (GMT) / Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-08-24T13:34:54Z No. of bitstreams: 0 / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-30T12:31:36Z (GMT) No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-08-30T12:31:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2017-02-03 / O café verde é conhecido principalmente por suas propriedades antioxidantes e antibacterianas. Compostos fenólicos como os ácidos clorogênicos, que são formados através de ácidos hidroxicinâmicos (ácidos cafeico, ferúlico e outros) ligados ao ácido quínico, estão presentes em grandes quantidades e têm sido reconhecidos como antioxidantes naturais. Entretanto, os ácidos hidroxicinâmicos são encontrados principalmente na forma esterificada com ácidos orgânicos, açúcares, lipídeos e covalentemente ligados a parede celular, o que reduz sua biodisponibilidade. Diante disso, o objetivo deste estudo foi realizar a biotransformação da farinha de café verde utilizando o fungo Aspergillus oryzae (CCDCA102604) visando o aumento da atividade antioxidante. A farinha de café verde foi fermentada em estado sólido usando o fungo Aspergillus oryzae a 25 °C por 24, 48 e 72 horas. Após a fermentação os compostos fenólicos foram extraídos utilizando uma solução hidroetanólica. A atividade antioxidante dos extratos foi avaliada pelos métodos DPIDI-1• (2,2-difenil-1-picril-hidrazila) e poder redutor e a determinação dos teores de fenólicos totais foi realizada utilizando o método de Folin-ciocateu. Foi realizada também a quantificação de ácido clorogênico (5-ACQ), ácido cafeico e cafeína nos extratos utilizando a cromatografia líquida de alta eficiência. De acordo com os resultados ocorreu um aumento significativo de 115,7% e 66,4% da atividade antioxidante dos extratos de farinha de café verde fermentados por 24 horas em relação ao extrato de café não fermentado, determinada pelos métodos DPPI-1• e poder redutor, respectivamente. Além disso, o processo de fermentação pelo fungo A. oryzae durante 24 horas também promoveu um aumento de 68,6% na concentração de compostos fenólicos em relação aos extratos não fermentados. Os extratos fermentados por 24 horas apresentaram um aumento significativo nos teores de ácido clorogênico e ácido cafeico quando comparados aos extratos não biotransformados. O aumento da atividade antioxidante não foi observado nos extratos fermentados por 48 e 72 horas. Os resultados deste estudo demostraram que o processo de biotransformação é uma estratégia para a obtenção de um extrato enriquecido de compostos antioxidantes em suas formas livres com potencial aplicação nas indústrias alimentícias, de suplementos alimentares e cosmética. / Green coffee is known mainly for its antioxidant and antibacterial properties. Phenolic compounds such as chlorogenic acids, which are formed through hydroxycinnamic acids (caffeic, ferulic and other acids) linked to quinic acid, are present in large quantities in green coffee and have been recognized as natural antioxidants. However, hydroxycinnamic acids are found mainly in the esterified form with organic acids, sugars, lipids and are covalently bound to the cell wall, which reduces their bioavailability. Therefore, the objective of this study was to perform the biotransformation of the green coffee flour using the Aspergillus oryzae fungus aimed at increasing the antioxidant activity. The green coffee flour was fermented in solid state using the fungus Aspergillus oryzae (CCDCA102604) at 25 °C for 24, 48 and 72 hours and after fermentation the phenolic compounds were extracted using a hydroethanolic solution. The antioxidant activity of the extracts was evaluated by the DPPH• and reducing power methods, and the determination of total phenolic contents was performed using Folin-ciocateu method. Quantification of chlorogenic acid (5-ACQ), caffeic acid and caffeine in the extracts was also performed using high performance liquid chromatography. The results showed a significant increase of 115.7% and 66.4% of the antioxidant activity of the green coffee flour extracts fermented for 24 hours in relation to the unfermented coffee extract, measured by the DPPI-1• and reducing power methods, respectively. In addition, the fermentation process by the A. oryzae fungus for 24 hours also promoted a 68.6% increase in the content of phenolic compounds in relation to the unfermented extracts. The extracts fermented for 24 hours showed an increase in the content of chlorogenic acid and caffeic acid when compared to the non-biotransformed extracts. The increase in antioxidant activity was not observed in the extracts fermented for 48 and 72 hours. The results of this study showed the biotransformation process as a strategy to obtain an enriched extract of antioxidant compounds in their free forms with potential application in the food, supplementation and cosmetic industries.