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Entropias generalizadas e os fundamentos estatísticos da termodinâmica

Mendes, Fábio Macêdo 04 1900 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2006. / Submitted by leandro spinola (l.spinolafla@gmail.com) on 2009-11-17T17:17:46Z No. of bitstreams: 1 FábioMacêdoMendes.doc: 754688 bytes, checksum: a319a1b3ed09a4a5ade0e96b65b15db5 (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2009-11-17T18:18:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FábioMacêdoMendes.doc: 754688 bytes, checksum: a319a1b3ed09a4a5ade0e96b65b15db5 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-17T18:18:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FábioMacêdoMendes.doc: 754688 bytes, checksum: a319a1b3ed09a4a5ade0e96b65b15db5 (MD5) Previous issue date: 2006-04 / Estudo sobre os fundamentos estatísticos da termodinâmica com ênfase na fórmula da entropia de Boltzmann e os métodos de contagem também introduzidos por ele. Ao adotar umponto de vistamoderno sobre o significado das probabilidades, a termodinâmica segue, com pouquíssimas adições e de maneira bastante geral, apenas da identificação S(X) = ln P(X). Ao enfatizar o modelo estatístico em oposição a leis da física, nossa apresentação não fica restrita ao equilíbrio e nem a fórmulas predeterminadas para a entropia. Seguindo este quadro conceitual unificado, esboçamos um formalismo de não-equilíbrio bastante incipiente e introduzimos o conceito de entropia generalizada de maneira bastante natural, onde vemos que a forma usual decorre de uma hipótese com algum apelo físico, mas estritamente desnecessária. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / An study on the statistical foundations of thermodynamicswhich emphasizes Boltzmann’s counting procedures and entropy formula. Once one adopt a modern point of view regarding themeaning of probabilities, thermodynamics follows, with very fewadditions and in a very general fashion, just from the identification S(X) = k ln P(X). By choosing to focus on the statistical model instead of physical law, our description isn’t stuck to equilibrium situations and neither to predefined entropy formulas. A seminal non-equilibriumformalismis presented and the concept of generalized entropies follows on a very natural fashion where the usual formula is implied by an hypothesis with some physical appeal, but strictly unnecessary.
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Estudo teórico de propriedades moleculares e termodinâmicas do tetrahidrofurano e do tetrahidropirano

Silva, Larissa Tunes January 2007 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2007. / Submitted by mariana castro (nanacastro0107@hotmail.com) on 2009-12-16T16:59:07Z No. of bitstreams: 1 2007_LarissaTunesdaSilva.PDF: 2246515 bytes, checksum: c55b0b4eb66a07b4d649159f2e313ee0 (MD5) / Approved for entry into archive by Joanita Pereira(joanita) on 2010-01-06T18:34:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_LarissaTunesdaSilva.PDF: 2246515 bytes, checksum: c55b0b4eb66a07b4d649159f2e313ee0 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-06T18:34:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_LarissaTunesdaSilva.PDF: 2246515 bytes, checksum: c55b0b4eb66a07b4d649159f2e313ee0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Neste trabalho, propriedades moleculares e termodinâmicas dos líquidos tetrahidrofurano (THF) e tetrahidropirano (THP) e de suas misturas com água foram estudadas por meio de métodos quânticos (Hartree-Fock) e clássicos. Propriedades termodinâmicas tais como densidade e entalpia de vaporização dos líquidos puros e de suas misturas com água em várias proporções foram calculadas por meio de simulações de Monte Carlo. Funções de distribuição radial obtidas nessas simulações permitiram a análise estrutural das misturas, em especial a caracterização de ligações de hidrogênio. Também se calculou a energia livre de solvatação das moléculas, por meio do método da perturbação termodinâmica. Paralelamente, o método de Hartree-Fock foi utilizado para otimização de geometrias e obtenção de curvas de energia potencial dos dímeros THF-THF e THP-THP. O potencial de Lennard-Jones 6-12 foi ajustado a essas curvas por dois métodos distintos, o método de Powell e o algoritmo genético. Os novos parâmetros de Lennard-Jones ajustados foram utilizados em novas simulações de Monte Carlo. Além disso, a partir das curvas ajustadas, foram obtidas constantes espectroscópicas vibracionais dos dois dímeros. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, molecular and thermodynamic properties of tetrahydrofuran (THF) and tetrehydropyran (THP) and of their mixtures with water have been studied via quantum mechanic methods and classical methods. Thermodynamic properties such as density and vaporization enthalpy of the pure liquids and of their mixtures with water have been calculated by means of Monte Carlo simulations. Solvation free energy of both molecules has also been calculated by thermodynamic perturbation method. Parallelly, Hartree-Fock method was used to optimize geometries and to build potential energy curves of the dimmers THF-THF and THP-THP. Two distinct methods were used to fit Lennard-Jones potencial to those curves: Powell’s method and genetic algorithm. The fitted Lennard-Jones parameters were used in new Monte Carlo simulations of the liquids. Besides that, rovibrational spectroscopic constants and spectra were obtained from the fitted curves.
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Difusão anômala e termodinâmica de nanopartículas

Lapas, Luciano Calheiros 14 October 2008 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2008. / Submitted by Rosane Cossich Furtado (rosanecossich@gmail.com) on 2010-03-08T16:24:00Z No. of bitstreams: 1 2008_LucianoCalheirosLapas.pdf: 1332386 bytes, checksum: fc7534dd38507cb633b73fe6c8eb7c9d (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-05-12T05:19:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_LucianoCalheirosLapas.pdf: 1332386 bytes, checksum: fc7534dd38507cb633b73fe6c8eb7c9d (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-12T05:19:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_LucianoCalheirosLapas.pdf: 1332386 bytes, checksum: fc7534dd38507cb633b73fe6c8eb7c9d (MD5) Previous issue date: 2008-10-14 / Modelos de difusão e transferência de energia em nanoescalas têm despertado crescente interesse devido às suas aplicações em diversas áreas. Neste trabalho, consideramos uma ampla faixa de difusão descrita pela Equação de Langevin Generalizada, onde se tem estabelecido uma conexão hierárquica entre a Condição de Mistura, Hipótese Ergódica e o Teorema de Flutuação-Dissipação Generalizado. Desenvolvemos um estudo sobre os processos de relaxação não-exponencias, além de apresentar uma ampla descrição para a validade do Teorema de Khinchin e da Segunda Lei da Termodinâmica, mesmo quando a ergodicidade não é assegurada. Nesse caso, obtemos uma formulação para o cálculo da obliqüidade e o fator de não-gaussianização para qualquer função distribuição de probabilidade do momento linear. Ênfase foi dada ao transporte balístico, para o qual demonstramos que a entropia não alcança um máximo global e um comportamento não-gaussiano pode ser observado, implicando na inaplicabilidade do Teorema do Limite Central. Analisamos também a transferência de calor entre duas nanopartículas separadas por uma distância situada no domínio das interações de campo-próximo, onde a energia de troca é devido às interações coulombianas. A condutância térmica é calculada assumindo que as nanopartículas têm as distribuições de carga caracterizadas por flutuações de momentos de multipolo em equilíbrio térmico com seus respectivos banhos térmicos, os quais são mantidos em diferentes temperaturas. Essa quantidade, entretanto, resulta do Teorema de Flutuação-Dissipação para as flutuações dos momentos multipolares. Vamos comparar o comportamento da condutância em função da distância entre as nanopartículas com resultados obtidos por meio de simulações de dinâmica molecular. O formalismo proposto nos permite fornecer uma descrição completa do crescimento acentuado da condutância à medida que a distância entre as nanopartículas diminui. Por outro lado, a partir de um formalismo nanotermodinâmico, foram calculados o fluxo de calor e a condutância térmica entre duas nanopartículas sujeitas a um campo externo, de modo a removê-las do equilíbrio com seus respectivos banhos, os quais são mantidos a diferentes temperaturas. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Models for diffusion and energy transfer at the nanoscale have aroused increasing interest due to their applications in various fields. In this work, we have considered a wide-range of diffusion phenomena described by the Generalized Langevin Equation, from which has been established a hierarchical connection among Mixing Condition, Ergodicity Hypothesis, and the Generalized Fluctuation-Dissipation Theorem. We have developed a study on the non-exponential relaxation processes, besides providing a full description for the validity of the Khinchin Theorem and the Second Law of Thermodynamics, even when the ergodicity breaks down. In this case, we have obtained a formulation of the skewness and the non-Gaussian factor for any probability distribution function of the linear momentum. Emphasis has been given to the ballistic transport, for which we have demonstrated that the entropy does not reach a global maximum and a non-Gaussian behavior may be observed. This implies the non-applicability of the Central Limit Theorem. The heat transfer between two nanoparticles separated by a distance lying in the near-field domain in which energy interchange is due to the Coulomb interactions has been also analyzed. The thermal conductance has been computed by assuming that the nanoparticles have charge distributions characterized by fluctuating multipole moments in equilibrium with heat baths at two different temperatures. This quantity follows from the Fluctuation-Dissipation Theorem for the fluctuations of the multipolar moments. We will compare the behavior of the conductance as a function of the distance between the particles with the result obtained by means of molecular dynamics simulations. The formalism proposed enables us to provide a comprehensive explanation of the marked growth of the conductance when decreasing the distance between the nanoparticles. In other way, based on a nanothermodynamic formalism, the heat current and the thermal conductance between two nanoparticles have been calculated in the presence of an external field, in order to remove them from equilibrium with their respective baths, which are kept at different temperatures.
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Estudo teórico da otimização da magneto-hipertermia induzida por nanopartículas e nanocompósitos magnéticos

Massa, Letícia de Oliveira 24 June 2011 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2011. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-11-17T15:20:43Z No. of bitstreams: 1 2011_LeticiaOliveiraMassa.pdf: 3442386 bytes, checksum: ffde50ceadc09690b29a60136425a2e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Leila Fernandes (leilabiblio@yahoo.com.br) on 2011-12-14T11:05:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_LeticiaOliveiraMassa.pdf: 3442386 bytes, checksum: ffde50ceadc09690b29a60136425a2e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-12-14T11:05:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_LeticiaOliveiraMassa.pdf: 3442386 bytes, checksum: ffde50ceadc09690b29a60136425a2e5 (MD5) / Nanopartículas magnéticas apresentam muitas propriedades fascinantes. Por exemplo, seu tamanho é controlável, variando de poucos nanômetros a dezenas, podem ser cobertas com materiais orgânicos ou inorgânicos como metais ou moléculas biológicas para fazê-las interagirou ligarem-se a uma entidade biológica, podem ser manipuladas por um gradientede campo externo e podem gerar calor em um campo magnítico alternado. Portanto, nanopartículas magnéticas oferecem atrativas aplicações em potencial na biomedicina, como tratamentos de hipertermia, separaçãoo magnética, entrega dirigida de drogas e agentes de contraste para imageamento por ressonância magnética (MRI). Neste trabalho, voltamos a nossa atenção para mecanismos de aquecimento e fatores que infuenciam as nanopartículas sujeitas a campos magnéticos alternados, a m de aumentar a eficiência da magneto-hipertermia. Muitos fatores, como a amplitude e frequência do campo magnético alternado, tamanho das nanopartículas magnéticas, forma e estados de dispersão, tratamento da superfície e concentração de nanopartículas magnéticas são parâmetros que influenciam a magneto-hipertermia. Afim de investigar propriedades de um conjunto de nanopartículas, como fimes finos de multicamadas, nanocompósitos e ferro uidos, desenvolvemos um código FORTRAN baseado no método Monte Carlo. O sucesso desse código foi verifiado pela comparação de nossos resultados numéricos com soluções analíticas para o modelo de Ising bi- e tridimensional. Aplicamos também o método Monte Carlo em sistemas magnéticos descritos pelo modelo de Stoner-Wolfarth para obter loops de histerese e sua dependência com a temperatura. Também derivamos expressões analíticas de fatores de demagnetização e campos demagnetizantes em corpos elipsoidais (esferas e elipsoides) e n~ao elipsoidais (cilindros e prismas retangulares), para estudar os efeitos da forma na magneto-hipertermia. Além disso, desenvolvemos um método versátil para obter os campos demagnetizantes de nanopartículas com estrutura core-shell, sendo apresentados os resultados correspondentes. Finalmente, a perda de energia por ciclo de um campo magn ético linearmente polarizado e a taxa de perda específica (SLP, Speci c Loss Power) de partículas esféricas e esferoidais foram estudadas por meio da equação de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) considerando a anisotropia de forma. Encontramos que a liberação de calor é fortemente dependente da forma das nanopartículas e da sua orientação em relação ao campo magnético aplicado. A SLP de nanopartículas de geometria esférica é maior que a de partículas esferoidais. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Magnetic nanoparticles (MNPs) present many fascinating properties. For instance, they have controllable sizes ranging from a few nanometres up to tens of nanometres, they can be coated with either organic or inorganic materials such as metals or biological molecules to make them interact with or bind to a biological entity, they can be manipulated by an external magnetic eld gradient and they can generate heat in an alternating magnetic eld. Therefore MNPs o er many attractive potential applications in biomedicine such as hyperthermia treatments, magnetic separation, drug delivery and magnetic resonance imaging (MRI) contrast enhancement. In this work, we focus our attention on the heating mechanism and in uencing factors of MNPs in alternating magnetic elds in order to improve the e ciency of magneto-hyperthermia. As known, many factors such as the amplitude and frequency of alternating magnetic eld, magnetic particle sizes, shape and dispersion state, surface treatment and the concentrations of MNPs in uence hyperthermia. With the investigation of magnetic properties of an assemble of MNPs in view, such as multi-layered thin lms, nanocomposites and ferro uids, we have developed a FORTRAN code based on Monte Carlo method. The success of this code has been veri ed by comparison of our computation results with analytical solutions of the bi- and tridimensional Ising models. We have applied the Monte Carlo method also to magnetic systems described by the Stoner-Wolfarth model to obtain the hysteresis loops and its dependence with the temperature. Also, we have derived the analytical expressions of demagnetizing factors and demagnetizing elds in ellipsoidal (spherical and ellipsoidal MNPs) and nonellipsoidal (cylinders and rectangular prisms) bodies. In addition, we have developed a versatile method to obtain demagnetizing factors and demagnetizing elds of MNPs with core/shell structures, and the corresponding results are presented. Finally, the energy loss per cycle of linearly polarized magnetic eld and speci c loss power (SLP) of spherical and spheroidal particles have also been studied by means of Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) equation taking into account the uniaxial and form anisotropies. We nd that the heat output is strongly dependent on the shape of MNPs and orientation of the particles in relation to the applied eld. The SLP of NMPs with spherical geometries is greater than that of the spheroidal particles.
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Anomalias termodinâmicas, dinâmicas e estruturais em modelos contínuos de duas escalas para a água

Oliveira, Alan Barros de January 2008 (has links)
Neste trabalho estudamos dois modelos diferentes quanto a presença de anomalias típicas da água. As anomalias em questão são três: anomalia na densidade, que é a expansão do sistema sob resfriamento; anomalia na difusão, quando as partículas do sistema ganham mobilidade sob compressão; e anomalia estrutural, que é a diminuição da organização (estrutura) do líquido quando submetido a compressões ou, equivalentemente, a aumentos de densidade. Os modelos estudados foram o Modelo I, que refere-se a um sistema de partículas idênticas e esféricas, interagindo através de um potencial isotrópico contínuo que possui um ombro repulsivo, e o Modelo II. Os modelos Modelo I e Modelo II diferem apenas quanto ao potencial interpartícula, onde o potencial de interação no Modelo II, além do ombro repulsivo contínuo, possui também uma parte atrativa no potencial. Encontramos várias semelhanças entre os resultados obtidos para a água - tanto em experimentos quanto em simulações - e os resultados obtidos para os modelos estudados nesta tese. No caso do modelo de ombro contínuo sem atração entre as partículas - o Modelo I - foram encontradas as anomalias na densidade, na difusão e estrutural. A hierarquia das anomalias, que é a disposição das regiões onde surgem as anomalias no diagrama de fases do sistema, do Modelo I é idêntica aos resultados obtidos com modelos de simulação para a água, como o SPC/E e o TIP5P, e concordam com os dados experimentais. Para o sistema com potencial de ombro contínuo repulsivo e parte atrativa - Modelo II - as mesmas anomalias presentes no Modelo I foram encontradas aqui. Ainda, a hierarquia das anomalias mostrou-se ser a mesma encontrada para a água. Com a inclusão de atração entre partículas obtivemos uma transição líquido-gás e uma transição líquido-líquido para o Modelo II, o que não acontece no Modelo L O Modelo II foi estudado sob a luz da entro pia de excesso, através de uma teoria desenvolvida recentemente, onde se busca conectar a termodinâmica do sistema, por meio da entropia de excesso, com a sua estrutura, por meio da função distribuição radial. Por fim, um estudo detalhado do comportamento da função distribuição radial - ou de pares - é feito e, por meio da entropia de excesso, propomos uma teoria que permite prever a existência ou não da presença de anomalias em um sistema isotrópico, mesmo analisando regiões onde este se comporta de maneira não-anômala. / In this work we study two different models focusing waterlike anomalies. The interesting anomalies are three: density anomaly, when system expands upon cooling; diffusion anomaly, when particles of the system diffuse faster upon compression; and structural anomaly, when system becomes less organized upon compression - or equivalently upon increasing density. The models studied are Modelo I, that is a system of identical spherical particles interacting through an isotropic continuous potential having a repulsive shoulder, and Modelo lI. The only difference between Modelo I and Modelo II is the interpaticle potential. The potential of Modelo II has a continuous repulsive shoulder plus an attractive part - absent in Modelo r. Were found several similarities between the results for water - experiments and simulations - and the ones obtained for the models studied in this thesis. In the case of a repulsive shoulder with no attractive part - Modelo I - were found density, diffusion, and structural anomalies. Besides, the hierarchy of anomalies, i.e., the order in which the region of anomalies are organized in the phase-diagram, is identical to the one obtained with simulation models for water, such as SPC/E and TIP5P. The experimental data support these findings. For the system with a repulsive shoulder and attractive part potential - Modelo II - the same anomalies present in Modelo I are present here. The hierarchy of anomalies for the Modelo II is the same as for Modelo I - and obviously the same as for water. Because of the attractive part in the interparticle potential a liquid-gas and liquid-liquid transitions were found, absent in Modelo r. Next, Modelo II is studied upon the framework of excess entropy throughout a recent theory in whichthe thermodynamicof the system- by meansof excessentropy- is connectedto its structure through the pair distribution function. Finally, a detailed study of the behaviour of the pair distribution function is made. Here we propose an excess entropy-based theory which allow one to predict the appearence or not of anomalies in a system eventhought the system is analized in a region in which no anomaly is present.
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Relaxação ao equilíbrio termodinâmico em sistemas com interações de longo alcance

Antunes, Felipe Leite January 2014 (has links)
A mecânica estatística de Boltzmann-Gibbs foi desenvolvida para sistemas cujas for- ças são de curto alcance. Através de equações cinéticas, somos capazes obter o valor de observáveis macroscópicos no equilíbrio termodinâmico conhecendo apenas a energia do sistema. Por outro lado, ainda não existe uma teoria como a de Boltzmann-Gibbs para sistemas com interações de longo alcance, que apresentam propriedades intrigantes do ponto de vista físico, tais como um valor negativo para o calor especí co no ensemble microcanô- nico, transições de fase fora de equilíbrio e estados quasi-estacionários, para os quais o tempo de relaxação diverge com o número de partículas. Neste trabalho, introduzimos um modelo composto de dois subsistemas com interações de longo alcance acoplados através de um potencial de curto alcance modulado por uma constante de acoplamento e mostramos que o tempo de relaxação ao equilíbrio termodinâ- mico depende da intensidade desse termo. Com uma metodologia baseada em simulações de dinâmica molecular, fomos capazes de obter o expoente característico da relaxação. Nossos resultados indicam que o valor desse expoente está relacionado com a perda de integrabilidade e a presença de caos nas trajetórias das partículas sob ação do potencial do estado quasi-estacionário. / The statistical mechanics of Boltzmann-Gibbs was developed for systems whose forces are short-ranged. Through kinetic equations we can obtain the thermodynamic equilibrium value of macroscopic observables, only knowing the energy of the system. On the other hand, we do not have yet a theory like the Boltzmann-Gibbs for systems with long-range interactions, which have intriguing properties from the physical point of view, such as a negative value for the speci c heat in the microcanonical ensemble, out of equilibrium phase transitions and quasi-stationary states, for which the relaxation time diverges with the number of particles. In this paper we introduce a model composed of two subsystems with long-range interactions coupled by a short-range potential modulated by a coupling constant and showed that the relaxation time to the thermodynamic equilibrium depends on the intensity of this term. With a methodology based on molecular dynamics simulations, we were able to obtain the characteristic exponent of relaxation. Our results indicate that the value of this exponent is related with the loss of integrability and presence of chaos in particle trajectories subjected to quasi-stationary state potential.
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Produção de proteases por actinobactéria isolada da rizosfera de Licania rigida Benth

COSTA, Elizianne Pereira 23 February 2017 (has links)
Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-31T22:40:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Elizianne Pereira Costa.pdf: 1981689 bytes, checksum: 0b2afb4e38bafdf78edf5fbca37ec218 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-02T17:26:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Elizianne Pereira Costa.pdf: 1981689 bytes, checksum: 0b2afb4e38bafdf78edf5fbca37ec218 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-02T17:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Elizianne Pereira Costa.pdf: 1981689 bytes, checksum: 0b2afb4e38bafdf78edf5fbca37ec218 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / FACEPE / Proteases microbianas são muito utilizadas na indústria, tendo papel chave no desenvolvimento de diversos processos biotecnológicos. As colagenases são um grupo de proteases que degradam a tripla hélice do colágeno e são utilizadas na indústria farmacêutica, do couro e no amaciamento de carnes. O objetivo do presente trabalho foi identificar a linhagem Streptomyces sp. através de características morfológicas, bioquímicas e técnicas moleculares, avaliar a produção de proteases em diversos substratos (gelatina, resíduo de café, farinha de soja, farelo de trigo e penas de galinha), produzir e purificar colagenase obtida a partir de fermentação submersa, caracterizar a colagenase quanto à influência da temperatura, pH, íons metálicos, surfactantes e inibidores enzimáticos, produzir peptídeos a partir da degradação de colágeno tipo I e tipo V, verificar o potencial anticoagulante dos peptídeos obtidos, e avaliar a cinética e termodinâmica da hidrólise de azocoll pela colagenase purificada. A actinobactéria foi identificada como Streptomyces antibioticus UFPEDA3421, e apresentou produção de enzimas proteolíticas quando cultivada em fermentação submersa em todos os substratos testados. As maiores atividades enzimáticas obtidas foram: protease (46,62 U/mL) em meio contendo farinha de soja, queratinase (32,96 U/mL) em meio contendo penas de galinha e protease fibrinolítica (9,3 U/mL) em meio com farinha de soja. Essas proteases não apresentaram afinidade pela resina de troca iônica e foram coletadas na fração não adsorvida. A colagenase foi produzida nos cinco substratos, apresentando maior atividade em meio contendo resíduo de café (377,50 U/mL), a partir do qual foi purificada por cromatografias de troca iônica e exclusão molecular, com atividade colagenolítica de 150,50 U/mL, atividade específica de 16.723,00 U/mg, fator de purificação de 136,7 e massa molar de 41,28 kDa. A caracterização da colagenase demonstrou que a enzima é uma metaloprotease neutra, com máxima atividade a 60 °C, pH 7.0, e possui afinidade por íons metálicos mono- e di- valentes, além de ser potencializada na presença dos surfactantes Tween 20, Tween 80 e Triton X-100. A degradação de colágeno tipo V produziu peptídeos com atividade anticoagulante que retardaram o tempo de coagulação sanguínea em 88s em comparação ao controle. Na hidrólise do azocoll, os parâmetros cinéticos obtidos da colagenase foram: Km = 27,14 mg/mol; Vmax = 714,29 mg/mol/min; Kcat = 79,9 s⁻¹, e; Kcat / Km = 2,95 ml/mg.s. Os parâmetros termodinâmicos apresentaram os seguintes valores (a 25 °C): Energia de Ativação (Ea) = 65,224 KJ/mol; Entalpia (ΔH) = 62,75 KJ/mol; Entropia (ΔS) = 1,96 J/mol; Energia Livre de Gibbs (ΔG) = 62,16 KJ/mol; Energia Livre na Ligação ao Substrato (ΔGᴇ₋s) = 8,18 KJ/mol, e; Energia Livre no Estado de Transição (ΔGᴇ₋ᴛ) = -2,64 KJ/mol. Os dados mostram potencial na produção de proteases, especificamente de colagenase, em diversos substratos pela linhagem Streptomyces antibioticus UFPEDA3421, em especial no cultivo em meio de cultura contendo resíduo de café, um resíduo abundante no Brasil. A colagenase purificada apresenta características que a qualificam para uso na produção de peptídeos bioativos. / Microbial proteases are widely used in industry, playing a key role in the development of various biotechnological processes. Collagenases are a group of proteases that degrade the triple helix structure of collagen and are used in pharmaceutical, leather and meat industry. The aim of the present work was to identify the strain Streptomyces sp. using morphological, biochemical and molecular techniques, to evaluate the production of proteases in various substrates (gelatin, coffee powder residue, soybean meal, wheat bran, and chicken feathers), to produce and purify collagenase obtained from submerged fermentation, to characterize the influence of temperature, pH, metallic ions, surfactants and enzymatic inhibitors on collagenase activity, produce peptides from degradation of type I and type V collagen, to verify the anticoagulant potential of the peptides obtained, and to evaluate the kinetics and thermodynamics of the azocoll hydrolysis by the purified collagenase. The actinobacteria was identified as Streptomyces antibioticus UFPEDA3421, and showed proteolytic enzyme production when grown in submerged fermentation in all substrates tested. The highest enzymatic activities were: protease (46.62 U/mL) in medium containing soybean meal, keratinase (32.96 U/mL) in medium containing chicken feathers and fibrinolytic protease (9.3 U/mL) in medium with soybean meal. These proteases had no affinity for the ion exchange resin and were collected in the non-adsorbed fraction. The collagenase was produced in the five substrates analyzed, showing higher activity in medium containing coffee powder residue (377.50 U/mL), from which it was purified by ion exchange and molecular exclusion chromatography, with a collagenolytic activity 150.50 U/mL, specific activity 16,723.00 U/mg, purification factor 136.7 and molar mass 41.28 kDa. The characterization of collagenase demonstrated that the enzyme is a neutral metalloprotease, with maximum activity at 60 °C, pH 7.0, has affinity for mono- and di-valent metal ions, and is potentiated in the presence of Tween 20, Tween 80 and Triton X-100 surfactants. Degradation of type V collagen produced peptides with anticoagulant activity that delayed blood coagulation time in 88s when compared to control. In the azocoll hydrolysis, the kinetic parameters obtained from collagenase were: Km = 27,14 mg/mol; Vmax = 714,29 mg/mol/min; Kcat = 79,9 s⁻¹, e; Kcat/ Km = 2,95 ml/mg.s. The thermodynamic parameters showed the following values (at 25 °C): Activation energy (Ea) = 65,224 KJ/mol; Enthalpy (ΔH) = 62,75 KJ/mol; Entropy (ΔS) = 1,96 J/mol; Gibbs free energy of activation (ΔG) = 62,16 KJ/mol; Free energy of substrate binding (ΔGᴇ₋s) = 8,18 KJ/mol, and; Free energy for transition state formation (ΔGᴇ₋ᴛ) = -2,64 KJ/mol. The data show potential in the production of proteases, specifically collagenase, in several substrates by the strain Streptomyces antibioticus UFPEDA3421, especially in culture medium containing coffee residue, a residue abundant in Brazil. Purified collagenase has characteristics that qualify it for use in the production of bioactive peptides.
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Remoção do colesterol e fracionamento do oleo de manteiga com dioxido de carbono supercritico

Neves, Guilherme Brigido Metello 15 April 1996 (has links)
Orientador: Rahoma Sadik Mohamed. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T04:24:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_GuilhermeBrigidoMetello_M.pdf: 4050597 bytes, checksum: f1b1e8a6ec7bd8af87fc84009fd394b4 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A busca de produtos com baixos teores de gordura vem crescendo entre os consumidores. Com isso, o consumo de leite desnatado tem crescido, com um subseqüente aumento na produção da gordura do leite, sub-produto do processo de produção do leite desnatado. Ao mesmo tempo a demanda por gordura do leite não tem aumentado, ao contrário, tem diminuído.Com isso, tem-se gerado um excedente de óleo de manteiga a cada ano. Uma maneira de se amenizar o problema é a criação de novas aplicações para a gordura do leite. Fracionando-se o óleo de manteiga, pode-se obter frações do óleo de propriedades químicas e físicas distintas. Estas frações poderiam vir a ser utilizadas como matéria prima em outras indústrias. A remoção do colesterol da gordura do leite também surge como uma solução no sentido de se tomar os produtos da gordura do leite mais atraentes para o consumo o objetivo desta tese é o levantamento de dados que permitam compreender e avaliar a potencialidade da extração supercritica como uma tecnologia viável para a remoção do colesterol e o fracionamento dos triglicerídeos no óleo de manteiga. Neste trabalho, foram determinadas as solubilidades do colesterol e do óleo de manteiga em 'CO IND. 2¿ supercritico e as seletividades do colesterol em relação aos triglicerídeos do óleo de manteiga, nas temperaturas de 40, 55 e 70°C, e pressões variando de 100 a 360 atm. Os dados foram coletados utilizando um aparelho experimental de extração a altas pressões que permite um controle independente da temperatura e pressão. A seguir, foram realizados fracionamentos do óleo de manteiga onde foram determinadas as composições de colesterol e dos triglicerídeos nas frações coletadas. Acoplando-se ao processo de extração supercrítica um estágio de adsorção na alumina, foi possível simultaneamente fracionar o óleo de manteiga e remover 97% do colesterol. O processo de adsorção com a alumina não causou alteração nas composições dos triglicerídeos nas frações obtidas. Por fim foi desenvolvido um modelo termodinâmico que descreve o equilíbrio de fases envolvido no fracionamento do óleo de manteiga. Para a aplicação do modelo, foi utilizado um procedimento que resultou na representação dos mais de 1300 componentes do óleo de manteiga, por somente 14 famílias de triglicerídeos, cujas propriedades críticas foram estimadas de dados experimentais e correlações disponíveis na literatura. O modelo termodinâmico empregou a equação volumétrica de estado de Peng-Robinson. Utilizando este modelo, foi possível correlacionardados da literatura de distribuição das composições dos triglicerídeos na fase supercrítica em equilíbrio com a fase líquida do sistema óleo de manteiga / 'CO IND.2¿. A seguir, utilizou-se o modelo para prever as frações molares dos triglicerídeos nos experimentos realizados neste trabalho. Com exceção dos triglicerídeos de alto peso molecular o modelo previu de maneira satisfatória as frações molares dos triglicerídeos na fase supercritica. Espera-se que este trabalho possa contribuir no fornecimento de subsídios que permitam o desenvolvimento de processos para a remoção do colesterol e fracionamento do óleo de manteiga com fluidos supercríticos / Abstract: Growing consumer search for low fat food has led to an increased demand for skim milk and subsequent surplus of butter, a by-product in skim milk production. At the same time butter has been loosing markets for low cholesterol, low fat products such as margerine. One way to solve this problem is form new products from milk fat. With the fractionation of the butter oil , it is possible to produce milk fat with unique and specific physical and chemical properties. These fraction can be used to manufacture a more spready butter at the refrigerator temperature or more stable butter at room temperature for the bakery industry. Cholesterol removal makes these products still more atractive to consumers. The objective of this thesis is to obtain information that permit the understanding and evaluation of the potential of supercritical extraction as a viable technology for the removal of cholesterol and fractionation of triglycerides in butter oil. In this work, we report on the solubilities of cholesterol and butter oil in supercritical 'CO IND. 2¿ and the selectivities of cholesterol in relation to triglycerides in butter oil, at 40, 55 and 70°C, and pressures ranging from 100 to 360 bar. The solubility data was obtained using an experimental apparatus for extraction at high pressures that permits the independent control of temperature and pressure. The compositions of cholesterol and triglycerides in the fraction collected with varying accumulated 'CO IND.2¿ volume were also determined. Due to the low selectivity of cholesterol in relation to triglycerides in butter oil with the simple extraction using supercritical 'CO IND.2¿, an adsorption stage utilizing alumina was coupled to this process. With this combined supercritical extraction / adsorption on alumina process it was possible to simultaneously fractionate the butter oil and remove 97% of the cholesterol. The adsorption process with alumina did not cause alteration in the compositions of triglycerides in the fraction obtained. Finely, a thermodynamic model that describes the phase equilibria involved in the fractionation of the butter oil was developed. To apply this model, a procedure that represents the more than 1300 triglycerides of the butter oil, by only 14 families, with properties estirnated using experimental data and correlations available in the literature, was implemented. The thermodynamic model employed the Peng-Robinson volumetric equation of state. Using this model, it was possible to correlate literature data for triglyceride composition in the supercritical phase tha is in equilibrium with the liquid phase of the system butter oil 'CO IND.2. The adjusted model was subsequently used to predict the mole fraction of triglycerides in the oil fraction extracted with experiments realized in this work. With the exception of triglycerides of higher molecular weigh, the model predicts the mole fraction of the triglycerides in the supercritical phase in a satisfactory manner. It is hoped that this work may contribute to the development of large scale processes for the removal of cholesterol and fractionation of butter oil with supercritical fIuids / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química
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Uso da calorimetria em estudos fisico-quimicos de processos responsaveis pela formação de sistemas liquidos bifasicos contendo poli (oxido de etileno)

Silva, Luis Henrique Mendes da 28 July 2018 (has links)
Orientador : Watson Loh / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T01:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LuisHenriqueMendesda_D.pdf: 4132932 bytes, checksum: 7268fe9f7038a6daf1742dea650f6072 (MD5) Previous issue date: 2001 / Doutorado
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Sintese de sistemas de utilidades usando analise pinch e tecnicas de otimização

Lopes, Amarildo de Marchi 17 December 2001 (has links)
Orientador: Roger Josef Zem / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-01T10:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_AmarildodeMarchi_M.pdf: 3241504 bytes, checksum: a97ebfef47a29765e1c7bca205c1503d (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Um novo procedimento de cálculo de custos de capital e síntese de sistemas de utilidades sob integração energética é proposto. Este novo procedimento permite que utilidades cuja sua temperatura varie dentro de um processo possam ser incluídas no cálculo do consumo de utilidades em um processo quando se tem disponíveis múltiplas utilidades com comportamentos diferentes. A utilização de utilidades onde sua temperatura permanece constante durante o processo (vapore de alta, média e baixa pressão) é bastante simples. Porem quando se tem utilidades onde a temperatura decresce durante o processo (óleo quente ou gás de combustão), o seu uso torna os problemas mais complexos, e tem sido pouco explorado na área de integração energética. As dificuldades decorrentes da adição de utilidades em que suas temperaturas decrescem durante o processo, levam ao uso de uma nova estratégia de estudo, que deve analisar a quantidade de calor desta utilidade que pode ser utilizada no processo, e também analisar a quantidade de calor presente nesta utilidade que não poderá ser utilizada devido restrições do processo ou devido a esta utilidade alcançar uma temperatura baixa o suficiente que não possa mais trocar de calor com o processo. Esta estratégia é constituída pela resolução de um problema linear que calcula o consumo mínimo de utilidades em um processo, e analisa as utilidades que possam ser utilizadas no processo e faz-se a escolha do conjunto de utilidades de menor custo. Apresentaremos também uma abordagem para a síntese automática de sistemas de utilidades considerando se a alocação de maquinas térmicas. Isto é muito interessante, pois podemos obter sistemas mais eficientes aproveitando o calor disponível para gerar energia e utilidades, portanto obteremos sistemas mais economicamente viáveis. Esta abordagem dará um enfoque especial á utilização de turbinas a gás, pois este tipo de máquina térmica além de produzir trabalho, seus gases de exaustão podem ser utilizados como utilidade de aquecimento / Abstract: A new procedure for capital cost estimation and the synthesis of utility systems is proposed in this work. The new feature of the procedure is the capability of dealing with variable-temperature utilities simultaneously with constant-temperature utilities. Due to the variable-temperature nature of some utilities (flue gas, for example), not all the heat available can be used for process heating, and some heat has to be rejected to the environment. The new procedure extends the traditional energy targeting linear programming to inc1ude variable-temperature utilities and their restrictions. Both energy and power requirements (and costs) are included in the formulation. The result is the optimal operating cost utility requirement (both level and load) In a further step, the utility system is design to achieve the lowest capital cost, by formulating the utility system design as a superstructure of a gas turbine, boilers, steam levels, steam turbines and heat recovery exchanger. The resulting mixed-integer linear model is solved and the best structure is identified. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

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