O pinhão é a semente comestível da Araucaria angustifolia, sendo consumido no sul e sudeste do Brasil principalmente na sua forma in natura. A falta de diversidade em relação ao seu consumo acarreta a sobra da safra e a sua utilização como ração animal, o que diminui o valor de comercialização do produto, prejudicando os ganhos econômicos do produto. A semente do pinhão é composta de 34% de amido e um conteúdo muito baixo de proteínas e lipídios, o que a torna favorável para a obtenção de amido, aditivo amplamente utilizado pela indústria de alimentos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar uma nova fonte de amido a partir de semente de Araucária angustifolia, através de um estudo detalhado da metodologia de extração do amido de pinhão, das características físico-químicas, funcionais e reológicas do grânulo e de sua modificação estrutural. Primeiramente foi determinado um protocolo para a extração do amido e realizado o estudo do efeito do tratamento alcalino (NaOH 0,05 mol.l-1 e NaOH 0,1 mol.l-1), em relação ao tratamento com água, na estrutura dos grânulos do amido extraídos. Para tanto foram feitas análises de fluorescência intrínseca, microscopia eletrônica de varredura e de força atômica e difractometria de raios X. A estrutura granular do amido de pinhão foi alterada significativamente quando as soluções alcalinas foram utilizadas durante a extração. O amido de pinhão apresentou estrutura do tipo C. Foram determinadas as características do grânulo de amido nativo, através de análises físico-químicas, MEV, microscopia ótica e sinerese, onde se verificou que o diâmetro médio dos grânulos de amido varia de 7 a 20 μm e as formas geométricas variam entre a oval, a elipsóide truncada e a hemisférica. O amido de pinhão mostrou-se menos propenso à retogradação, comparado ao amido de milho. Foram elaboradas as isotermas de adsorção do amido nativo às temperaturas de 10°, 20°, 30° e 40°C a partir do ajuste dos dados experimentais a diversos modelos de sorção, sendo os modelos de Peleg, seguidos pelos de Chung-Pfost e GAB os que tiveram os maiores coeficientes de correlação. A partir do modelo de GAB foram calculados os valores de umidade de monocamada, entalpia e entropia diferenciais de sorção. Foi realizado também um planejamento experimental a fim de estudar a reação de hidrólise do amido, através da influência das variáveis temperatura (30°a 44°C) e concentração de ácido clorídrico (1,2 a 3,2 mol.l-1) no valor de dextrose equivalente (DE) e na capacidade de formação do gel e de sua termorreversibilidade. Foi observado que sob os maiores valores de temperatura e concentração de ácido empregados, o valor de DE foi maior. No tratamento que resultou no maior valor de DE (3,2 mol.l-1 de HCl e 44°C) foi observada a formação de gel termorreversível, o que indicou a potencialidade do amido modificado como substituto de gordura e agente ligante, em alimentos. A funcionalidade do amido de pinhão foi verificada através das análises de formação, fusão e termorreversibilidade do gel, tendência à retrogradação, estabilidade ao congelamento e descongelamento, poder de inchamento, índice de solubilização, MEV, viscosidade de pasta e propriedades térmicas, como temperatura e entalpia de gelatinização. Os resultados indicaram que: somente os amidos modificados apresentam géis termorreversíveis; os amidos de pinhão nativo e modificados possuem menor tendência à retrogradação do que seus similares de milho; a modificação do amido reduziu a tendência à retrogradação das pastas de amido; o amido de pinhão mostrou menor sinerese sob armazenamento à 5°C e após ciclos de congelamento e descongelamento; a temperatura de armazenamento influi significativamente no poder de inchamento (PI) e no índice de solubilização dos amidos de pinhão e milho nativos; os amidos modificados apresentaram menor PI do que os nativos; a viscosidade máxima do amido de pinhão foi maior à encontrada para o amido de milho, sendo ele menos resistente à agitação mecânica à quente (maior breakdown); a hidrólise ácida reduziu drasticamente a viscosidade das pastas formadas; a temperatura de gelatinização do amido de pinhão é de 47,64°C e a entalpia de gelatinização de 15,23 J.g-1; a hidrólise ácida aumentou a temperatura de gelatinização das espécies testadas. / Pinhão is the edible seed of Araucaria angustifolia, being consumed in the south and southeastern Brazil mainly in the natural form. The lack of diversity in relation to its consumption results in plenty of crop and its use as animal feed, which reduces the value of product marketing and affect the economic gains of the product. The pinhão seed is composed of 34% starch and a very low content of proteins and lipids, making it favorable for obtaining starch that is widely used by the food industry. The objective of this study was to characterize a new source of starch from seeds of Araucaria angustifolia, through a detailed study of the method for starch extraction, the physical-chemical, functional and rheological properties of the granules and their structural modification. To do this, a protocol for the starch extraction and a study of the effect of alkaline treatment (NaOH 0.05 mol.l-1 NaOH and 0.1 mol.l-1) compared to water treatment, was first established. Therefore, intrinsic fluorescence analysis, scanning electron and atomic force microscopy and x-ray diffractometry were carried out. The granular structure of pinhão starch was changed significantly when the alkaline solutions were used during extraction. The pinhão starch had a type C structure. The characteristics of native starch granules, through physical and chemical analysis, SEM, optical microscopy and syneresis were determined which found that the average diameter of starch granules varies from 7 to 20 μm and geometric shapes range from oval, the ellipsoid truncated and hemispheric. The pinhão starch was less prone to retrogradation compared to maize starch. The adsorption isotherms of native starch at temperatures of 10 °, 20 °, 30 ° and 40 ° C were drafting from fitting the experimental data to various sorption models. The Peleg model, followed by Chung-Pfost and GAB model had the highest correlation coefficients. From the GAB model were calculated monolayer moisture, enthalpy and entropy differential sorption. It was also carried out an experimental design to study the reaction of starch hydrolysis, through the influence of temperature (30° to 44°C) and hydrochloric acid concentration (1.2 to 3.2 mol.l- 1) on the dextrose equivalent value (DE) and on the ability of the gel formation and its thermoreversibility. It was observed that under the highest values of temperature and concentration of acid, the value of DE was higher. In larger value of DE (3.2 mol l-1 HCl and 44°C) was observed the formation of thermoreversible gel, which indicated the potential of modified starch as a fat substitute and a binder in food. The functionality of the pinhão starch was verified by analyzing the gel formation and fusion, gel thermoreversibility, tendency to retrogradation, stability to freezing and thawing, swelling power, solubility index, SEM, pasting viscosity and thermal properties such as temperature and enthalpy of gelatinization. The results showed that: only the modified starches exhibit thermoreversible gels, the native and modified pinhão starch have less tendency to retrograde than their counterparts in maize, the modification of starch reduced the tendency to retrogradation of starch pastes, the pinhão starch showed lower syneresis under storage at 5°C and after freezing and thawing, storage temperature affects significantly the swelling power (SP) and the solubility index of pinhão and maize native starches, the modified starches had lower SP of the natives, the maximum viscosity of pinhão starch was higher than that found for maize starch, the pinhão starch is less resistant to hot mechanical stirring (greater breakdown) than for maize starch, the acid hydrolysis reduced the viscosity of the pulp formed, the gelatinization temperature of pinhão starch is 47.64°C and its gelatinization enthalpy is 15.23 Jg-1; acid hydrolysis increased the gelatinization temperature of the species tested.

Orientador: Antonio Manoel Mansanares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-05T01:51:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soffner_MaxErik_M.pdf: 11770260 bytes, checksum: a38f679b7118b0715ab2398a3b6eab6d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Os vidros dopados com semicondutores são objeto de grande interesse pois, em geral, apresentam fortes não-linearidades ópticas e tempos de resposta curtos, devido ao efeito de confinamento quântico que estes materiais apresentam. Neste trabalho, utilizamos a técnica de lente térmica para determinar a difusividade térmica ( a ) e o comportamento da variação do índice de refração com a temperatura ( dn/dT ) em vidros borossilicatos dopados com CdTe com diferentes tempos de tratamento térmico a 540 º C. Os resultados da lente térmica mostraram o aparecimento de um comportamento anômalo para altas intensidades do laser de excitação, que consiste numa queda do sinal para tempos de medida longos. Tal característica foi comprovada com outra técnica fototérmica, a do efeito miragem. Uma possível explicção para esse comportamento é a saturação dos níveis eletrônicos do ponto quântico. A supressão da respectiva banda de absorção reduz o índice de refração para freqüências mais baixas, dando origem a uma lente divergente, compatível com a queda observada no sinal / Abstract: Semiconductor doped glasses are of great interest because of their non-linear optical properties and short response time due to quantum confinement. In this work, we used the thermal lens technique to determine the thermal diffusivity (a ) and the behavior of the temperature coefficient of the refractive index (dn/dT ) in CdTe doped borosilicate glasses treated at 540 º C for different time intervals. The thermal lens measurements showed an anomalous behavior at high intensities of the excitacion beam, which consists in a signal reduction for long acquisition time. This characteristics was confirmed using another photothermal technique, namely, the mirage effect. One possible explanation for this behavior is the saturation of the electronic levels of the quantum-dot. The suppresion of a given absorption band reduces the refractive index at lower frequencies, thus originating a divergent lens, which is in agreement with the observed signal reduction / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Wagner dos Santos Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T05:46:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_FabianaAndrade_M.pdf: 1145189 bytes, checksum: 29556744125fb04999a58841364829c2 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: As resinas compostas vêm sendo desenvolvidas para o mercado odontológico desde a segunda metade do século passado, devendo atender a uma série de requisitos necessários para o bom desempenho da restauração. Isto pode ser conseguido através da variação da composição das resinas compostas, em relação aos monômeros que compõem a matriz polimérica e as cargas inorgânicas, como também de parâmetros relacionados ao aparelho fotopolimerizador, tais como intensidade e tipo de fonte. Os objetivos desta pesquisa foram avaliar a influência causada nas propriedades mecânicas e térmicas, de duas resinas comercias, Z100(3M) e Charisma (Heraues Kulzer). Bem como, a influência do tipo de fotopolimerizador, utilizando fontes do tipo luz halógena e diodo emissor de luz, LED. As avaliações foram realizadas por análise termodinâmico mecânica, DMA e calorimetria diferencial exploratória, DSC. Um planejamento fatorial 22 (2 variáveis 2 níveis cada variável) foi utilizado para analisar os resultados. As variáveis foram resina comercial e aparelho fotopolimerizador, sendo os níveis para a primeira as resinas Z100e Charisma, e para a segunda, os níveis foram os fotopolimerizadores tipo LED e tipo luz halógena. As duas resinas apresentaram diferentes propriedades mecânicas e térmicas. Além disso o tipo de aparelho fotopolimerizador também influenciou os resultado. As resinas fotopolimerizadas por luz halógena apresentaram melhores propriedades mecânicas e térmicas. Pôde-se observar que a resina Charisma apresentou cura térmica no decorrer das duas análises. Esta mesma resina obteve o melhor desempenho no DMA provavelmente por ser susceptível a pós cura / Abstract: The resins composite have been developed to dentistry purposes since the second half of the last century. The research of these materials must take into account a serie of requirements that further a suitable performance to the restoration. Due to the resins composite are submitted to the oral environment, they will must be biocompatible, and to present thermal, dimensional e mechanical stability. This can be obtained to differences in resin and filler composition and the parameters related to the light cure unit, as intensity and type of source. The aim of this study was to evaluate mechanical and thermal properties of two commercial resins. The data were obtained by use of resins Z100 and Charisma. The materials were irradiated by halogen light source and light emission diode (LED). The specimens obtained were analyzed by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). A factorial planning 22 (2 variable and 2 levels) was utilized to evaluate the data. The results showed different mechanical and thermal properties to each resin and type of light unit cure. The resins photopolimerized by halogen light presented better mechanical and thermal properties. It was observed that Charisma resin presented thermal cure in elapsing of the two analyses and showed better mechanical properties probably for being receptive postcure / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Neste trabalho usamos diferentes tÃcnicas experimentais para estudar quatro sÃries de cristais inorgÃnicos a base de Ãxidos, a saber: (i) niobato de lÃtio isotÃpico (C7LN), (ii) vanadatos mistos de terra-raras dopados com terra-raras ((Nd,Yb):YxGd1-x(VO4)), (iii) niobato de bÃrio e cÃlcio puro e dopado com metais alcalinos, e (iv) niobato-tantalato de potÃssio. A seguir descrevemos os estudos realizados para cada sÃrie. (i) Para futuras investigaÃÃes acerca da estrutura de defeitos em cristais de niobato de lÃtio (LN) utilizando a tÃcnica de espalhamento de nÃutrons, crescemos cristais de niobato de lÃtio isotÃpico (C7LN). Das medidas de raios x determinamos que a estrutura cristalina à R3c. Das medidas de espalhamento Raman, observamos 4A1+7E modos de vibraÃÃo. A concentraÃÃo de Li (em mol %) foi determinada a partir das medidas de absorÃÃo no ultravioleta (47.47%) e do espectro de vibraÃÃo (47.34%). Obtivemos ainda os valores para o calor especÃfico, os coeficientes de difusÃo tÃrmica, as condutividades tÃrmicas e os coeficientes de expansÃo tÃrmica mÃdios. O efeito das vacÃncias de Li no composto C7LN foi investigado a partir da comparaÃÃo com os compostos niobato de lÃtio aproximadamente estequiomÃtrico isotÃpico (NS7LN) e niobato de lÃtio natural (CLN). Observamos que os valores dos parÃmetros tÃrmicos do C7LN sÃo menores do que aqueles apresentados pelos compostos NS7LN e CLN. Isto ocorre ou devido aos defeitos ou a substituiÃÃo isotÃpica de Li. (ii) Analisamos o espectro de fÃnons dos compostos (Nd,Yb):YxGd1-x(VO4) que sÃo utilizados como meios ativos em lasers de estado sÃlido. Observamos que os espectros obtidos seguem a distribuiÃÃo de fÃnons esperada para os compostos REVO4 com estrutura tetragonal, D4h19. A designaÃÃo dos modos de vibraÃÃo foi estabelecida de acordo com a previsÃo da Teoria de Grupos, em termos dos modos internos e externos da rede. NÃo observamos nenhuma modificaÃÃo no espectro de fÃnons dos compostos Yb:GdVO4 (Yb = 0.008, 0.015, 0.020, 0.025 e 0.035), indicando assim que a rede GdVO4 nÃo à afetada pela inclusÃo de Ãons de Yb. Entretanto, observamos que a frequÃncia da maioria dos fÃnons nos sistemas (Nd,Yb:YxGd1-xVO4) Y aumenta com o aumento da concentraÃÃo de Y. (iii) Analisamos espectro de fÃnons a temperatura ambiente dos compostos CBN puros e dopado com metais alcalinos. Devido a desordem intrÃnseca da rede tetragonal, observamos menos modos do que os previstos pela Teoria de Grupos. Observamos tambÃm que a frequÃncia dos modos internos aumenta quando o volume da cÃlula unitÃria aumenta. Este aumento està provavelmente relacionado a diminuiÃÃo das distÃncias interatÃmicas entre os Ãtomos do octaedro NbO6. A partir de medidas tÃrmicas, determinamos a temperatura de transiÃÃo de fase dos compostos investigados. As transiÃÃes de fase para o composto CBN32 foram tambÃm investigadas atravÃs da tÃcnica de espalhamento Raman. (iv) A sequÃncia de transiÃÃes de fases exibidas pelos compostos de niobato-tantalato de potÃssio (KTNx, x = 0.45, 0.50 e 0.55), foram estudadas atravÃs da tÃcnica de espalhamento Raman. Aumentando a temperatura, a sequÃncia de transiÃÃes de fase à a seguinte: romboÃdrica-ortorrÃmbica-tetragonal-cÃbica. Discutimos quais as alteraÃÃes que surgem nos espectros Raman que devem ser associadas Ãs transiÃÃes consideradas. Em especial, discutimos a transiÃÃo romboÃdrica-ortorrÃmbica. / In this work we used different experimental techniques to study four different series of inorganic oxide crystals, namely: (i) congruent lithium isotope niobate (C7LN), (ii) rare-earth doped mixed vanadates ((Nd,Yb):YxGd1-x(VO4)); (iii) alkali metal doped and pure calcium barium niobates (CaxBa1-xNb2O6); and (iv) potassium tantalite niobate (KTa1-xNbxO3). Below we describe the studies performed for each class. (i) For further investigation on the defect structure of lithium niobate crystals (LiNbO3 â hereafter LN) using the neutron scattering technique, a congruent lithium isotope niobate crystal (C7LN) was grown by the Czochralski method from a 48.4% 7Li melt. The X-ray powder diffraction (XRPD) results show that the as-grown crystal is a single-phased (R3c) LN. We observed 4A1(TO)+7E(TO) Raman modes. The crystal composition (Li mol%) determined from UV absorption edge and Raman measurements is 47.47% and 47.34%, respectively. The specific heat (Cp), thermal diffusion coefficients (λa , λc), thermal conductivities (κa , κc) and the average thermal expansion coefficients (a , c) were determined. The effect of Li vacancy content is analyzed by comparing the results with those obtained for near stoichiometric lithium isotope niobate (NS7LN) and congruent natural lithium niobate (CLN) crystals. The values of all thermal parameters of C7LN are smaller than those of NS7LN and CLN, which may be related to either the difference of vacancy content or isotope substitution. (ii) The room temperature phonon modes of the isostructural (Nd,Yb):YxGd1-x(VO4) laser crystals were determined using the Raman scattering technique, and the observed wavenumbers follow the overall mode distribution expected for REVO4 (RE = rare earth) compounds with the tetragonal zircon structure, . They were assigned according to the group theory in terms of the internal modes of the VO4 tetrahedron and the external modes of the YxGd1-x(VO4) lattice. No appreciable changes in the phonon wavenumbers were observed for Yb:GdVO4 (Yb = 0.008, 0.015, 0.020, 0.025, and 0.035), indicating that the force fields in the GdVO4 lattice are not strongly altered by Yb doping at the Gd site. However, most of the phonon wavenumbers in the systems (Nd,Yb):YxGd1-x(VO4) shifts upwards (one-phonon-like behavior) when Y replaces Gd. (iii) The room temperature phonon modes of both the alkali metal doped and pure CaxBa1-xNb2O6 (hereafter CBNx) crystals were determined using the Raman scattering technique. Owing to the intrinsic disorder of the tetragonal lattice we observed few and broad bands. The wavenumber of the internal modes observed shifts upwards when the volume of the unit cell increases. This blue shift is likely to be related to the shortening of the Nb-O band length of the NbO6 octahedrons. The Curie temperatures of the ferroelectric to paraelectric phase transition for all the CBN-like crystals were obtained from DSC measurements. The Raman spectra of CBN32 in the temperature range from 300 to 568 K were recorded in order to investigate and verify the ferroelectric phase transformation. The lower-temperature (25-260 K) dependent Raman spectra of CBN32 were also recorded, and the results show that it may exhibit a phase transition at 75-100 K. (iv) Single crystals of potassium tantalite niobate, KTa1-xNbxO3 (KTNx, x = 0.45, 0.50, and 0.55), were synthesized by the top-seeded solution growth method. The Raman scattering technique is used to investigate the sequence of phase transitions undergone by KTNx crystals. Special attention is given to the changes which characterize the orthorhombic-to-rhombohedral phase transition.

Este trabalho visou o estudo da resposta óptica não-linear de cristais líquidos liotrópicos nas fases isotrópicas e nemática calamítica e nas vizinhanças das transições de fase nemática calamítica isotrópica e nemática calamítica nemática biaxial. Para este estudo foi utilizada, fundamentalmente, a técnica de varredura Z. Os resultados obtidos indicam que o efeito não-linear em cristais líquidos liotrópicos esta ligado à presença de micelas na mistura e que a anisometria de micela tem influencia na resposta observada. Foi observado ainda que a presença de ferrofluido na mistura, mesmo em pequenas quantidades, causa um grande aumento na absorção óptica da amostra e consequentemente da resposta não-linear. O comportamento do índice de refração não-linear (n IND.2) em função da temperatura nas vizinhanças da transição da fase nemática calamítica para nemática biaxial apresenta um crescimento expressivo de (n IND.2). Nas vizinhanças da transição nemática calamítica para isotrópica esse efeito não foi observado. / This work has been focused on the study of the optical nonlinear response of lyotropic liquid crystals in the isotropic and nematic calamitic phases and in the neighborhood of the nematic calamitic isotropic and nematic calamitic nematic biaxial phase transitions. The basic technique we used is Z-scan. The results obtained indicated that the nonlinear effect in lyotropic liquid crystals is related to the presence of micelles in the mixture and the micelle anisotropy has influence on the observed response. Is has also been observed that the presence of ferrofluid in the mixture, even in small quantities, causes a large raise in the sample optical absorption and consequently in the nonlinear response. The behavior of the nonlinear refractive index (n IND.2) as function of temperature in the neighborhood of the nematic calamitic to nematic biaxial phase transition shows as expressive n IND.2 raise. This behavior has not been observed in the neighborhood of the nematic calamitic to isotropic phase transition.

Orientadores: Maria Helena Robert, Antonio Celso Fonseca de Arruda. / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:29:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jorge_AlexandreFonseca_D.pdf: 74832769 bytes, checksum: c12f3ee63d8a19711176184c5a9ee729 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar o processo de produção de esponjas metálicas e compósitos de baixa densidade por tixoinfiltracao. A liga metálica AA7075 foi submetida a uma analise de tixohabilidade, na qual foi observada sua adequação ao processo e foi definida a temperatura de trabalho para a infiltração. A produção das amostras consistiu em infiltrar a pasta tixotropica da liga AA7075 sobre bloqueadores removíveis (partículas de NaCl), para a produção das esponjas, e sobre bloqueadores não-removíveis de materiais cerâmicos porosos (vermiculita e cinasita), para a produção dos compósitos. Todas as esponjas metálicas e compósitos produzidos foram caracterizados quanto a sua arquitetura interna, propriedades físicas, térmicas e mecânicas. Os resultados mostraram em todos os casos uma boa qualidade geral dos produtos e uma boa repetibilidade do processo. O comportamento de todos os materiais produzidos em compressão estática ou dinâmica se mostrou próximo do comportamento típico de materiais celulares, com grande platô de deformação plástica ocorrendo com valores relativamente baixos de tensão. A analise das curvas obtidas nos ensaios de compressão semi-estática e compressão dinâmica, em conjunto com imagens de amostras parcialmente comprimidas, forneceu informações sobre os prováveis mecanismos de deformação envolvidos, incluindo o papel dos materiais de reforço. Adicionalmente, foi proposto um equacionamento para a condutividade térmica, dos compósitos, cujos resultados se mostraram satisfatoriamente correlacionados com os experimentais / Abstract: This work had the objective to study the process of production of open-cell metallic foams and low-density composites by thixoinfiltration. The AA7075 alloy underwent a thixoability analysis, in which it was observed its adequation to the process, and the working temperature for the infiltration was defined. The samples production consisted in infiltrating the thixotropic slurry of AA7075 alloy into removable space-holders (NaCl particles) for the production of the foams, and into non-removable space-holders of porous ceramic materials (vermiculite and expanded clay) for the production of the composites. All the foams and composites produced were characterized according to their internal architecture, physical, thermal, and mechanical properties. The results in all cases showed a good quality of the products in general, and a good repeatability of the process. The behavior of all the produced materials under semi-static and dynamic compression remained similar to the typical behavior of cellular materials, with a large plastic deformation plateau occurring with relatively low stress levels. The analysis of the obtained curves from the semi-static and dynamic tests, together with images from partially compressed samples, gave information about the possible deformation mechanisms involved, including the role of the reinforcement materials. Furthermore, a calculation for the thermal conductivity of the composites was proposed, with their results satisfactorily correlated to experimental data / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Tannous / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T03:23:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lourenco_JoanaBratz_M.pdf: 4471799 bytes, checksum: b024641bde2dc64cccbbc8f18b82a373 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo estudar o comportamento fluidodinâmico de misturas binárias entre as biomassas madeira de eucalipto (Eucalyptus grandis) e o caroço do fruto do tucumã (Astrocaryum aculeatum), e areia como inerte, visando à aplicação em processos de termoconversão que utilizam a tecnologia de leito fluidizado. Os experimentos foram realizados em uma coluna de acrílico de diâmetro interno de 0,092 m. Os materiais escolhidos pertenceram às categorias A, B e D da classificação de Geldart. Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The objective of this study is to analyze the fluid dynamic behavior of binary mixtures between biomasses, eucalyptus wood (Eucalyptus grandis) and tucumã endocarp (Astrocaryum aculeatum), and inert (sand), aiming the application in thermoconversion processes that use the fluidized bed technology. The experiments were carried out in an acrylic column with an internal diameter of 0.092 m. ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Katia Tannous / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:07:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_VicenteFranco_M.pdf: 7282944 bytes, checksum: fb759d971353c73317d6c0ac1974ee13 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial de biomassas amazônicas (ouriço de castanha-do-brasil, ouriço da sapucaia e caroço do fruto do tucumã) visando sua utilização como insumo energético em processos de termoconversão. As caracterizações das propriedades estabelecidas foram: física (diâmetro médio, esfericidade, massa específica real e aparente, e morfologia), química (analises química, elementar e imediata), térmica (Poder Calorífico Superior, Poder Calorífico Inferior e termogravimetria) e um estudo cinético (energia de ativação e fator pré-exponencial) a partir da análise termogravimétrica. As biomassas foram moídas em um moinho de martelo e separadas por peneiramento, onde o intervalo granulométrico escolhido foi de 497-2019 ?m. As partículas foram definidas como irregulares e suas esfericidades foram calculadas mediante as equações de Massarani e Peçanha (1986) e Riley (1941), obtendo as faixas de 0,3-0,8 e 0,6-0,9, respectivamente. As massas específicas, real e aparente, foram determinadas através de picnômetro a gás de Hélio e porosímetro de mercúrio, tendo como resultado valores entre 1424-1479 kg/m3 e entre 678-1115 kg/m3, respectivamente. Na análise morfológica foram encontradas duas estruturas celulares principais relacionadas à rigidez das biomassas, sendo estas: fibras e esclereídes. A análise da composição química apresentou teores de hemicelulose entre 2-3%, de celulose entre 31-58%, e de lignina 36-38%. A composição elementar foi determinada mediante analisador elementar CHN-S, onde se constatou a predominância dos teores de carbono e oxigênio (máx. 48%-47%, respectivamente). A composição imediata foi determinada mediante normas técnicas, obtendo-se: teor de umidade entre 7%-8% (ASTM E871-82), materiais voláteis 79%-86% (ASTM E872-82), cinzas 0,4%-2,0% (ASTM E1755-01) e carbono fixo 13-20% (por diferença). O Poder Calorífico Superior foi determinado pela norma ASTM D240-09 (Sanchez, 2010) e situou-se entre 19-20 MJ/kg. O Poder Calorífico Inferior foi determinado pela equação de Mendeleev resultando em 16 MJ/kg-17 MJ/kg. A partir da análise termogravimétrica das biomassas foram identificadas três regiões de perda de massa: 25-150ºC, atribuída à eliminação de água; 200-420ºC e 430-900ºC, atribuídas à degradação térmica das biomassas. Os principais componentes associados foram hemicelulose e celulose, e lignina, respectivamente. Na análise cinética da reação, a energia de ativação e fator pré-exponencial foram determinados através de dois métodos dinâmicos (Kissinger e Ozawa). A variação destes parâmetros foi mais significativa para o caroço do fruto do tucumã em relação os diâmetros médios, bem como entre as conversões das reações de degradação / Abstract: This study aims to evaluate the potential of Amazonian biomass (woody shell of the Brazil nut, woody shell of the sapucaia and tucumã endocarp) for their use as energy input into thermoconversion processes. The characterizations of the properties were established: physical (mean particle diameter, sphericity, real and apparent density, and morphology), chemical (chemical, ultimate and proximate analysis), thermal (Higher Heating Value, Lower Heating Value, thermogravimetry) and a kinetic study (activation energy, pre-exponential factor) from the thermogravimetric analysis. The biomasses were ground in a hammer mill and separated by sieving, where the particle sizes range 497-2019 microns was chosen. The particles were defined as irregular and its sphericities were calculated by Massarani and Peçanha (1986) and Riley (1941) equations obtaining ranges from 0.3 to 0.8 and 0.6 to 0.9 respectively. The densities (apparent and true) were determined by gas Helium pycnometer and mercury porosimeter resulting 1424-1479 kg/m3 and between 678-1115 kg/m3, respectively. In the morphological analysis, two major cellular structures related to the rigidity of biomass were found: fibers and sclereids. The chemical composition analysis showed that: 2-3% of hemicelluloses content, 31-58% of cellulose content and 36-38% of lignin content. The ultimate analysis was determined by CHN-S elemental analyzer, which it is noticed the predominance of carbon and oxygen (máx.48%-47%, respectively). The proximate analysis was determined by testing standards according: 7%-8% of moisture content (ASTM E871-82), 79%-86% of volatile materials (ASTM E872-82), 0.4%-2.0% of ash (ASTM E1755-01) and 13-20% of fixed carbon (by difference). The Higher Heating Value was determined by ASTM D240-09 (Sanchez, 2010) and obtaining between 19 MJ/kg -20 MJ/kg. The Lower Heating Value was determined by the Mendeleev formula resulting in 16 MJ/kg-17 MJ/kg. From the thermogravimetric analysis of biomass three regions of mass loss were identified: 25°C-150°C attributed to the elimination of water; 200°C-420°C and 430°C-900°C attributed to thermal degradation of biomass corresponded to hemicelluloses and cellulose, and lignin, respectively. In analyzing the reaction kinetics, the activation energy and pre-exponential factor were determined through two dynamic methods (Kissinger and Ozawa). The variation of these parameters was more significant for the tucumã endocarp relating to mean particle diameters as well as conversion of thermal degradation reactions / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Daniel Barrera-Arellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:38:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_ThaisMariaFerreiradeSouza_D.pdf: 1857639 bytes, checksum: 8162b6f98ed8403230373b00af16e8d5 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: As ceras possuem propriedades importantes para o uso nos setores alimentício, cosmético, de limpeza e polimento. O conhecimento de suas características é essencial para sua aplicação. A cera de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) extraída da torta de filtro, um resíduo da indústria sucro- lcooleira, pode ser uma alternativa às ceras de carnaúba, abelha e ceras sintéticas. Considerando a larga disponibilidade de torta de filtro nos países produtores de cana, o potencial de produção desta cera é bastante grande. Neste trabalho foram estudadas as etapas de extração e fracionamento de cera de cana-de-açúcar com solventes. Os rendimentos da extração de dois tipos de tortas filtro com hexano foram de 4,32 e 7,11% em cera bruta. Os índices analíticos apresentados pelas ceras purificadas de cana foram comparáveis aos das ceras comerciais de abelha e carnaúba. As ceras purificadas apresentaram alta pureza quanto à composição em classes de lipídios, observada pelas análises de DSC, cujas curvas de fusão e cristalização mostraram picos únicos e estreitos. As propriedades térmicas dessas ceras (temperatura de pico de fusão entre 80,9 e 81,7ºC) aproximaram-se das da cera de carnaúba (picos de fusão a 82,0 e 88,1ºC). Os ácidos graxos das ceras de cana foram principalmente os saturados de cadeia normal e longa, com uma predominância do ácido palmítico (C16:0) e octacosanóico (C28:0). As amostras de cera de cana apresentaram álcoois graxos saturados de 24 a 34 carbonos. O principal álcool graxo foi o octacosanol (C28H57OH), cujos teores variaram de 118,57 a 224,89 mg.g-1 / Abstract: Waxes have important specific properties for food and cosmetic uses, and for cleaning and polishing applications. The knowledge of the characteristics of waxes is essential for their application. Wax recovered from sugarcane (Saccharum officinarum) filter cake, a by-product of the sugar and alcohol industry, represents a potential alternative to carnauba, beeswax, and synthetic waxes, considering the enormous resources of raw material in sugarcane growing countries. Crude wax solvent extraction and fractionation were studied in this project. Two types of filter cake extracted with hexane yielded 4.32 and 7.11% crude sugarcane wax, respectively. Purified sugarcane waxes presented analytical indexes similar to those of commercial bee and carnauba waxes. Purified sugarcane wax appeared to be homogeneous in terms of composition, containing few lipid classes, as indicated by DSC analysis. Single narrow peaks were observed during melting and crystallization of these samples. The thermal properties of purified sugarcane wax (melting peak between 80.9 and 81.7ºC) closely resembled those of carnauba wax (melting peaks at 82.0 and 88.1ºC). Fatty acids of sugarcane waxes were mainly normal and long-chain saturated compounds, predominantly C16:0 (palmitic) and C28:0 (octacosanoic). Long-chain saturated fatty alcohols, ranging from C24 to C34, were observed in sugarcane wax samples, with a large redominance of octacosanol (C28H57OH). Octacosanol content ranged from 118,57 to 224,89 mg.g-1 / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Tooling design is crucial for the production of cost-effective and durable composite products. As part of the current search for cost reduction (by reducing capital investment, energy use and cycle time), integrally-heated tooling is one of the technologies available for ‘out-of-autoclave’ processing of advanced thermoset polymer composites. Despite their advantages, integrally-heated tools can suffer from uneven distribution of temperature, variability in heat flow rate and inconsistency in heating/cooling time. This research, therefore, investigates a number of design variables such as shape and layout of heating channels in order to improve the heating performance of an integrally-heated tool. Design of Experiments (DoE) has been carried out using Taguchi’s Orthogonal Array (OA) method to set several combinations of design parameters. Each of these design combinations has been evaluated through numerical simulation to investigate heating time and mould surface temperature variation. The simulation results suggest that the layout of the channels and their separation play a vital role in the heating performance. Signal-to-Noise (S/N) ratio and analysis of variance (ANOVA) have been applied to the results obtained to identify the optimal design combination of the integrally-heated tool. Statistical analysis reveals that the heating performance of an integrally-heated tool can be significantly improved when the channels’ layout is parallel. The shape of the channels has negligible effect and the distance between the channels should be determined based on the production requirement. According to the predicted optimal design, a developed integrally water-heated tool is manufactured. The actual thermal properties of the constituent materials of the produced tool are also measured. Then a numerical model of the experimental tool model is simulated in ANSYS software, with setting the actual material properties and boundary condition to define the temperature uniformity and heating rate of the experimental tool. Comparison of the experimental and numerical results of the experimental tool confirmed the well assigning of the boundary conditions and material properties during simulation the heated tool. The experimental results also confirmed the predicted optimal design of the integrally heated tool. Finally, in order to define its thermomechanical behaviour under the effective (in service) thermal loads, a tool model is simulated. Numerical results presented that the produced extremes of thermal deformation, elastic strain, normal and plane shear stresses, under the effective thermal loading, are within the allowable elastic limits of the participated materials.