Orientador: José Luz Silveira / Banca: Carlos Daniel Ebinuma / Banca: Julio Santana Antunes / Banca: Nathan Mendes / Banca: Electo Eduardo Silva Lora / Resumo: Os sistemas de refrigeração por absorção da mistura amônia-água têm sido amplamente utilizados e referenciados na literatura. Normalmente, os modelos encontrados para análises são baseados considerando-se, dados de tabelas e diagramas para a entalpia em função da concentração. Para a análise de tabelas e diagramas de entropia em função da concentração de amônia na mistura, não se detém a mesma atenção, existindo ausência de dados disponíveis na literatura para esta propriedade termodinâmica. Estes sistemas apresentam-se complexos quanto aos parâmetros físico-químicos, tornando-se necessário um estudo mais aprofundado e detalhado da termodinâmica associada, corroborando para a determinação da inter-relação da entropia com outras propriedades associadas a refrigeração. Neste trabalho são formulados modelos de cálculos para o levantamento da entropia em função da temperatura, pressão e concentração de misturas amônia-água S = S (T, P, x). A confecção dos diagramas de entropia na fase líquido-vapor foram determinados visando auxiliar projetos industriais através de análises energéticas e exergéticas, simulação e otimização de processos relacionados ao sistema de refrigeração por absorção. / Abstract: Refrigeration systems of the ammonia-water mixtures by absorption have been widely used and referred in the literature. Usually the models found for analyses are based taking in to account data of tables and diagrams for the enthalpy as a function of the concentration. For the analysis of tables and entropy diagrams in function of the concentration of ammonia in the mixture, it has not been taken the same attention, existing lack of available data in the literature for that thermodynamic property. These systems seem to be complex as for the physiochemical parameters, becoming necessary a deeper and detailed study on the associated thermodynamics, corroborating to determine the interrelation of the entropy with other associated refrigeration properties. In this work, calculation models to improve the entropy are formulated in function of temperature, pressure and concentration of the ammonia-water mixtures S = S (T, P, x). The performance of the entropy diagrams in the liquid-vapor phase was surely aiming to aid industrial projects through energy analyses and exergetic simulation and optimization of processes related to the system of cooling by absorption. / Doutor

Orientador: João Manuel Marques Cordeiro / Banca: Rosangela da Silva de Laurentiz / Banca: José Roberto dos Santos Politi / Resumo: Apresenta-se neste trabalho o estudo das propriedades estruturais e termodinâmicas dos líquidos acetona (ACT), N-metilformamida (NMF) e de suas misturas, utilizando-se simulação computacional com método Monte Carlo. O estudo foi realizado com o intuito de se entender melhor os mecanismos moleculares envolvidos na estabilização enzimática em meios não aquosos, uma vez que há um aumento significativo no uso de biocatálise nas indústrias química e farmacêutica nos últimos anos. Os resultados estruturais obtidos para os líquidos puros foram comparados com os obtidos por difratometria de nêutrons com substituição isotópica e posterior refinamento por meio do método EPSR (refinamento estrutural por potencial empírico). As simulações foram feitas no ensemble isotérmico- isobárico com temperatura de 298 K e pressão de 1 atm. A energia de interação intermolecular foi calculada utilizando-se o potencial de pares clássico 6-12 Lennard-Jones somado ao potencial de Coulomb. Os valores teóricos obtidos para o calor de vaporização e densidade estão em bom acordo com os experimentais para os líquidos puros. Verificou-se uma boa concordância entre a estrutura teórica e experimental dos líquidos (especialmente para a NMF). Na análise dos líquidos puros foi constatada diferença estrutural e termodinâmica entre eles, sobretudo em decorrência da presença de ligações de hidrogênio na NMF e ausência destas na ACT. Para a mistura, observou-se uma maior energia de interação entre moléculas de NMF do que de ACT, devido à presença de ligações de hidrogênio na primeira. Verificou-se também a formação de ligações de hidrogênio entre moléculas dos dois líquidos, com um aumento da força de interação por ligações de hidrogênio encontradas entre moléculas de NMF à medida que se adiciona acetona... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents the study of structural and thermodynamic properties of acetone (ACT) - N-methylformamide (NMF) mixtures using Monte Carlo simulation. The study has been performed in order to better understand the molecular mechanisms involved in the enzyme's stabilization in no aqueous media, since there is a significant increase in the use of biocatalysis in pharmaceutical and chemical industries in recent years. The structural results obtained for the pure liquids were compared with those obtained by neutron diffraction with isotopic substitution and subsequent refinement by the EPSR (empirical potential refinement) method. The simulations were performed in the isothermal-isobaric ensemble with a temperature of 298 K and 1 atm. The intermolecular energy was calculated using the classical 6-12 Lennard-Jones plus Coulomb pair potential. The theoretical values obtained for the heat of vaporization and density are in good agreement with the experimental data for pure liquids. There was a good agreement between experimental and theoretical structure of liquids (especially for NMF). In the pure liquids' analysis was found structural and thermodynamic differences among them, mainly due to the presence of hydrogen bonds in the NMF and the lack of it in the ACT. In the mixture, the interaction energy between the NMF molecules is larger than between the ACT molecules, also a consequence of the presence of hydrogen bonds in the first ones. It was also found the formation of hydrogen bonds between the two liquids, with an increase in the strength of hydrogen bond interaction between the NMF molecules as ACT was added due to some sort of solvophobic effect. The concentration's influence on the dipolar correlation between the molecules of the liquid has been explored with discussion of the structure in the solvation shells in the mixture... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: A banana é a fruta com maior produção mundial, sendo plantada em quase todos os continentes. Devido à grande oferta de banana no mercado, é notável a existência de problemas com a geração de resíduos causados por desperdícios (fruta sobremadura) e material celulósico gerado no cultivar. O presente trabalho tem como objetivo principal a aplicação do processo de secagem para resíduos do cultivar da banana nanica (Mussa spp. Haploide AAB ), visando seu possível aproveitamento na indústria. Resíduos de banana tipo nanica (casca, pedicelo, pedúnculo) e polpa foram caracterizados quimicamente, encontrando valores de cinza, umidade, matéria seca, proteína, lipídeos e carboidratos totais muito próximos à literatura. A relação entre o conteúdo de umidade e a atividade de água proporciona informações uteis para a armazenagem e processamento destes resíduos. Na pesquisa foram determinadas isotermas de desorção para casca, pedicelo e polpa de banana a seis temperaturas (20, 30, 40, 50, 60 e 70°C), na faixa de conteúdo de umidade entre 0,001-6,360 kg·kg -1 e atividades de água entre 0,02-0,907. O modelo teórico de GAB foi empregado para a modelagem das isotermas de desorção. Foi proposta a segunda derivada da solução analítica da equação de Clausius-Clapeyron para calcular o calor isostérico de sorção, a entropia diferencial e, a energia livre de Gibbs, através do modelo de GAB quando o efeito da temperatura em equilíbrio higroscópico é considerado. Experimentos de secagem para casca de banana foram realizados em um secador de leito fixo, a três diferentes velocidades de ar (2.5, 1.5 e 1.0 m·s -1 ), e quatro temperaturas (40, 50, 60 e 70°C). Os modelos de Peleg, Lewis, Henderson-Pabis e difusivo, foram empregados na modelagem das curvas de secagem. Na análise gráfica, encontrou-se que a velocidade de ar não influência no tempo final secagem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Banana is the most produced fruit in the world, being planted in every continent. Due to the large supply bananas in the market, the existence of problems with waste generation caused for overripe fruit and cellulosic material is noteworthy. The objective of this paper is the drying process implementation for banana waste, variety nanica (Mussa spp. Haploid AAB), for a possible application in the industry. Waste (peel, pedicel and peduncle) and pulp of banana nanica were characterized chemically, where values of ash, protein, fat, carbohydrates, and water were quantified, showing similar results with literature. The relationship between moisture content and water activity provides useful information for processing and storage of banana waste. The desorption isotherms of peel, pedicel and pulp of overripe bananas were determined at six different temperatures (20, 30, 40, 50, 60 and 70ºC) over wide ranges of moisture content (0,001-6,360 kg kg-1 d.b.) and water activity (0,02- 0,907). The theoretical model of GAB was used for modeling the desorption isotherms. An analytical solution of the Clausius-Clapeyron equation was proposed to compute the isosteric heat of sorption, the differential entropy, and the Gibbs' free energy, by means of the GAB model when the effect of temperature on hygroscopic equilibrium is considered. Drying kinetics for peel banana in convective hot air forced equipment were determined, at three air velocities (2.5, 1.5 and 1.0 m·s -1 ), and four temperatures (40, 50, 60 and 70 ° C). The models of Peleg, Lewis, Henderson-Pabis, and diffusive were used to the modeling of drying curves. In the graphical analysis, for all experiments, air velocity does not influence in the final time of drying, showed a decreasing rate period of drying. Finally, acid hydrolysis of dry peel banana was performed by using a central composite design experimental with three... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Javier Telis Romero / Coorientador: Vanildo Luiz Del Bianchi / Co-oreintador: Henry Alexander Váquiro Herrera / Banca: Miriam Dupas Hubinger / Banca: José Francisco Lopes Filho / Mestre

Orientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Banca: Caciano Pelayo Zapata Noreña / Banca: Joel Fernando Nicoleti / Banca: José Francisco Lopes Filho / Banca: José Antônio Gomes Vieira / Resumo: Os objetivos deste trabalho foram analisar a influência do tipo e da quantidade de aditivos, além de diferentes métodos de secagem da polpa de maracujá em pó, nas isotermas, propriedades termodinâmicas de sorção e nos atributos de qualidade do produto obtido. No capítulo 1 descreve-se o efeito de diferentes aditivos - maltodextrina DE 10 e goma arábica - sobre as isotermas de sorção nas temperaturas de 20, 30, 40 e 50 ºC de polpa de maracujá em pó obtida por secagem a vácuo. O modelo de GAB se ajustou aos dados de sorção. As isotermas apresentaram comportamento da curva do tipo II, na classificação de Brunauer. Observou-se que a adição de maltodextrina DE 10 e de goma arábica à polpa de maracujá desidratada reduziu a umidade de equilíbrio em relação à umidade da polpa pura e não houve diferença considerável entre as umidades de equilíbrio das amostras da polpa com 18% de goma arábica e polpa com 18% ou 55% de maltodextrina. O aumento da concentração da maltodextrina não teve influência sobre os valores de umidade de equilíbrio. O calor isostérico de sorção da polpa em pó aumentou com o decréscimo da umidade, ao mesmo tempo em que apresentou menores valores para a polpa em pó com aditivos do que os observados para a polpa pura. Através da teoria da compensação isocinética, pode-se concluir que o processo de sorção de água pela polpa de maracujá em pó é um processo espontâneo e controlado pela entalpia para todas as amostras testadas. No capítulo 2 foi analisada a influência de três métodos de secagem: em estufa a vácuo (60 ºC), spray drying (140 ºC) e liofilização sobre as isotermas da polpa de maracujá em pó com 55% de maltodextrina DE 10. O pó produzido em spray dryer apresentou maior capacidade de sorção em relação aos pós desidratados em estufa a vácuo e em liofilizador. No capítulo 3 foi avaliada a influência... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objectives of this work were to analyze the influence of type and quantity of additives, in addition to different drying methods, on the production of powdered passion fruit pulp, on its water sorption isotherms and on its themodynamical properties, as well as evaluating the quality attributes of the obtained product. Chapter 1 describes the effect of different additives - maltodextrin DE 10 and Arabic gum - on the sorption isotherms at temperatures of 20, 30, 40 e 50 ºC of passion fruit pulp powder obtained by vacuum drying. The sorption data were well adjusted by GAB model. The isotherms presented behavior of type II curves according to the Brunauer classification. The addition of maltodextrin DE 10 and Arabic gum to the passion fruit pulp powder decreased the equilibrium water content when compared to the pure powdered pulp and no considerable differences between the equilibrium moisture content of samples with 18% of arabic gum and with 18% or 55% of maltodextrin were observed. The increase in maltodextrin concentration did not affect the equilibrium water contents. The isosteric heat of sorption of the powdered pulp increased with decreasing water content, at the same time that lower values were obtained to powdered pulp with additives than to pure powdered pulp. Through the isokinetic compensation theory it could be concluded that the water sorption process by the powdered passion fruit pulp is an enthalpy controlled, spontaneous process for all tested samples. In chapter II, the influence of three drying methods: vacuum drying (60 ºC), spray drying (140 ºC) and freeze drying over the powdered passion fruit pulp isotherms with 55% of maltodextrin DE 10, was analyzed. The passion fruit pulp powder produced by spray drying presented higher sorption ability than vacuum dried and freeze dried pulp. In chapter 3, the influence of different concentrations and different dextrose... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor