Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotalEdilma.pdf: 3342457 bytes, checksum: ab038da16334ba7acdbbca9aab59c08b (MD5) Previous issue date: 2013-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The estimation of the thermodynamic and transport properties have been studied by many researchers due to the need to input data in calculations and optimization equipment projects that involve adding and removing energy. Transient methods are widely used for determination of thermal transport properties. Usually, these methods are used in homogeneous materials to measure various thermophysical properties, simultaneously or separately. This work deals with the solution of an inverse problem, to estimate thermal properties parameters of whole milk. The direct problem is solved analytically using the Classical Integral Transform Technique (CITT). The proposed algorithm allows the estimation of the thermal conductivity at the interface of a medium composed of three layers through measurements of temperature distribution in one surface, resulting from a transient thermal pulse on the opposite surface. The thermal perturbation of the sample was done using a device known as micro flash LFA model 457, manufactured by Netzsch. The results are shown in terms of thermal diffusivity and thermal conductivity and are compared with values available in the literature for products of the same nature, thus providing thermal properties data of whole milk to be applied in dimensioning calculations of industrial processes. / A estimação das propriedades termodinâmicas e de transportes tem sido objeto de estudo de diversos pesquisadores devido à necessidade de seu conhecimento para alimentar os códigos de cálculos de otimização e projetos de equipamentos que envolvam adição e remoção de energia. Métodos transientes são largamente utilizados para determinação de propriedades térmica de transporte. Normalmente estes métodos são usados em meios homogêneos para mensurar várias propriedades termofísicas, simultaneamente ou separadamente. A análise de materiais compostos de múltiplas camadas é mais complicada. O algoritmo proposto permite a estimativa da difusividade térmica na interface de um meio composto de três camadas através da medida da distribuição detemperatura transiente resultante de um pulso térmico na superfície oposta. Esse trabalho trata da solução de um problema inverso de estimação de parâmetros para estimar as propriedades térmicas de produtos lácteos. O problema direto é resolvido analiticamente utilizando a Técnica da Transformada Integral Clássica (CITT). O procedimento experimental consiste de submeter as amostra de produtos lácteos confinada em uma cavidade cilíndrica a uma perturbação térmica de curta duração em uma das faces (anterior) e medir a evolução da temperatura transiente na outra face (face posterior). Para a perturbação térmica da amostra foi utilizado um dispositivo, denominado de micro-flash, modelo LFA 457, fabricado pela Netzsch. O pulso de curta duração é originário de um sistema de potencia que libera uma energia equivalente a 15 Joules por pulso e registra a evolução da temperatura através de um sensor infravermelho, tipo InSb-IR. Esseequipamento dispõe de um sistema de geração de pulso laser. Os resultados são mostradosem termos da difusividade térmica e da condutividade térmica e são comparados com osvalores disponíveis na literatura para produtos da mesma natureza.

La radiométrie photothermique (PTR) est une technique standard qui mesure les propriétés thermiques en mesurant la réponse thermique d’un matériau à un échauffement optique. Le travail présenté ici développe la théorie PTR en prenant en compte la dépendance non linéaire des émissions thermiques par rapport à la température. Cette théorie PTR est explorée numériquement et expérimentalement dans ce travail en utilisant la dépendance non linéaire du rayonnement thermique en fonction de la température. Une technique de mesure de l'effusivité thermique et deux nouvelles techniques de pyrométrie sont développées et testées expérimentalement. La première technique de pyrométrie permet une mesure précise de l’augmentation de température lors d'une mesure PTR traditionnelle. Cela a de nombreuses applications lorsque l'échantillon est sensible à l’augmentation de température et peut être endommagé en raison d’une surchauffe. La deuxième technique de pyrométrie ne nécessite pas que l’émissivité soit connue, mesurée ou d’être basée sur l’hypothèse d’un corps gris. Cependant la mesure peut être fortement influencée par une erreur sur la bande passante des filtres optiques utilisés et elle est très sensible à toute non-linéarité dans le système de détection. À partir des résultats expérimentaux, des directives de conception sont fournies pour minimiser ces deux inconvénients. La troisième méthode développée permet une mesure directe et sans contact de l'effusivité thermique d'un matériau homogène. Ce type de mesure n'a encore jamais été réalisé avec d'autres techniques. Les résultats expérimentaux d'effusivité de cette technique montrent un excellent accord avec les valeurs de la littérature. / Photothermal radiometry (PTR) is a standard technique which measures thermal properties by measuring a materials thermal response due to optical heating. PTR measures the emitted thermal radiation from a sample to determine the thermal response. The work presented here further develops the PTR theory by including the nonlinear dependence of thermal emission with respect to temperature. This more advanced PTR theory is numerically and experimentally explored in this work. A thermal effusivity measurement technique and two new pyrometry techniques are developed and experimentally tested using the nonlinear dependence in the PTR theory. The first pyrometry technique allows for accurate temperature measurement during a traditional PTR measurement. This has many applications when the sample is sensitive to an increase in temperature and possibly damaged due to overheating. The second pyrometry technique does not require emissivity to be known, measured, or rely on a gray body assumption. The measurement can be influenced greatly by any error in the bandwidth of optical filters used in the measurement, and it is very sensitive to any nonlinearity in the detection system. From the experimental results, design guidelines are provided to minimize these two drawbacks of the technique for future exploration. The direct thermal effusivity measurement developed allows for a non-contact, direct measurement of thermal effusivity of a homogenous material. This type of measurement has not been achieved with any other technique. The experimental effusivity results from this technique show excellent agreement with literature values.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:05:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CelisAriza_OscarJavier_D.pdf: 10909211 bytes, checksum: 25518eb40de039638e4cc39a2cb6790e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O potencial aproveitamento dos resíduos de petróleo obtido por destilação atmosférica ou a vácuo tem estimulado a procura de novos processos com a finalidade de transformar estas frações de baixo valor comercial, em derivados nobres de alto valor, tais como a gasolina e o GLP. O craqueamento térmico (viscorredução, coqueamento retardado) ou craqueamento catalítico (FCC, hidrocraqueamento) fazem parte deste grupo de processos amplamente utilizados em todo o mundo. Contudo, um dos desafios é procurar novas técnicas que facilitam a produção destas frações de alto valor, a partir de resíduos que atualmente não têm sido aproveitados para esta finalidade. Uma das desvantagens nos processos convencionais refere-se ao elevado consumo de energia para chegar à temperatura inicial das reações de quebra dos hidrocarbonetos. Porém, uma nova técnica rápida de craqueamento térmico destas frações foi desenvolvida e avaliada. A técnica proposta consistiu na utilização de sistema laser de CO2 e scanner óptico de varredura para focalização do feixe de laser diretamente no resíduo de petróleo com a finalidade de quebrar quimicamente os hidrocarbonetos por meio da energia térmica (aquecimento) gerada pela interação laser/petróleo. Sendo assim, nesta Tese, foi realizado um estudo experimental e de simulação para avaliar as melhores condições de operação do laser (potência, velocidade de varredura e número de varreduras) que permitam um melhor ganho na seletividade dos produtos. Testes experimentais foram desenvolvidos para um resíduo atmosférico chamado ETA e um de seus resíduos obtido pela destilação molecular. Particularmente, foram avaliadas as concentrações da fração gasosa (C1-C4, CO, CO2 e H2), fração líquida (gasóleo atmosférico, leve, pesado e super pesado) e a distribuição da massa molar dos produtos. Na avaliação da técnica foi feita uma prévia caracterização termofísica dos resíduos (por meio de dados experimentais ou modelos empíricos) para a simulação da melhor distribuição de temperatura do laser na superfície e no interior do material, desenvolvida na plataforma comercial computacional ANSYS CFX 13.0 ®. Finalmente, a partir dos dados de simulação e experimentais foi possível obter uma maximização da concentração do gasóleo atmosférico e leve (10 e 2 vezes a mais em comparação à amostra não-irradiada, respectivamente), além de uma minimização da fração de gasóleo pesado. Resultado obtido no ponto ótimo de operação do laser a uma potência de 41,5W, velocidade de varredura 0,6 m/s e número de varreduras de 8. A máxima conversão do resíduo molecular ETA obtido por craqueamento via laser de CO2 foi alcançada em 25%, mas em curtos instantes de tempo e pressão atmosférica. Segundo o grau de conversão, a nova técnica de craqueamento térmico de frações pesadas de petróleo por radiação laser pode ser classificada como uma técnica de craqueamento por viscorredução / Abstract: A better use of petroleum residues obtained by atmospheric or vacuum distillation has stimulated the research for new processes in order to transform these fractions of low commercial value into high value products, such as gasoline and LPG. The thermal cracking (viscobreaking, delayed coking) or fluid catalytic cracking (FCC, hydrocracking) has been part of kind of processes used world widely. However, the main challenge is to find new techniques that facilitate the production of these high-value fractions. One of the disadvantages in the above processes has been the high energy consumption to reach the initial temperature of the hydrocarbon reactions. For this reason, a new technique of rapid thermal cracking of these fractions was developed. The technique proposed consists in use a CO2 laser system with optical scanner to focus and driving the laser beam directly into the petroleum residue in order to crack the hydrocarbons through the thermal energy (heat), which is generated by the laser/petroleum interaction. Therefore, in this thesis, an experimental and simulation studies to evaluate the best laser operational conditions (laser power, scanning speed and number of scans) were proposed. Experimental tests have been employed for an atmospheric residue called ETA and for one of its residues obtained by molecular distillation. Specifically, the gas fraction yield (C1-C4, CO, CO2 and H2), liquid fraction yield (atmospheric, light, heavy and super heavy gas oils) and molar mass distribution of the products were determinated. In order to improve the research, a thermophysical characterization of the residues (by experimental data or empirical models) was developed. This part was an important topic to simulate the temperature distribution within the petroleum residue and it was performed by the commercial computational tool ANSYS CFX 13.0®. It was shown by both simulation and experimental data that a maximization of atmospheric and light gas oil yields (respectively, 10 and 2 times more in comparison with the not irradiated sample) was obtained and further a minimization of heavy gas oil yield. These results have been obtained at the best operational condition of laser of CO2, such as: power beam 41,5W, scanning speed of 0,6 m/s and number of scans of 8. A maximum conversion of 25% was obtained for the molecular residue ETA but with short time instant atmospheric pressure. Moreover, according to the conversion degree, the new thermal cracking technique of heavy petroleum fractions by laser radiation can be classified near to the viscobreaking technique / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Les nanocomposites à base de polymères sont utilisés depuis plusieurs années dans différents domaines industriels. Ils permettent une amélioration des propriétés des polymères et/ou l'accès à certaines propriétés presque inexistantes sur le polymère de base. Cependant, les polymères utilisés sont souvent d’origine pétrochimique. Au cours des dernières années, l'accumulation de déchets toxiques a, entre autres, conduit à un remplacement progressif de ces matières par des polymères issus des agro-ressources et/ou biodégradables. Notre étude porte sur deux polymères biodégradables utilisés comme matrice dans des nanocomposites, le poly (acide lactique) (PLA) et le poly (butylène succinate) (PBS). Elle a pour but, d'une part, d’améliorer les propriétés barrière aux gaz et à la vapeur d'eau, et d'autre part, de les rendre conducteur de chaleur. Pour ce faire, deux différents types de charges ont été utilisés. La première, la montmorillonite organiquement modifiée (OMMT) a permis d’obtenir une amélioration significative des propriétés mécaniques et barrière du polymère. La seconde, le graphite expansé (EG) a prouvé sa capacité à augmenter les propriétés de transport de chaleur dans les polymères. Une étude bibliographique a révélé que les conditions de mise en œuvre et les affinités entre les deux composés influencent considérablement les propriétés finales du nanocomposite. Ainsi les conditions de mise en œuvre ont été optimisées en faisant varier le temps et les températures de mélange de même que la méthode de mise en œuvre en fonction des charges utilisées. Pour améliorer les interactions entre la matrice et les charges, ces dernières ont été fonctionnalisées par un alkoxysilane, le 3-AminoPropylTrimethoxy-Silane. Les effets de cette fonctionnalisation sur les propriétés mécaniques, barrière, thermiques et thermophysiques des nanocomposites sont présentés. Pour les nanocomposites chargés en EG, l’effet des tailles et de la distribution des tailles des particules sur les conductivités thermiques des nanocomposites a été discuté en se basant sur un modèle de type Maxwell-Garnett basé sur la théorie des champs moyen. / Polymer based nanocomposites have been used for several years in various industrial fields. They allow an improvement of the polymer properties and/or an access to some almost non-existent properties of the neat material. However, the used polymers originated mostly from petrochemical industry. In recent years, the accumulation of toxic waste, among others, led to a gradual replacement of these materials by polymers from agro-resources and/or biodegradables. Our study focuses on two biodegradable polymers used as matrix in nanocomposites, poly (lactic acid) (PLA) and poly (butylene succinate) (PBS). It aims, on one hand, to improve their barrier properties to gases and water vapor, and on the other, to make them heat conductors. To achieve this, two different kinds of fillers were used. The first one, organically modified montmorillonite (OMMT), has achieved a significant improvement in mechanical and barrier properties of the polymer. The second one, expanded graphite (EG), has proven its ability to increase heat transport properties of polymers. A literature review has revealed that the conditions of nanocomposite preparation and the affinities between the two materials greatly influence the final properties of the nanocomposite. Thus the preparation parameters were optimized by varying the melting time and temperature as well as the preparation method according to the fillers used. To improve the interaction between the matrix and the fillers, they were functionalized with an alkoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxy-Silane. The effects of this functionalization on the mechanical, barrier, thermal and thermophysical properties of nanocomposites are presented. For EG based nanocomposites, the EG size effect and size distribution on the thermal conductivity of nanocomposites were discussed based on a theoretical model using the Maxwell-Garnett mean-field theory.

The aim of this work was to investigate the effect on horizontal ground heat exchanger performance of changing soil and load parameters, and pipe horizontal separation distance for ground-coupled heat pumps under Egyptian conditions.Egypt possesses a variety of energy resources; namely fossil and renewable. The amount of renewable energy available is significant and must be utilized perfectly for the sake of achieving sustainable use of energy resources. Soils in Egypt vary widely from being clay with its thermal conductivity of 1.11 (for clay particles) to sand with its thermal conductivity of 5.77 (for sand particles). Two soil samples were chosen from the literature to be used in the investigation held in this work with boundary conditions that match the weather and ground temperature distribution conditions in Egypt.Conduction heat transfer in soils is a very complicated process especially when it is combined with time dependant boundary conditions and temperature dependent thermophysical properties of the medium. A MATLAB code was used to estimate thermophysical properties of the soil samples with three different moisture contents (0, 0.2, and saturation %) and the upper boundary condition bases on two surface dryness conditions (dry and wet). The results of the code were fed to Abqaus/CAE to analysis and predict the temperature distribution in these soils with implementing the time dependant boundary conditions to investigate the ground thermal behaviour of these soils. Also the temperature distribution around two pipes per trench of horizontal ground heat exchanger with applying synthetic load based on estimated cooling and heating degree days for one set of weather conditions. The horizontal separation distance between pipes was investigated by changing it to be 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5 metres.Both the MATLAB code and Abaqus environment were validated against measured data published in the literature and their results agreed well with this data.The results of the simulation showed that the ground thermal behaviour depends mainly on the boundary conditions applied on the model. Dry soils are the worst being affected by the variation of the boundaries, because of its low volumetric heat capacities. The moisture content in the soil should be kept around 0.2 or above to get the most benefits from the presence of moisture in the vicinity of ground heat exchangers. The effect of the soil surface dryness is less significant than that of the moisture content of the entire system but it is more controllable than the moisture content. Also it was found that the horizontal separation distance (HSD) between pipes must be selected on the bases of prior knowledge of the site parameters soil type and moisture level. The results showed that the 0.4m HSD is the optimum HSD for the conditions and load profile included in this study.

O conhecimento de propriedades termofísicas é importante na modelagem, na otimização e no projeto de equipamentos para processos como a fabricação de massa de pão congelada. Neste trabalho, as propriedades termofísicas condutividade térmica, difusividade térmica e calor específico foram determinadas experimentalmente ao longo do processo de congelamento da massa de pão, pois influenciam diretamente a cinética do processo que, por sua vez, determina a qualidade do pão produzido. Os resultados obtidos mostraram que algumas destas propriedades variaram em função do conteúdo inicial de água e principalmente devido à mudança da temperatura. O valor médio encontrado através da atividade de água das massas (aw = 0,950), para temperatura inicial de congelamento, pode explicar alguns desvios no ajuste dos dados experimentais a modelos disponíveis na literatura baseados na lei de Raoult, que são estritamente relacionados à fração de gelo formada. O uso combinado de goma guar e xantana reduziu a entalpia de fusão ao longo do tempo de armazenamento congelado (87,4 J.g-1 e 81,2 J.g-1 para a formulação sem gomas, não congelada e após 28 dias de armazenamento congelado; 84,4 J.g-1 e 76,9 J.g-1 para a formulação com 0,25% de goma guar e 0,25% de goma xantana na massa não congelada e após 28 dias de armazenamento congelado), indicando uma interação entre as gomas na capacidade de ligar água ao longo do tempo de congelamento. Porém, apesar do tempo de congelamento ter reduzido a entalpia de fusão, o processo de congelamento foi o principal fator na queda da taxa de fermentação e da produção de gás pelas leveduras independentemente do tempo de armazenamento congelado. / The knowledge of thermophysical properties is important to model and optimize equipment design for frozen food processes. In this work, the thermophysical bread dough properties, such as, thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat were experimentally determined during freezing process, due to their influence on the kinetics process, and therefore on bread quality. The results showed that some properties varied according to the initial water content and mainly due to temperature changes. The average value of initial freezing temperature found by water activity (aw = 0.950) explains the deviations between experimental data and available models in the literature based on Raoults law, which is related to the ice mass fraction. The combined use of guar and xanthan gums reduced the fusion enthalpy along frozen storage time (87.4 J.g-1 and 81.2 J.g-1 for formulation without gum, non-frozen and after 28 frozen storage days; 84.4 J.g-1 and 76.9 J.g-1 for formulation with 0.25 % of guar gum and 0.25 % of xanthan gum in non-frozen and after 28 frozen storage days). It indicated the interaction between gums and their ability to hold water along frozen storage. Despite frozen storage reduced the fusion enthalpy, the freezing process itself was the main factor in the decrease in proofing rate and gas production by yeast cells.

L'objectif de cette recherche est d'établir des mécanismes de formation de la structure des systèmes hybrides organique-inorganique à base des oligomères uréthane et silicates en fonction de la réactivité de la composant organique, d'identifier l'impact de l'organisation structurelle du OIS obtenue sur leurs propriétés électriques et thermomécaniques, de sorption et de l'activité du capteur. La signification pratique des résultats est la détermination de l'impact de la réactivité composant organique sur la structure des systèmes hybrides polymère organique-inorganique avec la possibilité d'obtenir des matériaux avec des propriétés spéciales prévisibles. Les résultats peuvent être utilisés comme base scientifique pour comprendre l'interconnexion de la structure, les propriétés et les moyens de leur régulation en direction de systèmes hybrides polymère organique-inorganique. La sensibilité très élevée pour les différents types de solvants, qui, combiné avec une haute sélectivité, a été révélé pour les systèmes de synthèse, la possibilité de leur utilisation pratique en tant que matières capteur existe.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcoASR_TESE.pdf: 5586767 bytes, checksum: d92d904a4f89177a814a13f5f7230b94 (MD5) Previous issue date: 2011-07-11 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In this study were conducted experimental procedures for determination of variation of the expandability of rigid polyurethane foam (PUR) from a natural oil polyol (NOP), specifically the Castor oil plant, Ricinus communis, pure and additions of the vermiculite in phase dispersed in different percentage within a range from 0% to 20%, mass replacement. From the information acquired, were defined the parameters for production of bodies of test, plates obtained through controlled expansion, with the final volume fixed. Initially, the plates were subjected to thermal performance tests and evaluated the temperature profiles, to later be extracted samples duly prepared in accordance with the conditions required for each test. Was proceeded then the measurement of the coefficient of thermal conductivity, volumetric capacity heat and thermal diffusivity. The findings values were compared with the results obtained in the tests of thermal performance, contributing to validation of the same. Ultimately, it was investigated the influence that changes in physical-chemical structure of the material had exerted on the variation of thermophysical quantities through gas pycnometry, scanning electron microscopy (SEM) combined with energy dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDXRF), infrared spectroscopy using Fourier transform (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and differential thermal analysis (DTA). Based on the results obtained was possible to demonstrate that all load percentage analyzed promoted an increase in the potential expansion (PE) of the resin. In production of the plates, the composites with density near at the free expansion presented high contraction during the cure, being the of higher density adopted as definitive standard. In the thermal performance tests, the heating and cooling curves of the different composites had presented symmetry and values very close for lines of the temperature. The results obtained for the thermophysical properties of composites, showed little difference in respect of pure foam. The percentage of open pores and irregularities in the morphology of the composites were proportionate to the increment of vermiculite. In the interaction between the matrix and dispersed phase, there were no chemical transformations in the region of interface and new compounds were not generated. The composites of PUR-NOP and vermiculite presented thermal insulating properties near the foam pure and percentage significantly less plastic in its composition, to the formulation with 10% of load / Neste estudo, foram realizados procedimentos experimentais para determina??o da varia??o da expansibilidade da espuma r?gida de poliuretano (PUR) de um poliol de ?leo natural (NOP), especificamente o de mamona, Ricinus communis, puro e acrescido de vermiculita na fase dispersa, em distintos percentuais, dentro de uma faixa de 0% a 20%, de substitui??o em massa. A partir das informa??es adquiridas, foram definidos os par?metros para produ??o dos corpos de prova, placas obtidas atrav?s de expans?o controlada, com volume final fixo. Inicialmente, as placas foram submetidas a testes de desempenho t?rmico, sendo avaliados os perfis de temperatura, para posteriormente serem extra?das amostras, devidamente preparadas conforme as condi??es exigidas para cada ensaio. Procedeu-se ent?o a medi??o do coeficiente de condutividade t?rmica, capacidade t?rmica volum?trica e difusividade t?rmica. Os valores encontrados foram comparados com os resultados obtidos nos testes de desempenho t?rmico, contribuindo para valida??o dos mesmos. Por fim, foi investigada a influ?ncia que as altera??es na estrutura f?sico-qu?mica do material, exerceram sobre a varia??o das grandezas termof?sicas, por meio de picnometria a g?s, microscopia eletr?nica de varredura (MEV) combinada com espectroscopia de fluoresc?ncia de raios-X por energia dispersiva (EDXRF), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), an?lise termogravim?trica (TGA) e an?lise t?rmica diferencial (DTA). Com base nos resultados obtidos foi poss?vel demonstrar que todos os percentuais de carga analisados promoveram um aumento do potencial de expans?o (PE) da resina. Na produ??o das placas, os comp?sitos com densidade pr?xima ? expans?o livre apresentaram grande contra??o na cura, sendo adotados os de maior densidade como padr?o definitivo. Nos ensaios de desempenho t?rmico, as curvas de aquecimento e resfriamento dos diferentes comp?sitos apresentaram simetria e valores muito pr?ximos para as linhas de temperatura. Os resultados obtidos para as propriedades termof?sicas dos comp?sitos, demonstraram pouca diferen?a em rela??o aos da espuma pura. O percentual de poros abertos e irregularidades na morfologia dos comp?sitos foram proporcionais ao incremento da vermiculita. Na intera??o entre matriz e fase dispersa n?o ocorreram transforma??es qu?micas na regi?o de interface e n?o foram gerados novos compostos. Os comp?sitos de PUR-NOP e vermiculita apresentaram propriedades isolantes t?rmicas pr?ximas as da espuma pura e percentual significativamente menor de pl?stico em sua composi??o, para a formula??o com 10% de carga

O conhecimento de propriedades termofísicas é importante na modelagem, na otimização e no projeto de equipamentos para processos como a fabricação de massa de pão congelada. Neste trabalho, as propriedades termofísicas condutividade térmica, difusividade térmica e calor específico foram determinadas experimentalmente ao longo do processo de congelamento da massa de pão, pois influenciam diretamente a cinética do processo que, por sua vez, determina a qualidade do pão produzido. Os resultados obtidos mostraram que algumas destas propriedades variaram em função do conteúdo inicial de água e principalmente devido à mudança da temperatura. O valor médio encontrado através da atividade de água das massas (aw = 0,950), para temperatura inicial de congelamento, pode explicar alguns desvios no ajuste dos dados experimentais a modelos disponíveis na literatura baseados na lei de Raoult, que são estritamente relacionados à fração de gelo formada. O uso combinado de goma guar e xantana reduziu a entalpia de fusão ao longo do tempo de armazenamento congelado (87,4 J.g-1 e 81,2 J.g-1 para a formulação sem gomas, não congelada e após 28 dias de armazenamento congelado; 84,4 J.g-1 e 76,9 J.g-1 para a formulação com 0,25% de goma guar e 0,25% de goma xantana na massa não congelada e após 28 dias de armazenamento congelado), indicando uma interação entre as gomas na capacidade de ligar água ao longo do tempo de congelamento. Porém, apesar do tempo de congelamento ter reduzido a entalpia de fusão, o processo de congelamento foi o principal fator na queda da taxa de fermentação e da produção de gás pelas leveduras independentemente do tempo de armazenamento congelado. / The knowledge of thermophysical properties is important to model and optimize equipment design for frozen food processes. In this work, the thermophysical bread dough properties, such as, thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat were experimentally determined during freezing process, due to their influence on the kinetics process, and therefore on bread quality. The results showed that some properties varied according to the initial water content and mainly due to temperature changes. The average value of initial freezing temperature found by water activity (aw = 0.950) explains the deviations between experimental data and available models in the literature based on Raoults law, which is related to the ice mass fraction. The combined use of guar and xanthan gums reduced the fusion enthalpy along frozen storage time (87.4 J.g-1 and 81.2 J.g-1 for formulation without gum, non-frozen and after 28 frozen storage days; 84.4 J.g-1 and 76.9 J.g-1 for formulation with 0.25 % of guar gum and 0.25 % of xanthan gum in non-frozen and after 28 frozen storage days). It indicated the interaction between gums and their ability to hold water along frozen storage. Despite frozen storage reduced the fusion enthalpy, the freezing process itself was the main factor in the decrease in proofing rate and gas production by yeast cells.

rOrientador: Martin Azna / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T13:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_JulioLopesda_M.pdf: 4182616 bytes, checksum: 6423419dacba1304ffd5dce09c359c97 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O 2,5-dimetilfurano (DMF) é um biocombustível promissor que pode ser produzido a partir da desidratação da frutose por catálise ácida em um reator bifásico. Para o projeto, operação e otimização do processo de produção do DMF são indispensáveis dados de equilíbrio de fases, visando as etapas de separação e purificação, bem como dados de propriedades termofísicas dos componentes envolvidos, úteis no cálculo das propriedades de transporte. Entretanto, dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) envolvendo o DMF são, até o momento, inexistentes na literatura. Este trabalho teve como objetivo principal determinar experimentalmente dados de ELL de sistemas ternários água + DMF + solventes presentes nas etapas de separação do processo de produção do DMF em reator bifásico, bem como desenvolver a metodologia analítica mais apropriada. Foram usados como solventes 1-butanol, 2-butanol e 1- hexanol e as linhas de amarração foram obtidas nas temperaturas de 25°C e 40°C, a pressão atmosférica de aproximadamente 95,0 kPa. Três técnicas analíticas foram testadas: 1) densimetria e refratometria, 2) cromatografia gasosa com padronização interna e 3) cromatografia gasosa com titulação volumétrica de Karl Fischer, sendo empregada esta última metodologia na determinação da composição das fases em equilíbrio. O ELL do sistema ternário acetato de etila + 1-butanol + água a 20°C foi determinado e comparado com dados disponíveis na literatura para validação da metodologia analítica. Os resultados mostram que os sistemas estudados apresentam regiões de grande imiscibilidade e altos valores de seletividade para o DMF; portanto, estes álcoois foram considerados bons solventes para aplicação no processo de produção do DMF. Fez parte ainda dos objetivos do trabalho determinar as propriedades densidade, índice de refração e viscosidade do DMF puro, obtidos usando um densímetro de tubo em U vibrante, um refratômetro e um viscosímetro de bola em queda, respectivamente, em uma faixa de temperatura entre 15 e 60°C. Os dados de ELL obtidos foram satisfatoriamente correlacionados com o modelo NRTL para o cálculo do coeficiente de atividade, com desvio médio quadrático na composição menor que 2% para todos os sistemas; novos parâmetros de interação binária foram determinados nesta correlação. A qualidade dos dados experimentais foi verificada pelas equações de Bachman e Othmer-Tobias, que mostraram um coeficiente de correlação R2> 0,97 em todos os casos / Abstract: 2,5-Dimethylfuran (DMF) is a promising biofuel that can be produced by dehydration of fructose by acid catalysis in a biphasic reactor. For the design, operation and optimization of DMF production process, phase equilibrium data are necessary, aiming the separation and purification steps, as well as thermophysical properties of the involved compounds, useful in the calculation of transport properties. However, liquid-liquid equilibrium (LLE) data of systems including DMF are not available in the literature at the present time. The main objective of this work was to determine experimentally LLE data of ternary systems water + DMF + solvents present in the separation steps of DMF production process in biphasic reactor, as well to develop the most suitable analytical methodology. 1-Butanol, 2-butanol and 1-hexanol were used as solvents and the tie-lines were determined at 25°C and 40°C and at atmospheric pressure of about 95.0 kPa. Three analytical techniques were tested: 1) densimetry and refractometry, 2) gas chromatography with internal standard method and 3) gas chromatography combined with Karl Fischer volumetric titration, the latter used in the equilibrium phases composition determination. LLE data of ternary system ethyl acetate + 1-butanol + water at 20°C was determined and compared with those available in the literature for validation of the analytical methodology. The results show that the studied systems have large immiscibility region and high selectivity values for the DMF; therefore, these alcohols are considered good solvents for application in DMF process production. Also, new measurements of pure DMF density, refractive index and viscosity were performed, obtained by using a vibrating U-tube densimeter, a refractometer and a falling ball viscometer, respectively, in the temperature range 15 to 60°C. The obtained LLE data were satisfactorily correlated with the NRTL model for the activity coefficient calculation, with root mean square deviation in composition less than 2% for all systems; new binary interaction parameters were determined in this correlation. The quality of the experimental data was ascertained by Bachman and Othmer-Tobias equations, with a correlation coefficient R2 > 0.97 for all cases / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química