Orientador: Leila Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T00:29:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amaral_IlianadeOliveiraGuimaraes_M.pdf: 1318427 bytes, checksum: 027176c495b959093f42870cf0758b39 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste estudo investigou-se a recuperação de poli(álcool vinílico), PVA, e de água de um efluente modelo de desengomagem têxtil em ensaios de ultrafiltração tangencial realizados com reciclo total de permeado (Fc=1) e em batelada. Foram utilizadas duas membranas minerais CARBOSEP (suporte de carbono e óxido de zirconila), uma de ultrafiltração, M8, com massa molar de corte de 50.000 g/mol, e outra de microfiltração, M14, com diâmetro médio de poro de 0,14 µm. Nos ensaios com reciclo total de permeado o desempenho das membranas, obtido através do fluxo de permeado, J, bem como a sua seletividade, dada através do coeficiente de retenção de PVA, R%, foram avaliados em função da pressão (1 - 5 kgf.cm-2) e da concentração da solução de PVA, que variou de 0,1 - 2,0% (m/v), mantendo-se a temperatura e a velocidade de escoamento tangencial constantes (T=50oC e v=1,2 m.s-1). O efeito da pressão não foi significativo acima de 3 kgf.cm-2. O aumento da concentração da solução de PVA ocasionou sempre uma diminuição de J, que variou em média de 100 L.m-2.h-1 para a concentração de 0,10% até cerca de 10 L.m-2.h-1, para as concentrações maiores, sendo para a membrana M14 metade daqueles observados para a membrana M8, devido ao fenômeno de fouling (bloqueio e/ou entupimento parcial dos poros da subcamada da membrana) efeito evidenciado pela maior dificuldade de limpeza desta membrana. O Modelo das Resistências em Série foi utilizado para a determinação experimental das várias resistências envolvidas (intrínseca da membrana, da camada gel-polarizada e do fouling). A resistência da camada gel-polarizada mostrou-se determinante. Nos ensaios de concentração em batelada, o fluxo de permeado e o coeficiente de retenção de PVA, foram avaliados, mantendo-se a temperatura, a pressão e a velocidade tangencial constantes (T=50oC, P=3kgf.cm-2 e v=1,2m.s-1). O índice de refração foi o parâmetro usado para determinação da concentração de PVA no permeado e cálculo do R%. O principal problema verificado nos dois tipos de ensaio foi o acentuado declínio do fluxo de permeado desde o início dos ensaios, causado principalmente pelo acúmulo de moléculas de PVA na superfície da membrana (camada gel-polarizada) e possivelmente nos poros das membranas (fouling). O fluxo de permeado ficou em torno de 10 L.h-1.m-2 a partir da consolidação do fouling. Verificou-se que embora as porosidades das membranas M8 e M14 sejam bastante diferentes, a partir de Fc=3,0 e t=7,5h não houve diferença significativa no fluxo de permeado nem no coeficiente de retenção obtido (>90%), novamente como conseqüência da camada de gel formada que passa a controlar o processo. Por isso, a melhor escolha para o processo seria a membrana M8, não pelo seu melhor desempenho ou eficiência que são semelhantes aos obtidos para a M14, mas pela sua maior facilidade de limpeza. / Abstract: The recovery of polyvinyl alcohol, PVA, and water from an artificial textile desizing effluent, using ultrafiltration with tubular mineral membranes in a bench unit, was investigated in this work. Two different CARBOSEP membranes (carbon support with a fine inner pellicle of zirconyl oxide) were used: an ultrafiltration membrane with molecular weigth cut-off of 50.000 g/gmol (M8) and another one of microfiltration with averaged pore diameter of 0,14 µm (M14). The membrane performance was evaluated by the flux of permeate, J, and the membrane selectivity by the PVA retention coefficient, R%. The Refraction Index was the parameter used to determine the PVA permeate concentration. Experiments with Fc=1 were conducted varying transmembrane pressure from 1 to 5 kgf.cm-2, at 50oC and tangential velocity of 1,2 m.s-1. The several resistances involved in the process (intrinsic, gel layer and fouling) were experimentally determined with the help of the resistance in series model showing that the gel layer resistance controls the process, being responsible for the dramatic flux decline even at the beginning of the experiment. Concentration experiments were conducted at 3 kgf.cm-2, 50oC and tangential velocity of 1,2 m.s-1. Mathematical models of fouling were tested. At the operational conditions performed the retention coefficient was high (> 90%) and the obtained flux could be considered low, but it was of the same magnitude observed by other researchers. Comparing both membranes, no significant difference in flux or retention coefficient was observed, so M8 was considered the best choice not due to a better performance, but because it has presented an easier cleaning procedure. / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador : Luiz Antonio Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-02T21:46:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_JosedeRibamarMacedo_M.pdf: 9679073 bytes, checksum: fb939fe9a8dad8e902bd2c782417f42c (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Caldo filtrado do lodo decantado da usina açucareira foi ultrafiltrado à temperatura de 40°C, até o fator de concentração FC2 em uma unidade piloto, utilizando uma membrana tubular de poli (fluoreto de vinilideno) da Ultraflow, modelo UFMl SP70, massa molar de corte 70 kDa, área efetiva de aproximadamente 0,12 m2, pressão máxima de 7,09x1O5Pa e temperatura máxima de 44,5°C. Amostras do material de alimentação, do retentado e do permeado a fatores de concentração FC1,5 e FC2 foram tomadas para análise de composição química e medidas de propriedades fisicas. Para as condições operacionais de pressão transmembrana na faixa de 0,91x1O5Pa e 1,62xl05 Pa e de velocidade tangencial entre 2,85 m/s e 3,4 m/s foi possível avaliar, através do planejamento experimental, o efeito destes parâmetros sobre a porcentagem de variação da cor do caldo filtrado, da turbidez, do teor de dextranas e sobre o fluxo global de permeado, também até fator de concentração FC2, obtendo-se uma redução de cor e de turbidez do material tratado de até 92% e 98,34%, respectivamente. Foi observada ainda uma redução do teor de dextranas no caldo processado de até 86,66%. Foi possível verificar que o aumento da pressão transmembrana e da velocidade tangencial melhorou o fluxo de permeado, sendo que à pressão de 1,62x1O5Pa e velocidade tangencial de 3,4 m/s foi obtido o maior fluxo global de permeado (17,33 kg/(h.m2». Para as condições operacionais estudadas, o teor de sólidos totais, açúcares totais, açúcares redutores e cinzas no permeado, não apresentaram mudanças significativas com relação ao material de alimentação / Abstract: Sugar mill filtered juice was ultra filtred within the temperature of 40°C, up to the concentration factor FC2 in a pilot unit, using a polivinilidene difluoride tubular membrane ITomUltraflow, model UFMl SP70, molecular weight cutt-off 70 kDa, permeation area of 0,12 m2, maximum pressure of7,09x1O5 Pa and maximum temperature of 44,5°C. Feeding material samples, retentate and permeate to concentration factors FC1,5 e FC2 were taken for chemical composition analyzes and physical properties measurements. For the operational conditions of transmembrane pressure on the 0,91x1O5Pa and 1,62x1O5Pa range and tangential velocity between 2.85 m/s and 3.4 m/s it was possible to evaluate, using the experimental design, the effects of these parameters over the percentage of color variation of the filtered juice, of the dextrans content, and over the permeated global flux, up to the concentration factor FC2 too, obtaining a color and turbidity reduction of the treated material up to 92% and 98,34%, respectively. It was also observed a reduction of dextrans within the processed juice up to 86,66%. It was possible to verify tOOtthe transmembrane pressure rising and tangential velocity improved the permeated flux, at the pressure rate of 1,62xl05 Pa and tangential velocity of3,4 m/s the highest permeated global flux was obtained (17,33 kg/(h.m2)). For the suited operational conditions, the total solid content, total sugar, sugar reductors, and ashes on permeate, did not presented significative changes when related to the feeding material / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Walkiria Hanada Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:21:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_DanielaNunes_M.pdf: 1136425 bytes, checksum: db7319f8dbfb05eece9d3f83668bad71 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do uso de retentados de ultrafiltração de baixo fator de concentração na composição, rendimento, proteólise, propriedades viscoelásticas e funcionais, microestrutura e aceitação sensorial do queijo mussarela de reduzido teor de gordura feito por acidificação direta com ácido acético. Dois fatores de concentração (FC 1,4 e 1,8) foram comparados a um controle (leite não ultrafiltrado) e os ensaios foram realizados em triplicata. Leite, retentado, permeado, soro, água de filagem e queijo foram pesados e suas composições determinadas. Foram calculados as recuperações de gordura e de proteína e o rendimento de fabricação. Os queijos foram analisados nos dias 4, 11, 18, 25 e 32 do armazenamento refrigerado a 4ºC em relação a pH, acidez titulável, teor de nitrogênio solúvel (NS) a pH 4,6 e em 12% TCA e capacidade de derretimento. Nos dias 5, 12, 19, 26 e 33, os queijos foram avaliados quanto a capacidade de retenção de água, cor antes e após derretimento, óleo livre e propriedades reológicas (teste de compressão uniaxial e relaxação). A microestrutura dos queijos foi avaliada através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) no 26º dia após a fabricação e a aceitação sensorial foi verificada no 27° dia do armazenamento refrigerado. Os queijos feitos com retentados apresentaram menores teores de proteína e de cálcio (p<0,05), tendência de maior teor de umidade, menor recuperação de gordura na água de filagem (p<0,05) e maior rendimento real (p<0,05). O uso de retentados não influenciou significativamente (p>0,05) o pH, acidez titulável, proteólise, capacidade de retenção de água e capacidade de derretimento do queijo. Os queijos feitos com retentados apresentaram menor formação de óleo livre, menor elasticidade e menor firmeza (p<0,05). Os índices de proteólise aumentaram significativamente durante o tempo de armazenamento; no entanto, este aumento foi pequeno em relação aos normalmente encontrados para queijo mussarela, o que provavelmente está associado à pequena quantidade de coalho utilizado na fabricação do queijo. Isto resultou na manutenção das propriedades funcionais e reológicas constantes (p>0,05) ao longo do tempo de armazenamento. O eletroforetograma dos queijos confirma a lenta evolução da proteólise e evidencia que esta ocorreu fundamentalmente em virtude da ação do coalho residual. Os queijos feitos a partir de retentados apresentaram cor mais clara, provavelmente devido ao efeito de homogeneização da gordura que pode ter ocorrido durante a ultrafiltração do leite. Todos os queijos apresentaram uma rede protéica bastante densa devido à redução do teor de gordura. Os queijos feitos com retentados parecem ter apresentado uma rede protéica menos compacta, provavelmente em função de seu menor teor de proteína e tendência de maior teor de umidade e isto pode ter refletido nas diferenças em relação às propriedades reológicas. A qualidade sensorial do queijo não foi prejudicada pelo uso de retentados de baixo fator de concentração. Os queijos tiveram boa aceitação, apesar do reduzido teor de gordura, sendo similar à de queijos mussarela light comerciais. O uso de retentados de baixo fator de concentração se mostrou viável na produção de queijo mussarela de reduzido teor de gordura por acidificação direta. Como o fator de concentração não influenciou significativamente a qualidade dos queijos, o FC 1,8 é mais indicado por viabilizar um maior aumento da capacidade da planta. No entanto, são necessários maiores estudos no sentido de aprimorar as propriedades funcionais, em especial a capacidade de derretimento, visto que este é um atributo de fundamental importância para o queijo mussarela / Abstract: Use of low concentration factor ultrafiltration retentates on composition, yield, proteolysis, rheological and functional properties, microstructure and sensory acceptability of reduced fat Mozzarella cheese made by direct acidification was evaluated. Two concentration factors (1.4 and 1.8) were compared with a control (semi-skimmed milk) and three trials were carried out. Milk, retentate, permeate, whey, stretching water and cheese were weighted and their composition were determined. Fat and protein recoveries and yield were also calculated. Titratable acidity, pH, pH 4.6-soluble nitrogen, 12% TCA-soluble nitrogen and melting of cheese were determined at 4, 11, 18, 25 and 32 d of refrigerated storage at 4°C, and at 5, 12, 19, 26 and 33 d, water holding capacity, color of unmelted and melted cheese, free oil formation and rheological properties (uniaxial compression and stress relaxation tests) were evaluated. Cheese microstructure was evaluated by Scanning Electron Microscopy (SEM) at 26 d after manufacturing and the sensory acceptability were determined at 27 d of refrigerated storage. Cheese made with retentates had lower protein and calcium contents (p<0.05), tendency of higher moisture, lower fat recovery in stretching water and higher actual yield than control cheese. The use of retentates had no significant influence (p>0.05) on pH, acidity, proteolysis, water holding capacity and melting behaviour of cheese. Free oil formation, elasticity and firmness of cheeses were reduced when using low concentration factor retentates. The levels of proteolysis increased significantly during storage, however this increase was slow which is probably associated to the small amount of rennet used in cheese manufacture. This fact is probably responsible for no alterations of the functional and rheological properties during storage. The electrophoretogram confirms the slow changes in proteolysis and indicates that it was due to residual rennet action. Cheeses made with retentates were whiter than the control cheese, probably due to the homogenization effect that could be occurred during ultrafiltration of milk. All cheeses showed a dense protein network because of fat reduction. It seems that cheeses made with retentates had a less compact protein matrix probably due to their lower protein content and tendency of higher moisture that could reflect in the rheological differences of cheeses. The sensory quality was not impaired by the use of retentates. All cheeses had good acceptability, despite of the fat reduction, that was similar to the comercial light Mozzarella cheeses. The use of low concentration factor retentates in production of reduced fat Mozzarella cheese by direct acidification is viable and how the concentration factor did not affect significantly cheese quality, CF 1.8 is recommended because of higher improvement of plant capacity. However more research is needed in order to improve functional properties, especially melting that is an important attribute of Mozzarella cheese / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientadores : Leila Peres, Elisabete Scolin Mendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-31T19:49:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_SueliTeresaDavantelde_D.pdf: 9259780 bytes, checksum: 23c185375ea7ae4eb4b6c8fbefa1a02d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: No processo tradicional de clarificação de sucos, utilizam-se filtros prensa e/ou terra diatomácea em grande quantidade, o que gera um alto custo com energia, mão de obra e um problema ambiental sério, que é a disposição final da terra diatomácea. A ultrafiltração permite que a clarificação e o refinamento ocorram numa só etapa, reduzindo assim o. tempo de processamento, permitindo então economia no processo, além de produzir um suco de qualidade superior. Este trabalho teve por objetivo estudar o processo de clarificação por ultrafiltração dos sucos de acerola e abacaxi. Realizou-se inicialmente, um estudo da influência do tratamento enzirnático sobre a viscosidade dos sucos e produtividade do processo de ultrafiltração, avaliando-se os efeitos do mesmo, sobre o fluxo permeado. Avaliou-se ainda, as condições operacionais e características de separação, utilizando-se membranas de fibra oca de polissulfona e cerâmica tubular, com reciclo total e parcial. Os resultados obtidos mostraram que o tratamento enzirnático reduz as viscosidades dos sucos, causando um aumento no fluxo permeado, exceto no caso do suco de acerola permeando a membrana de fibra oca de polissulfona. O aumento de velocidade tangencial foi o fator que mais influenciou no aumento de fluxo de permeado. O aumento da temperatura e pressão causou aumento do fluxo permeado quando se operou à velocidade tangencial máxima, com reciclo total de permeado. Na situação de reciclo parcial de permeado, o aumento da temperatura e da pressão causou diversos efeitos sobre o fluxo permeado. A partir das análises fisico-químicas dos produtos obtidos, estabeleceram-se as condições de operação que aliaram os maiores fluxos, à melhor qualidade do produto. Usando-se o modelo das resistências em série para representar o fluxo permeado, foram desenvolvidas relações gerais entre o fluxo permeado, temperatura, velocidade tangencial e concentração. Os modelos modificados representaram adequadamente os fluxos, dentro das faixas de operação avaliadas. Os decaimentos dos fluxos permeados foram determinados (investigados) pelas expressões da teoria clássica da filtração, modificadas para fluxo tangencial e permitiram determinar os mecanismos de fouling, envolvidos durante o processo de ultrafiltração / Abstract: Clarified fruit juices are used in the manufacture of countless food products. The traditional clarification methods involve many batch filtration operations, which are laborious and time consuming, besides the enviromnental problem associated to the final disposition of the diatomaceous earth. The clarification of juices by ultrafiltration (UF) allows the clarification and refinement of the juice to be accomplished in a unique process, thus reducing the processing time and producing clarified juice of a superior quality. 80, the objective of this work was the study of the acerola and pineapple juices clarification by ultrafiltration, using hollow fiber polysulphone and tubular ceramic membranes. Initially, it was conducted a study in order to know the influence of enzymatic treatment on the juices viscosity and ultrafiltration on process performance (permeate flux and physical-chemical characteristics of the product). The influence of important operational parameters: transmembrane pressure, temperature, tangential velocity and pulp concentration were also evaluated, with total and partial recycle. The obtained results showed tOOt in general way the enzymatic treatment reduces the juices viscosity, thus increasing the permeate flux, except in the case of the ultrafiltration of acerola juice in hollow fiber polysulphone membrane. The increase of the tangential velocity influenced the permeate flux in ali the cases. For the system operation at maximum tangential velocity, in total recycle, an increasing temperature and pressure OOve caused an increasing permeate flux. When partial recycle was used, the increasing in temperature and pressure caused di:fferent effects on the permeate flux. The best operation conditions were obtained taking in account good physical-chemical products properties, combined with the highest obtained permeate flux, at the lower energy consumption. Using the resistances in series mode_ it was developed general relationships among the penneate flow, temperature, tangential velocity and pulp concentration. The resulting modified models OOve represented appropriately the permeate flow, in the range of the operational conditions evaluated. The penneate flux decreasing were evaluated using expressions ITom the c1assic filtration theOlY, modified for tangential flow. This allowed detennination ofthe fouling mechanisms involved in the UF processo / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Salvador Massaguer Roig / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-24T01:30:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gigante_MirnaLucia_D.pdf: 11634786 bytes, checksum: d71fff95bbe79b7660e45322c78984b3 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Estudou-se a fabricação de requeijão cremoso a partir de retentado obtido por ultrafiltração (UF) de leite integral pré-acidificado a pH 5,2 e 5,7, não adicionado de concentrado protéico de soro (CPS) e adicionado de forma a aumentar a relação proteína de soro/caseína (PS/CAS) em 50 e 100%. Foram utilizados dois tipos de sais emulsificantes a base de polifosfatos de sódio disponíveis no mercado, JOHA S9 e JOHA S10. As amostras foram fundidas em uma máquina universal polivalente Stephan--Geiger com injeção direta de vapor. Os produtos obtidos foram avaliados quanto a composição centesimal, perfil de textura, capacidade de derretimento, cor, perfil eletroforético de proteínas e avaliação sensorial. Nos dois níveis de pH utilizados na ultrafiltração observou-se 100% de retenção da gordura e 99% da proteína. No pH 5,2 observou-se uma menor retenção de Ca, P e cinzas. Os requeijões fabricados apresentaram composição química semelhante. Os requeijões obtidos a partir de retentado de leite pré-acidificado a pH 5,2 apresentaram menor conteúdo de cálcio (90,33mg/100g) do que os obtidos no pH 5,7 (160,08mg/100g). Verificou-se que a adição de CPS (p = 0,0591) e o tipo de sal emulsificante (p = 0,0202) influenciaram significativamente a firmeza das amostras. Com o uso do sal emulsificante JOHA S9 obteve-se produtos 22% mais firmes do que com o uso do sal JOHA S10. A adição de CPS de forma a aumentar em 50% a relação PS/CAS resultou em um aumento de 54% na firmeza das amostras. Quando adicionou-se CPS de forma a aumentar mais 50% a relação PS/CAS, também observou-se um aumento na firmeza dos produtos, porém de 25%. O pH de ultrafiltração influenciou significativamente (p = 0,0186) a adesividade dos produtos que foi 153% maior quando a ultrafiltração foi conduzida a pH 5,7. A interação pH*CPS (p = 0,0253) influenciou significativamente a capacidade de derretimentos das amostras. A adição de CPS em quantidade que permitiu aumentar a relação PS/CAS em 50 e 100% diminuiu a capacidade de derretimento das. A maior redução foi observada quando o leite foi pré-acidificado a pH 5,2. A análise instrumental indicou influência do tipo de sal emulsificante e da interação pH*CPS na cor dos produtos. Na avaliação sensorial apenas foi relatada pequena diferença de cor em uma das amostras. Os diferentes tratamentos para a obtenção dos requeijões não alteraram o comportamento eletroforético das proteínas e foi evidente a formação do complexo ߬lactoglobulina/ k-caseína em todos os tratamentos. À medida que aumentou-se a quantidade de CPS ocorreu um correspondente aumento da formação do complexo ß ¿Iactoglobulina/ k-caseína. Os resultados sugerem que não, houve influência dos sais emulsificantes nas características eletroforéticas das proteínas existentes no sistema. A avaliação sensorial indicou uma boa aceitabilidade dos produtos. Nos atributos avaliados (aceitabilidade global, sabor, espalhabilidade, cremosidade, firmeza e cor) os produtos obtiveram notas entre 6 (gostei ligeiramente) e 8 (gostei muito) da escala hedônica. O produtos adicionados de CPS de forma a aumentar a relação PS/CAS em 100% obtiveram a maior porcentagem de aprovação, em média 94% / Abstract: A study was made on the manufacture of "requeijão cremoso" from the retentate obtained by ultrafiltration (UF) of whole milk acidified to pH 5.2 and 5.7, without and with the addition of whey protein concentrate (WPC) to increase the ratio whey protein/casein (WP/CN) by 50 and 100%. Two types of comercially available emulsifying salts were utilized: JOHA S9 and JOHA S10. Samples were melted in a Stephan-Geiger cooker with direct steam injection. The products were evaluated for proximate composition, texture profile, melting characteristics, color, electrophoretic pattern and sensorial characteristics. At the two pH levels it was observed 100% fat and 99% protein retention. At pH 5.2 there was a lower Ca, P and ash retention. The prepared "requeijão cremoso" showed similar chemical composition. The "requeijão cremoso" obtained from UF milk pre-acidified at pH 5,2 showed lower calcium (90,30mg/100g) content that the ones obtined at pH 5,7 (160,08mg/100g). It as observed that the addition of WPC (p= 0.0591) and the type of emulsifying salt (p=0.0202) had a significant influence on hardness of the samples. When Joha S9 was added the products showed a hardness which was 22% higher than ,the one observed for Joha S10. Addition of WPC to increase by 50% the ratio WPC/CN resulted in an increase of hardness by 54%; when a new portion was added the hardness increased by only 25%. pH during the ultrafiltration step had a negative influence (p=0.0186) on adhesiveness and it was higher when the UF was carried out at pH 5.7. The interaction pH*WPC (p=0.0253) had a negative influence on melting characteristics of the products; the increase in the ratio WPC/CN by 50 and 100% caused a decrease on melting. The decrease in melting characteristics of the products was higher at pH 5.2. Emulsifying salt and UF pH* WPC interaction showed influence on the instrumental product color evaluation. On sensorial evaluation was reported a slight diference in color in one product. The electrophoretic behavior of the samples was not influenced by treatments and it was evident the formation of the complex ß-Lg/k-CN; the addition of WPC had a marked effect on the formation of this complex. Emulsifying salts did not change the electrophoretic pattern. Sensorial evaluation indicated an good acceptance of the products. The scores varied in the range from 6 (Iiked sligtly) to 8 (Iiked very much), from hedonic scale, for the evaluated caracteristics (global acceptability, taste, spredability, creamness, firmness and colour). Products with WPC added to increase WP/CN by a 100% obtained the highest percentagem of approval, 94% in average / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

O intenso crescimento populacional associado à demanda excessiva de água, principalmente em grandes centros urbanos, tem comprometido de forma significativa os recursos hídricos tornando-os escassos em muitas regiões. Frente a este cenário a adoção de medidas que proporcionem a conservação da água nas diversas atividades nas quais ela é utilizada é de grande relevância. Neste contexto, medidas como o uso racional e a prática do reúso de água são opções que devem ser consideradas para combater a escassez induzida. No caso do reúso de água é possível utilizar efluentes, tratados ou não, como fonte alternativa às demandas para usos menos restritivos, preservando a água de melhor qualidade para aplicações mais nobres, como o consumo humano. Assim, neste trabalho foi avaliada a viabilidade técnica da utilização de efluentes secundários submetidos ao tratamento complementar por membranas de ultrafiltração, do tipo fibra oca, para atendimento de demandas não potáveis em sistemas aeroportuários. O estudo foi desenvolvido através da operação de uma unidade piloto de membranas, instalada na saída do sistema de esgotamento sanitário do Aeroporto Internacional de São Paulo/Guarulhos Governador André Franco Montoro. Por meio de ensaios específicos as condições ótimas de operação foram estabelecidas, pressão de 0,9 bar (90 kPa), frequência de retrolavagem de 40 minutos e frequência de limpeza de 200 h, sendo que a taxa de recuperação de água no sistema permaneceu em torno de 70%. O desempenho do sistema em relação à remoção de contaminantes foi avaliado verificando-se as porcentagens de remoção de Cor, Turbidez, DBO5,20, DQO, Carbono Orgânico Dissolvido, Absorbância de radiação UV (254 nm) e Coliformes Termotolerantes, obtendo-se remoções de 89%, 99%, 70%, 78%, 80%, 36% e 100%, respectivamente. Com base nos resultados das análises foi possível concluir que a água produzida pelo sistema de membranas apresenta potencial para atender aos seguintes usos não potáveis: irrigação de áreas verdes, descargas em bacias sanitárias e mictórios, lavagem de pitas e reserva para combate a incêndios. Como a água produzida pelo sistema de membranas apresentou concentrações elevadas de Nitrogênio Amoniacal, Fosfato e Matéria Orgânica recomenda-se um estudo mais detalhado da estação de tratamento biológico, antes de utilizar para atender a esse fim. / The excessive demand for water associated with intense population growth, principally in large urban centers, has significantly compromised water resources and transformed the situation in many regions to a scarcity status. Faced with this scenario, it is of great relevance to adopt measures that promote the conservation of water, through various activities and uses. In this context, rational water use and water reuse are measures that should be considered to tackle the induced shortage. In the case of water reuse, it is possible to use effluents, treated or untreated, as an alternate source for uses that have less stringent quality standards. This in turn, preserves the higher quality water for more demanding water uses, such as human consumption. In this study, we evaluated the technical feasibility of the use of secondary effluents, subjected to ultrafiltration membrane treatment (hollow fiber), to meet the non-potable demands of airport systems. The study was conducted with a pilot plant membrane, installed and operated at the sewage system discharge at the International Airport of São Paulo/Guarulhos Governor André Franco Montoro. Specific tests were conducted to establish optimum operation conditions: 0.9 bar (90 kPa) of pressure, a backwash frequency of 40 minutes, a cleaning frequency of 200 hours, and a recovery rate maintained around 70%. The system performance with respect to contaminant removal was evaluated by determining the percent removal of color, turbidity, BOD5, 20, COD, dissolved organic carbon, UV Absorbance (254 nm), and coliform, which yielded removals of 89%, 99%, 70%, 78%, 80%, 36%, and 100%, respectively. Based on analysis results, it was concluded that the water produced by the membrane system has the potential to supply the following non-potable uses: irrigation of green areas, discharges in toilets and urinals, floor washing, and firefighting reserves. As the water produced by the membrane system had high concentrations of ammoniacal nitrogen, phosphate, and organic matter, a more detailed study is recommended before using the effluent in cooling towers.

Resumo: As técnicas de ultrafiltração com fluxo tangencial (UF-FT) e de difusão em filmes finos por gradiente de concentração (DGT) foram empregadas no estudo da labilidade de Al e Cu em soluções modelo e em amostras de águas de dois rios do litoral do estado de São Paulo, rio Sorocabinha e rio Peropava. Como para técnica DGT, existe a necessidade de se conhecer o valor do coeficiente de difusão dos analitos em hidrogéis, foi construída uma câmara de difusão para a determinação desses coeficientes. As soluções modelo contendo diferentes concentrações de Al ou Cu, na presença de substâncias húmicas aquáticas (SHA), foram submetidas ao procedimento de UF-FT para a determinação das concentrações de metais livres e complexados. Com esses resultados e os coeficientes de difusão dos metais e seus complexos com substâncias húmicas, foram determinados coeficientes de difusão aparentes, específicos para cada solução modelo e/ou amostra. A técnica DGT convencional permitiu a determinação da fração lábil total dos analitos e, usando géis para difusão com diferentes porosidades, foi possível a determinação das frações inorgânicas e orgânicas dos analitos nas soluções modelo e/ou amostras. Para se verificar a exatidão dos resultados foi usado um procedimento de extração em fase sólida (EFS) com coluna preenchida com resina Chelex-100. Os resultados dos coeficientes de difusão de Al, Cu, Al-SH e Cu-SH, determinados através da câmara construída, foram similares aos encontrados na literatura para a mesma temperatura. Com os resultados da UF-FT, foram determinadas as capacidades complexantes das SH para Al e Cu em 3,7 e 1,0 mmol mg-1 de COT, para as SHA do rio Itapanhaú, e 3,9 e 7,4 mmol mg-1 de COT para as SHA do rio Sorocabinha. Os resultados da UF-FT e da DGT usando o coeficiente de difusão aparente não diferiram estatisticamente dos encontrados... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The techniques of tangential flow ultrafiltration with (TF-UF) and diffusion gradients in thin films (DGT) were applied in the study of the lability of Al and Cu in model solutions and water samples from two rivers from the coast of the São Paulo state, the Sorocabinha and the Peropava River. As the DGT technique requires the values of the diffusion coefficients of the analytes in hydrogels, a diffusion chamber was built, in order to determine them. The model solutions, which contain different concentrations of Al and Cu when aquatic humic substances (AHS) are present, were submitted to the TF-UF procedure to determine the concentration of free and complexed metals. With these results and the diffusion coefficients of the metals and their complexes with humic substances, apparent diffusion coefficients, which are specific to every model solution and/or sample, were determined. The conventional DGT technique allowed the determination of the total labile fraction of the analytes and using diffusing gels with different pore size, the determination of the inorganic fractions of the analytes in the model solutions and/or samples was possible. To verify the accuracy of the results, a solid phase extraction procedure (SPE) was used, with the column filled with Chelex-100 resin. The results of the diffusion coefficients from Al(III), Cu(II), Al-HS and Cu-HS, determined through the built chamber, were similar to the ones found in the literature for the same temperature. With the TF-UF results the complexing capacities of the HS to Al and Cu were determined as 3.7 and 1.0 µmol mg-1 TOC to the AHS of the Itapanhaú River, and 3.9 and 7.4 µmol mg-1 TOC to the AHS of the Sorocabinha River. The TF-UF and DGT results using the apparent diffusion coefficients didn't differ statistically to the ones found with the SPE, allowing thus the determination of the free, labile, labile more moderately labile... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: André Henrique Rosa / Coorientador: Amauri Antônio Menegário / Banca: Leonardo Fernandes Fraceto / Banca: Roberto Naves Domingos / Banca: Cássio Hamilton Abreu Junior / Banca: Pedro Sergio Fadini / Doutor

A proposta deste trabalho foi a concepção de um modelo para o dimensionamento otimizado de sistemas para tratamento de água baseados na tecnologia de Ultrafiltração com membranas de fibra-oca pressurizadas. O modelo relaciona o comportamento das membranas com a qualidade da água bruta através de resultados de ensaios em unidade piloto ou de bancada e equações de bloqueio de poros. A validação desta relação foi realizada através da análise dos dados de uma planta piloto operada em dois períodos distintos em regimes de fluxo variando de 60 a 70L/m².h e alimentada com água bruta proveniente de um manancial de superfície. Os resultados apontaram para a predominância do mecanismo de obstrução através da formação de torta e indicaram uma boa aderência das equações do modelo físico à realidade observada. Variáveis econômicas foram incorporadas ao modelo de forma a permitir a otimização através da busca do mínimo custo total de propriedade. Uma análise de sensibilidade demonstrou que os parâmetros de projeto mais impactantes no custo total, quantidade de membranas, duração do ciclo de filtração e duração do ciclo de contralavagem, podem variar seu peso em diferentes regiões do mundo influenciando o dimensionamento. Outras variáveis de projeto como a vazão de ar de limpeza demonstraram ser pouco significantes para a redução do custo total. A otimização do modelo foi realizada através de um algoritmo de busca numérica para as variáveis de duração do ciclo de filtração e quantidade de membranas, os resultados a partir das informações colhidas na planta piloto levaram a um projeto arrojado, porém dentro das recomendações gerais dos fabricantes de membranas. Como conclusão é possível afirmar que o modelo de dimensionamento do projeto é capaz de reduzir os custos totais de uma estação de tratamento de água baseada na tecnologia de ultrafiltração além de demonstrar potencial para a otimização dinâmica de plantas já instaladas. / The goal of this work was the development of an optimal design model for water treatment plants based in the pressurized hollow-fiber ultrafiltration membrane technology. The model uses operational data from pilot plants or bench scale units as input and pore blocking equations to predict the behavior of the membranes. The correlation between the fouling model adopted and the pilot plant results was evaluated using a pilot plant operated in two different time frames with flux rates from 60L/m²h to 70L/m²h and fed with raw water from a lake. The results from this validation have shown that the major fouling mechanism is the cake filtration and the theoretical curves had a good fitting with the operational data. To allow the cost optimization, economic variables were added to the model. A sensitivity analysis demonstrated that the most significant design parameters on the overall cost were the membrane area, the duration of the filtration cycle and the duration of the backwash cycle. According to the analysis, since the costs of the commodities and membranes are different from a region to the other, the optimal system design will also be different. Other design parameters like the membrane aeration rate have shown almost no impact on the total operating cost. The model optimization for the membrane quantity and the filtration cycle duration was based on bi-dimensional discrete numeric algorithm. The results from the optimization using the pilot plant data were compatible with the typical ranges and limits proposed by the membrane manufacturers. The design model proposed was able to reduce the total costs of new plants and demonstrated a good potential for the dynamic optimization of existing plants.

A proposta deste trabalho foi a concepção de um modelo para o dimensionamento otimizado de sistemas para tratamento de água baseados na tecnologia de Ultrafiltração com membranas de fibra-oca pressurizadas. O modelo relaciona o comportamento das membranas com a qualidade da água bruta através de resultados de ensaios em unidade piloto ou de bancada e equações de bloqueio de poros. A validação desta relação foi realizada através da análise dos dados de uma planta piloto operada em dois períodos distintos em regimes de fluxo variando de 60 a 70L/m².h e alimentada com água bruta proveniente de um manancial de superfície. Os resultados apontaram para a predominância do mecanismo de obstrução através da formação de torta e indicaram uma boa aderência das equações do modelo físico à realidade observada. Variáveis econômicas foram incorporadas ao modelo de forma a permitir a otimização através da busca do mínimo custo total de propriedade. Uma análise de sensibilidade demonstrou que os parâmetros de projeto mais impactantes no custo total, quantidade de membranas, duração do ciclo de filtração e duração do ciclo de contralavagem, podem variar seu peso em diferentes regiões do mundo influenciando o dimensionamento. Outras variáveis de projeto como a vazão de ar de limpeza demonstraram ser pouco significantes para a redução do custo total. A otimização do modelo foi realizada através de um algoritmo de busca numérica para as variáveis de duração do ciclo de filtração e quantidade de membranas, os resultados a partir das informações colhidas na planta piloto levaram a um projeto arrojado, porém dentro das recomendações gerais dos fabricantes de membranas. Como conclusão é possível afirmar que o modelo de dimensionamento do projeto é capaz de reduzir os custos totais de uma estação de tratamento de água baseada na tecnologia de ultrafiltração além de demonstrar potencial para a otimização dinâmica de plantas já instaladas. / The goal of this work was the development of an optimal design model for water treatment plants based in the pressurized hollow-fiber ultrafiltration membrane technology. The model uses operational data from pilot plants or bench scale units as input and pore blocking equations to predict the behavior of the membranes. The correlation between the fouling model adopted and the pilot plant results was evaluated using a pilot plant operated in two different time frames with flux rates from 60L/m²h to 70L/m²h and fed with raw water from a lake. The results from this validation have shown that the major fouling mechanism is the cake filtration and the theoretical curves had a good fitting with the operational data. To allow the cost optimization, economic variables were added to the model. A sensitivity analysis demonstrated that the most significant design parameters on the overall cost were the membrane area, the duration of the filtration cycle and the duration of the backwash cycle. According to the analysis, since the costs of the commodities and membranes are different from a region to the other, the optimal system design will also be different. Other design parameters like the membrane aeration rate have shown almost no impact on the total operating cost. The model optimization for the membrane quantity and the filtration cycle duration was based on bi-dimensional discrete numeric algorithm. The results from the optimization using the pilot plant data were compatible with the typical ranges and limits proposed by the membrane manufacturers. The design model proposed was able to reduce the total costs of new plants and demonstrated a good potential for the dynamic optimization of existing plants.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:04:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000439669-Texto+Completo-0.pdf: 2432426 bytes, checksum: 926062560772ee0fef9ad537b63bff41 (MD5) Previous issue date: 2012 / Introduction: Peritoneal dialysis ultrafiltration failure is a functional abnormality associated with increased risk of death and technique failure. Daily ultrafiltration volume early on therapy may predict patient and technique survival. Objective: to determine the relationship between to presence of risk factors, daily ultrafiltration volume, patient and technique survival. Patients and Method: Data were extracted from the observational, multicenter, BRAZPD cohort study. From a population of 2419 suitable patients, 977 incident patients were selected. At the three-month therapy interval, demographic, clinical and technical variables were appraised and daily ultrafiltration volume was analyzed by quartiles (1st: ≤ 700 ml; 2nd: > 700 ml up to ≤ 1100 ml; 3rd: > 1100 ml up to < 1600 ml; 4th: ≥ 1600 ml), as were its changes at the sixth and twelfth follow-up months. Two outcomes were considered : death and technique failure, which were analyzed till the 30th therapy month. Comparison between groups, correlations, patient and technique uni and multivariate survival analyses, using Kaplan-Meier technique and Cox regression analysis, were performed. Results: Age (HR=1. 038; 95% CI: 1. 027-1. 049; P<0. 01), diabetes (HR=1. 416; 95% CI: 1. 043-1. 922; P=0. 03) and number of co-morbidities (HR=2. 687; 95% CI: 1. 336-5. 407; P<0,01) were directly associated with increased patient mortality. The 4th ultrafiltration quartile related with higher patient and technique survival (P=0. 02 and P=0. 10, respectively); peritonitis had a strong negative effect upon therapy maintenance (HR=3. 459; 95% CI: 2. 218-5. 394; P<0. 01). Conclusion: young, non-diabetic patients had increased chance for survival. High ultrafiltration volumes promoted patient and technique survival. Peritonitis significantly reduced the likelihood of technical success. / Introdução: A falha de ultrafiltração na diálise peritoneal é uma anormalidade funcional associada a risco aumentado para morte e para falha técnica. O volume diário de ultrafiltração, aos três meses de terapia, pode ser fator de risco e preditor precoce para sobrevida de paciente e técnica. Objetivo: determinar a relação entre a presença de fatores de risco, volume diário ultrafiltrado e sobrevida de paciente e terapia. Pacientes e Método: estudo de coorte baseado em dados do estudo BRAZPD, multicêntrico, observacional. Foram incluídos 977 pacientes incidentes, dentre 2419 elegíveis. Aos três meses de terapia analisaram-se variáveis demográficas, clínicas e técnicas. O volume diário de ultrafiltração foi analisado por quartis, (1º quartil: ≤ 700 ml; 2º quartil: > 700 ml e ≤ 1100 ml; 3º quartil: > 1100 ml e < 1600 ml; 4º quartil: ≥ 1600 ml, assim como sua variação aos seis e doze meses de seguimento. Dois desfechos foram contemplados: morte e falha técnica, analisados até 30 meses de terapia. Comparações entre grupos, correlações bem como análise univariada de sobrevida - de paciente e técnica - foi feita pela técnica de Kaplan-Meier e multivariada por regressão de Cox. Resultados: idade (HR=1,038; IC 95%: 1,027-1,049; P<0,001), Diabetes Mellitus (HR=1,416; IC 95%: 1,043-1,922; P<0,026) e número de comorbidades (HR=2,687; IC 95% -1,336-5,407; P<0,01) foram diretamente associados com mortalidade aumentada do paciente. O quarto quartil de ultrafiltração associou-se a maior sobrevida do paciente e da técnica (P=0,02 e P=0,10, respectivamente); a ocorrência de peritonite teve impacto negativo para manutenção da terapia (HR=3,459; IC 95%: 2,218-5,394; P<0,01). Conclusão: pacientes jovens, sem diabetes tiveram maior chance de sobrevida. Ter alto volume de ultrafiltração foi favorável à sobrevida de pacientes e da técnica. A ocorrência de peritonite reduziu significativamente a chance de sucesso da técnica.