No description available.

Lors de ce travail, de fins films de polystyrène ont été déposés dans la post-décharge d’une torche plasma atmosphérique commerciale, mais aussi dans la décharge d’une DBD (Décharge à Barrière Diélectrique), conçue et développée par nos soins au laboratoire. Une DBD est un procédé permettant d’obtenir des plasmas froids à pression atmosphérique. <p><p>Nos résultats ont montré que la DBD permettait d’obtenir des films de polystyrène de meilleure qualité (degré d’oxydation moindre…) qu’avec la torche commerciale en raison de l’atmosphère contrôlée de l’enceinte DBD. Les films sont déposés en présence d’un gaz porteur (Ar ou He dans la DBD). Nous avons pu mettre en évidence l’influence de la nature de ce gaz porteur sur la structure des films (degré de branchement, et de réticulation des films et de préservation des cycles aromatiques de la molécule de départ). <p><p>Les dépôts de polystyrène sulfoné ont été synthétisés dans la DBD en une seule étape, par « copolymérisation » de deux précurseurs (styrène et acide trifluorométhane sulfonique) injectés simultanément dans la décharge. Ces membranes pourraient servir d’électrolyte dans les piles à combustibles miniaturisées de type PEMFC (« Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell »), utilisant de l’hydrogène ou du méthanol et ce pour des applications portables. <p><p>L’acide trifluorométhane sulfonique permet le greffage de groupements sulfoniques échangeurs d’ions (nécessaires pour la conductivité de la membrane) sur le squelette de polystyrène. <p><p>La complémentarité des différentes techniques spectroscopiques utilisées -Spectroscopie des Photoélectrons X (XPS), Infra-Rouge à Transformée de Fourier (FTIR), Spectroscopie des Ions Secondaires (SIMS) statique et dynamique- ont montré que les groupements acides sulfoniques (bien préservés dans la décharge à pression sub-atmosphérique) étaient bien greffés dans la matrice de polystyrène, et ce sur toute l’épaisseur de la membrane. L’influence des paramètres (température de l’acide, tension appliquée entre les électrodes, nature du gaz porteur…) sur la quantité de groupements ionisables greffés, sur la vitesse de dépôt et aussi sur la morphologie des films a été étudiée respectivement par XPS et par microscopie. <p><p>En plus des dépôts sur substrats usuels (Si, acier…) utilisés pour les caractérisations chimiques, nous avons synthétisé les films directement sur des électrodes de carbone enrichies en platine.<p> <p>Nous avons déposé le catalyseur à partir d’une solution colloïdale de platine nébulisée dans la post-décharge d’une torche plasma atmosphérique sur des couches de carbones poreuse et sur du carbone vitreux (utilisé comme modèle pour le profilage par SIMS dynamique) dans différentes configurations et ce pour différents paramètres afin de constituer des électrodes servant de substrat pour l’adhésion de la membrane-plasma pour des perspectives d’assemblage membrane-électrodes pour PAC. /<p><p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

El present treball es basa en l'estudi de la modificació de la superfície del negre de carboni (NC) per mitjà de tècniques de plasma. Tot i que aquest tipus de tractament s'utilitza de manera comú sobre superfícies planes, tanmateix encara existeixen problemes a l'hora de treballar en materials en pols degut a la dificultat que suposa la seva manipulació. En aquest treball s'ha modificat NC tant per tècniques de plasma a baixa pressió com per mitjà de tècniques de plasma atmosfèric. Per tal d'assolir aquest objectiu s'han posat a punt tres reactors de plasma capaços de modificar aquest tipus de material; dos reactors treballen a baixa pressió mentre que el tercer es tracta d'un equip a pressió atmosfèrica.Els sistemes de plasma a baixa pressió utilitzats han estat un reactor down-stream i un reactor de llit fluiditzat. Ambdós sistemes utilitzen un generador de radio freqüències a 13,56MHz per tal de general el plasma. Tots dos sistemes han estat optimitzats per la modificació de materials en pols. En el cas del reactor down-stream, s'ha estudiat a posició d'entrada del gas reactiu, la potència del generador i el temps de modificació per a tres tipus de tractament: oxigen, nitrogen i amoníac. En el cas del reactor de llit fluiditzat, els paràmetres que s'han estudiat han estat la distància entre la pols i la zona de generació de plasma, la mida de la partícula i la porositat de la placa suport.Pel que fa a la modificació mitjançant la utilització de plasma atmosfèric, s'ha dissenyat un sistema que permet utilitzar una torxa de plasma atmosfèric comercial (Openair® de Plasmatreat GmbH) per tal de modificar materials en pols. Aquest sistema consisteix en un reactor adaptable a la torxa de plasma atmosfèric on té lloc la modificació, un sistema d'introducció de la pols dins de la zona de reacció així com també un sistema de refredament i col·lecció del material modificat que conjuntament permeten un funcionament quasi-continu del tractament.S'ha utilitzat el reactor down-stream i el reactor a pressió atmosfèrica per tal de modificar tres tipus diferents de negre de carboni (N134, XPB 171 i Vulcan XC-72). D'altra banda, s'ha grafititzat i extret el N134 prèviament a la modificació per tal de realitzar un estudi sobre la influència de l'estructura superficial així com també de la presència d'impureses sobre la superfície del NC. L'oxidació i l'augment de nitrogen en superfície han estat les dues modificacions que s'han estudiat principalment per tal de comparar el resultat obtingut per les tècniques presentades.El NC s'ha caracteritzat mitjançant diverses tècniques analítiques per tal de poder obtenir informació sobre els canvis produïts durant la modificació per plasma. Aquestes tècniques inclouen superfície específica, XRD, WAXS, STM per tal d'estudiar els canvis en la seva morfologia i estructura de la superfície. D'altra banda, per tal d'estudiar els canvis en la composició química s'han emprat mesures de pH, valoracions àcid/base i XPS.Finalment, alguns dels negres de caboni modificats han estat seleccionats per tal de ser avaluats en aplicacions finals tal i com són el reforçament d'elastòmers i la seva activitat vers la reducció d'oxigen utilitzada en les PEMFC per tal d'eliminar els metalls nobles. En el primer cas, s'ha estudiat l'efecte sobre la cinètica i el mecanisme de vulcanització del negre de carboni modificat mitjançant el plasma atmosfèric. Aquest estudi s'ha dut a terme utilitzant dues tècniques complementaries com són les corbes reomètriques i la vulcanització de molècules model (MCV). També s'han realitzat mesures d'adsorció de polímer sobre el NC i Bound Rubber per tal d'estudiar la interacció polímer-càrrega la qual presenta una gran influència en les propietats finals dels materials. D'altra banda, s'ha estudiat també la capacitat del NC modificat vers a la reducció d'oxigen a partir de voltametria cíclica i s'han determinat les propietats del NC que poden influir de manera rellevant en l'activitat cataítica final del NC per a aquesta reacció. Tot i que es necessari fer una preparació posterior al tractament de plasma per a aquesta aplicació, el material final pot contribuir notablement a la eliminació de metalls nobles com a catalitzadors de reducció d'oxigen en les Piles de Combustible. / The present works deals with plasma modification of carbon black (CB). Although this type of treatment is widely used on flat surfaces handling problems should be overcome in order to treat powders as CB. In this study CB has been modified both by means of low-pressure and atmospheric pressure non-equilibrium plasmas. In order to accomplish this objective three different plasma reactors have been set-up; two at low pressure and one at atmospheric pressure working conditions.Low pressure plasma reactors utilised in this work consist in a down-stream and a fluidised bed system working at Radio Frequency generation power (RF 13,56 MHz). Both reactors have been optimized to treat powder materials. For the down-stream reactor, position of the reactive gas inlet, and treatment conditions such as generator power and time have been studied for oxygen, nitrogen and ammonia treatments. For the fluidized bed reactor the distance of the powder sample to the plasma generation zone, particle size and support porosity have been taken into account. Concerning atmospheric plasma, a device has been set up in order to adapt a commercial plasma torch (Openair® from Plasmatreat GmbH), for powder modification. An adaptable reactor, a method to introduce the powder in the plasma zone as well as a collecting system had been developed in order to obtain a quasi-continuous modification treatment.Three types of CBs, N134, XPB 171 and Vulcan XC-72 have been modified in both the down-stream and the atmospheric plasma system. Graphitization and extraction of N134 were also carried out before plasma modification in order to study the effect of both impurities and surface structure of the CB during plasma modification. Surface oxidation and nitrogen enrichment were the two main studied treatments in both systems which allowed comparing their performances.Unmodified and Modified CBs have been characterised from several points of view. Specific surface area, XRD, WAXS and STM have been used in order to study morphological and surface structure changes. On the other hand, pH measurements, acid/base titration and XPS were employed in order to study the surface chemistry composition changes that had taken place during plasma modification. Some of the modified CB grades were selected in order to be tested in final applications such as rubber reinforcement and oxygen reduction non-noble metal catalyst for PEMFC. In the first case, the effect of atmospheric plasma treatment on the vulcanization kinetics and mechanism has been evaluated both by rheometre curves and the model compounding approach. Studies about the polymer-filler interaction have been also carried out by calculating bound rubber and adsorption from polymer solution. Last but not least, plasma modification capacity to enhance the oxygen reduction activity to obtain non-noble metal catalysts for PEMFC has been evaluated after the correspondent preparation. Oxygen reduction activity has been studied by means of cyclic voltammetry. The main CB properties which could play an important role in such applications have been analyzed.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArlindoBNN_DISSERT.pdf: 2586996 bytes, checksum: 478bf85288aae614a5921757e3272558 (MD5) Previous issue date: 2014-02-07 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Research for better performance materials in biomedical applications are constants. Thus recent studies aimed at the development of new techniques for modification of surfaces. The low pressure plasma has been highlighted for its versatility and for being environmentally friendly, achieving good results in the modification of physic chemical properties of materials. However, it is requires an expensive vacuum system and cannot able to generate superficial changes in specific regions. Furthermore, it is limits their use in polymeric materials and sensitive terms due to high process temperatures. Therefore, new techniques capable of generating cold plasma at atmospheric pressure (APPJ) were created. In order to perform surface treatments on biomaterials in specific regions was built a prototype capable of generating a cold plasma jet. The prototype plasma generator consists of a high voltage source, a support arm, sample port and a nozzle through which the ionized argon. The device was formed to a dielectric tube and two electrodes. This work was varied some parameters such as position between electrodes, voltage and electrical frequency to verify the behavior of glow discharges. The disc of titanium was polished and there was a surface modification. The power consumed, length, intensity and surface modifications of titanium were analyzed. The energy consumed during the discharges was observed by the Lissajous figure method. To check the length of the jets was realized with Image Pro Plus software. The modifications of the titanium surfaces were observed by optical microscopy (OM ) and atomic force microscopy (AFM ). The study showed that variations of the parameters such as voltage, frequency and geometric position between the electrodes influence the formation of the plasma jet. It was concluded that the plasma jet near room temperature and atmospheric pressure was able to cause modifications in titanium surface / Pesquisas na busca por materiais com melhor desempenho para aplica??es biom?dicas s?o constantes. Assim, estudos recentes buscam o desenvolvimento de novas t?cnicas para modifica??es de superf?cies. O plasma a baixa press?o vem se destacando pela sua versatilidade e por ser ambientalmente correto, obtendo-se bons resultados na modifica??o das propriedades f?sico-qu?micas dos materiais. Por?m, esta t?cnica necessita de um sistema de v?cuo de alto custo e n?o ? capaz de gerar modifica??es superficiais em regi?es pontuais. Al?m disso, limita seu uso em materiais polim?ricos e termosens?veis, devido ?s altas temperaturas do processo. Diante disso, foram criadas novas t?cnicas capazes de gerar um plasma frio a press?o atmosf?rica (APPJ). Com o objetivo de realizar tratamentos superficiais em biomateriais em regi?es pontuais, foi constru?do um prot?tipo capaz de gerar um jato de plasma frio. O prot?tipo gerador de plasma consiste em uma fonte de alta tens?o, um bra?o suporte, um porta amostra e uma ponteira por onde passa o arg?nio ionizado. Dentro desta ponteira existe um tubo diel?trico e dois eletrodos. Neste estudo foram variados alguns par?metros como: posi??o entre eletrodos, tens?o e frequ?ncia el?trica para verificar o comportamento das descargas luminescentes. Tratou-se disco de tit?nio grau II polido e verificou-se a energia el?trica consumida, comprimento, intensidade e modifica??es superficiais do tit?nio. A energia consumida durante as descargas foram verificadas pelo m?todo da figura de Lissajous. Para verificar o comprimento dos jatos foi utilizado o software Image Pro Plus. As modifica??es na superf?cie do tit?nio foram verificadas por microscopia ?tica (MO) e de for?a at?mica (MFA). O trabalho mostrou que varia??es dos par?metros de tens?o, frequ?ncia e posi??o geom?trica entre os eletrodos influenciam na forma??o do jato de plasma. Foi poss?vel concluirque o jato de plasma pr?ximo ? temperatura ambiente e a press?o atmosf?rica foi capaz de provocar modifica??es superficiais no tit?nio

<p>Основни задатак ове докторске дисертације је био да се испита утицај третмана хладном атмосферском плазмом на квалитет и безбедност пшеничног брашна.<br />Прва фаза истраживања спроведених у овој докторској дисертацији била је усмерена на поређење SRC методе (Solvent Retention Capacity) са емпиријским методама на узорцима пасажних брашна. Метода је показала изузетно добру моћ описивања врло различитих својстава пасажних брашна. Поређењем параметара SRC методе са реолошким показатељима квалитета уочена је подела SRC параметара у две групе. Прву групу чинили су параметари способност задржавања раствора млечне киселине и индекс перформанси глутена (SRCLa и GPI) осетљиви на снагу теста, а другу групу параметри способност задржавања раствора натријум карбоната, односно, шећера те способност задржавања воде (SRCSo, SRCSu и SRCw) осетљиви на хидртатациона својства брашна. Обрадом резултата кроз мултиваријантну анализу, одређене су корелације, односно, односи између параметара SRC методе и реолошких параметара. На бази параметара SRC методе развијени су модели применом методе парцијалне регресије најмањих квадрта (PLSR) са високим вредностима коефицијента детерминације, R2 = 0,93 за фаринографску моћ упијања воде (FWA) и R2 = 0,92 за енергију те вишеструких одговора R2 = 0,89.<br />Друга фаза истраживања у оквиру дисертације била је усмерена на сагледавање утицаја различитих услова третмана хладном атмосферском плазмом (време, растојање, степен искоришћености заклона) на показатеље квалитета брашна кроз примену SRC методе, садржаја слободних сулфхидрилних група, ултраљубичасте и инфрацрвене спектроскопије, реолошких анализа на реометру и глутопику, те вредности глутен индекса и саджај влажног глутена. Електрична карактеризација извора плазме указала је да је укупна површина електроде хомогено прекривена плазмом при RMS вредности напона и јачине струје од 2400 V и 0,1 A. Коришћењем OES мерења (Optical Emission Spectroscopy) потврђено је постојање реактивних врста хладне плазме. Оптичке емисије су забележене у секундарној позитивној траци N2, првој позитивној траци N2, линије OH (A-X) опсега побуђених OH радикала као и линије из прве негативне траке молекулског јона азота. Мерења су указала и на низак интензитет побуђених стања атомског кисеоника. Сви посматрани показатељи квалитета су се мењали са условима третмана хладном атмосферском плазмом. Дуже време третмана пшеничног брашна довело је до повећање модула еластичности G&rsquo;, SRCSu и SRCw параметра. Вредности влажног глутена и глутен индекса (WG и GI) варирале су у уском интервалу, док су вредности садржај слободних сулфхидрилних група SRCLa и GPI параметара опадале. Како је SRC методе исказала добру способност да прати промене на брашну узроковане третманом хладном атмосферском на бази параметара SRC методе уз примену методологије одзивне површине спроведен је поступак моделовања и оптимизације третмана. Развијени модели свих SRC параметара су указали на значајне услове третмана и одликовали су се високим вредностима R&sup2; SRCLa (0,92), SRCSu (0,84), SRCSo (0,75), SRCw (0,91) и GPI (0,92). Aнализа секундарних структура указала је да третман доводи до увећања удела &alpha;-хеликс секундарне структуре те до смањења удела &beta; равни као и &beta;-окрет + &beta; равни.<br />У трећој фази докторске дисертације, посматран је утицај два правца оптимизације третмана хладне атмосферске плазме на показатење квалитета три групе производа (пшенични хлеб, мешани хлеб од целог зрна и хлеб са мекињама). Циљ првог правца је био минимизација SRCLa и максимизација SRCSu параметара а другог максимизација и SRCLa и SRCSu параметара. Утицај третмана хладном атмосферском плазмом, оба правца оптимизације, на показатеље квалитета све три групе производа посматран је кроз анализу физичких и сензорских параметара квалитета хлеба. Одређивањем физичких показатеља квалитета утврђено је да третман брашна хладном атмосферском плазмом доводи до промена пецивних својстава пшеничног брашна. Третмани су утицали на текстуру као и боју узорака хлеба. Краће време третмана имало повољнији ефекат на ток колоидних процеса током замеса, те и запремину готових производа. Сензорска анализа показала је да супститција 10% брашна третираним при овом третману позитивно утиче на запремину, изглед средине, укус и мирис свих врста хлеба. Резултати указују да је у зависности и од услова третамана, начина примене (количине), али и од квалитета брашна које се супституише третираним брашном, пожељно спровођење оптиизације третмана у складу са наменом брашна.<br />У четвртој фази спроведено је испитивања могућег утицаја третмана хладном атмосферском плазмом на безбедност брашна, односно, производе од брашна. Испитивана је могућност редукције Alternaria токсина у матриксу пшеничног брашна и утицај услова третмана (време и растојање). Испитивања су била фокусирана на три Alternaria токсина: алтернариол (AOH), алтернариол монометил етар (AME) и тентоксин (TEN). Одређени су степени редукције три Alternaria токсина, у &bdquo;спајкованим&ldquo; узорцима пшеничног брашна у зависности од услова третмана. Потом је извршено моделовање третмана применом методологије одзивних површина и одређен значај услова третмана на степен редукције испитиваних Alternaria токсина. Оптимизација је извршена прорачуном стандардне оцене, те је спроведено тестирање оптималног третмана на природно контаминираним узорцима млинских производа од пшенице. Резултати су показали да је могуће постићи значајан степен разградље свих испитиваних Alternaria токсина при релативно кратким временима (180 ѕ) третмана како у &bdquo;спајкованим&ldquo; тако и у природно контаминираним узорцима. Најбољи резултати редукције Alternaria токсина добијени су третманом узорка постављеним на растојању од 6 mm од извора хладне атмосферске плазме, са трајањем третмана од 180 ѕ, при чему је остварен степен редукције од 60,6% за AOH, 73,8% за АМЕ и 54,5% за TEN. Степен редукције испитиваних Alternaria токсина у природно контаминираним узорцима зависио је и од почетних концентрација Alternaria токсина.<br />Сва истраживања проведена у изради ове докторске дисертације указују да се третман пшеничног брашна хладном атмосферском плазмом може користити за модификацију технолошког квалитета, али и унапређење безбедности пшеничног брашна те је потребно наставити истраживања у овим правцима.</p> / <p>Osnovni zadatak ove doktorske disertacije je bio da se ispita uticaj tretmana hladnom atmosferskom plazmom na kvalitet i bezbednost pšeničnog brašna.<br />Prva faza istraživanja sprovedenih u ovoj doktorskoj disertaciji bila je usmerena na poređenje SRC metode (Solvent Retention Capacity) sa empirijskim metodama na uzorcima pasažnih brašna. Metoda je pokazala izuzetno dobru moć opisivanja vrlo različitih svojstava pasažnih brašna. Poređenjem parametara SRC metode sa reološkim pokazateljima kvaliteta uočena je podela SRC parametara u dve grupe. Prvu grupu činili su parametari sposobnost zadržavanja rastvora mlečne kiseline i indeks performansi glutena (SRCLa i GPI) osetljivi na snagu testa, a drugu grupu parametri sposobnost zadržavanja rastvora natrijum karbonata, odnosno, šećera te sposobnost zadržavanja vode (SRCSo, SRCSu i SRCw) osetljivi na hidrtataciona svojstva brašna. Obradom rezultata kroz multivarijantnu analizu, određene su korelacije, odnosno, odnosi između parametara SRC metode i reoloških parametara. Na bazi parametara SRC metode razvijeni su modeli primenom metode parcijalne regresije najmanjih kvadrta (PLSR) sa visokim vrednostima koeficijenta determinacije, R2 = 0,93 za farinografsku moć upijanja vode (FWA) i R2 = 0,92 za energiju te višestrukih odgovora R2 = 0,89.<br />Druga faza istraživanja u okviru disertacije bila je usmerena na sagledavanje uticaja različitih uslova tretmana hladnom atmosferskom plazmom (vreme, rastojanje, stepen iskorišćenosti zaklona) na pokazatelje kvaliteta brašna kroz primenu SRC metode, sadržaja slobodnih sulfhidrilnih grupa, ultraljubičaste i infracrvene spektroskopije, reoloških analiza na reometru i glutopiku, te vrednosti gluten indeksa i sadžaj vlažnog glutena. Električna karakterizacija izvora plazme ukazala je da je ukupna površina elektrode homogeno prekrivena plazmom pri RMS vrednosti napona i jačine struje od 2400 V i 0,1 A. Korišćenjem OES merenja (Optical Emission Spectroscopy) potvrđeno je postojanje reaktivnih vrsta hladne plazme. Optičke emisije su zabeležene u sekundarnoj pozitivnoj traci N2, prvoj pozitivnoj traci N2, linije OH (A-X) opsega pobuđenih OH radikala kao i linije iz prve negativne trake molekulskog jona azota. Merenja su ukazala i na nizak intenzitet pobuđenih stanja atomskog kiseonika. Svi posmatrani pokazatelji kvaliteta su se menjali sa uslovima tretmana hladnom atmosferskom plazmom. Duže vreme tretmana pšeničnog brašna dovelo je do povećanje modula elastičnosti G&rsquo;, SRCSu i SRCw parametra. Vrednosti vlažnog glutena i gluten indeksa (WG i GI) varirale su u uskom intervalu, dok su vrednosti sadržaj slobodnih sulfhidrilnih grupa SRCLa i GPI parametara opadale. Kako je SRC metode iskazala dobru sposobnost da prati promene na brašnu uzrokovane tretmanom hladnom atmosferskom na bazi parametara SRC metode uz primenu metodologije odzivne površine sproveden je postupak modelovanja i optimizacije tretmana. Razvijeni modeli svih SRC parametara su ukazali na značajne uslove tretmana i odlikovali su se visokim vrednostima R&sup2; SRCLa (0,92), SRCSu (0,84), SRCSo (0,75), SRCw (0,91) i GPI (0,92). Analiza sekundarnih struktura ukazala je da tretman dovodi do uvećanja udela &alpha;-heliks sekundarne strukture te do smanjenja udela &beta; ravni kao i &beta;-okret + &beta; ravni.<br />U trećoj fazi doktorske disertacije, posmatran je uticaj dva pravca optimizacije tretmana hladne atmosferske plazme na pokazatenje kvaliteta tri grupe proizvoda (pšenični hleb, mešani hleb od celog zrna i hleb sa mekinjama). Cilj prvog pravca je bio minimizacija SRCLa i maksimizacija SRCSu parametara a drugog maksimizacija i SRCLa i SRCSu parametara. Uticaj tretmana hladnom atmosferskom plazmom, oba pravca optimizacije, na pokazatelje kvaliteta sve tri grupe proizvoda posmatran je kroz analizu fizičkih i senzorskih parametara kvaliteta hleba. Određivanjem fizičkih pokazatelja kvaliteta utvrđeno je da tretman brašna hladnom atmosferskom plazmom dovodi do promena pecivnih svojstava pšeničnog brašna. Tretmani su uticali na teksturu kao i boju uzoraka hleba. Kraće vreme tretmana imalo povoljniji efekat na tok koloidnih procesa tokom zamesa, te i zapreminu gotovih proizvoda. Senzorska analiza pokazala je da supstitcija 10% brašna tretiranim pri ovom tretmanu pozitivno utiče na zapreminu, izgled sredine, ukus i miris svih vrsta hleba. Rezultati ukazuju da je u zavisnosti i od uslova tretamana, načina primene (količine), ali i od kvaliteta brašna koje se supstituiše tretiranim brašnom, poželjno sprovođenje optiizacije tretmana u skladu sa namenom brašna.<br />U četvrtoj fazi sprovedeno je ispitivanja mogućeg uticaja tretmana hladnom atmosferskom plazmom na bezbednost brašna, odnosno, proizvode od brašna. Ispitivana je mogućnost redukcije Alternaria toksina u matriksu pšeničnog brašna i uticaj uslova tretmana (vreme i rastojanje). Ispitivanja su bila fokusirana na tri Alternaria toksina: alternariol (AOH), alternariol monometil etar (AME) i tentoksin (TEN). Određeni su stepeni redukcije tri Alternaria toksina, u &bdquo;spajkovanim&ldquo; uzorcima pšeničnog brašna u zavisnosti od uslova tretmana. Potom je izvršeno modelovanje tretmana primenom metodologije odzivnih površina i određen značaj uslova tretmana na stepen redukcije ispitivanih Alternaria toksina. Optimizacija je izvršena proračunom standardne ocene, te je sprovedeno testiranje optimalnog tretmana na prirodno kontaminiranim uzorcima mlinskih proizvoda od pšenice. Rezultati su pokazali da je moguće postići značajan stepen razgradlje svih ispitivanih Alternaria toksina pri relativno kratkim vremenima (180 ѕ) tretmana kako u &bdquo;spajkovanim&ldquo; tako i u prirodno kontaminiranim uzorcima. Najbolji rezultati redukcije Alternaria toksina dobijeni su tretmanom uzorka postavljenim na rastojanju od 6 mm od izvora hladne atmosferske plazme, sa trajanjem tretmana od 180 ѕ, pri čemu je ostvaren stepen redukcije od 60,6% za AOH, 73,8% za AME i 54,5% za TEN. Stepen redukcije ispitivanih Alternaria toksina u prirodno kontaminiranim uzorcima zavisio je i od početnih koncentracija Alternaria toksina.<br />Sva istraživanja provedena u izradi ove doktorske disertacije ukazuju da se tretman pšeničnog brašna hladnom atmosferskom plazmom može koristiti za modifikaciju tehnološkog kvaliteta, ali i unapređenje bezbednosti pšeničnog brašna te je potrebno nastaviti istraživanja u ovim pravcima.</p> / <p>The main aim of this doctoral dissertation was to examine the impact of cold atmospheric plasma treatment on the quality and safety of wheat flour.<br />The first phase of research conducted in this doctoral dissertation was aimed at comparing the SRC method with empirical rheological methods on samples of wheat flour mill streams. The method showed good power to describe very different properties of wheat flour mill streams. By comparing the parameters of the Solvent Retention Capacity method (SRC) with empirical rheological parameters, the division of SRC parameters into two groups is noticed. The first group of SRC, lactic acid and glutenin performance index (SRCLa and GPI) is sensitive to the dough strengths, and the second group, SRC of sodium carbonate, sucrose and water (SRCSо, SRCSu and SRCw) is sensitive to flour hydration potential. Through multivariate analysis, the relationships between the parameters of the SRC method and the rheological parameters were determined. Based on the experimental data of the SRC parameters, models were developed with partial least squares regression (PLSR) to predict the most important rheological parameters. PLSR models with high values of coefficient of determination, R2 = 0.93 for farinographic water absorption (FWA) and R2 = 0.92 for energy and model with multiple responses R2 = 0.89 were developed.<br />In the second phase of the research, the influence of different conditions of cold atmospheric plasma treatment (time, distance, degree of cover utilization) on flour quality indicators determined by the SRC method, as well as the content of free sulfhydryl groups, wet gluten, gluten index, rheological properties and ultraviolet and infrared spectra were analyzed. The electrical characterization of the plasma source indicates that the electrodes are homogeneously covered with plasma at the RMS voltage of 2400 V and current of 0.1 A. Optical emission spectroscopy shows the most intense emission lines are in the N2 second positive system band, as expected for the atmospheric air plasma. Relatively lower intensities of peaks associated with atomic oxygen (triplet at 777 nm) are due to the involvement of O in the creation of O3, and quenching by N2 and O2 molecules. All observed parameters changed with the conditions of cold atmospheric plasma treatment. The prolonged treatment time of wheat flour leads to an increase in the modulus of elasticity G&rsquo;, SRCSu and SRCw parameter. The values of the wet gluten (WG) and gluten index (GI) parameters vary in a narrow interval and the content of free sulfhydryl groups and SRCL and GPI parameters show a decreasing trend. As the SRC method showed a good ability to monitor changes in flour caused by atmospheric cold plasma treatment. Based on the parameters of the SRC method, with the application of the response surface methodology, the procedure of modeling and optimization of the treatment was performed. Developed models of all SRC parameters indicated significant treatment conditions and were characterized by high values of R&sup2; SRCL (0.92), SRCSu (0.84), SRCSo (0.75), SRCw (0.91) and GPI (0, 92) respectively. Analysis of secondary structures indicated that the treatment leads to an increase in the proportion of &alpha;-helix secondary structure and to a decrease in the proportion of &beta;-plane as well as &beta;-turn + &beta;-sheet.<br />In the third phase, the influence of two directions of optimization of cold atmospheric plasma treatment on the quality indicators of three groups of products (wheat bread, whole grain bread and bread with bran) was observed. The aim of the first optimization was to minimize SRCL and maximize SRCSu parameters and of the second to maximize both SRCLa and SRCSu parameters. The influence of cold atmospheric plasma treatment, of both directions of optimization, on the quality indicators of all three groups of products, was analyzed through the analysis of volume, physical and sensory properties of bread. Results indicate that the treatment of flour with cold atmospheric plasma leads to changes in all baking properties of wheat flour. Treatments affect texture parameters as well as color parameters. Shorter treatment time had a more favorable effect on the course of colloidal processes during mixing and the volume of finished products. Sensory analysis showed that the substitution of 10% flour with flour treated with Shorter treatment time has a positive effect on the volume, appearance of the crumb, taste and smell of bread. The results indicate that the optimization of flour treatment should be carried out according to the appropriate purpose, quantity as well as the quality of the flour which is substituted by the treated flour.<br />In the fourth phase, investigations of the impact of cold atmospheric plasma treatment on the safety of flour were conducted. The possibility of reduction of Alternaria toxins in the wheat flour matrix and the influence of treatment conditions (time and distance) were investigated. The examinations were focused on three Alternaria toxins: alternariol (AOH), alternariol monomethyl ether (AME), and tentoxin (TEN). The extent of reduction of three Alternaria toxins were determined in &quot;spiked&quot; samples of wheat flour depending on the treatment conditions. The modeling of the treatment was performed by applying the response surfaces methodology and the significance of the treatment conditions on the extent of the reduction rate of the Alternaria toxins were determined. The optimization was performed by calculating the standard scores and testing of the optimal treatment was performed on naturally contaminated samples of wheat mill products. The results showed that it is possible to achieve a significant degree of reduction of all tested Alternaria toxins with relatively short treatment times (180 s) in both &quot;spiked&quot; and naturally contaminated samples. The best results of the reduction of all three Alternaria toxins were obtained for treatment with a sample placed at a distance of 6 mm, with a treatment time of 180 s. Under these treatments, a reduction of 60.6%, 73.8% and 54.5%, for AOH, AME and TEN, respectively, was achieved. Results also showed that the extent of the reduction of Alternaria toxins in naturally contaminated samples also depended on the initial Alternaria toxins concentrations.<br />All research indicates that the treatment of wheat flour with cold atmospheric plasma can be successfully used to modify the technological quality but also to improve the safety of wheat flour and it is justified to continue further research.</p>

Gas turbine engine efficiency needs to be raised in order to decrease fuel consumption, greenhouse gas emissions, and expenses. Efficiency may be improved in two ways: by reducing engine weight and raising intake temperatures. At intake temperature, conventional nickel-based alloys are already on the verge of failure, meaning there is a need and demand of materials which can withstand higher temperatures. Silicon Carbide Ceramic Matrix Composites (SiC CMCs) are being investigated as a potential replacement for superalloys due to their superior physical properties, such as their low weight and high melting point (approximately one-third of superalloys' weight). However, using SiC CMCs has a serious disadvantage. The mass recession of the SiC is caused by the volatilization of silicon hydroxide, which is caused by oxidation and reactivity with water vapor under the working conditions of gas turbine engines. Therefore, a shielding layer is used to prevent oxidation of the SiC CMCs. This protective coating (EBC) goes by the name of Environmental Barrier Coating. Thermal spray techniques such as atmospheric plasma spray and suspension plasma spray, which employ powder as the feedstock, are used to deposit EBC on SiC CMCs. For EBC to perform well, the coating must be crystalline, reasonably thick to sustain harsh environment, and devoid of cracks. EBC was deposited in order to look at how the spray parameters affected the microstructure. SEM pictures were used to quantify the coating's porosity and the severity of the cracks. To investigate the production of thermally grown oxide (TGO) in the coating and substrate and check how EBCs perform under thermal cyclic fatigue loading, a thermal cyclic fatigue test was conducted. The XRD analysis is performed to ascertain the proportion of crystalline and amorphous phases in the coating, which unfortunately is still in the process to be completed. In the as-sprayed coating samples we can see that when there are more amount and larger pores, we see less number of cracks and vice versa. The effect of spray parameters can be seen on the coatings. Comparing to SPS trial 1, the SPS trial 2 coatings are denser with less number of cracks and has good adhesion. Still the SPS trial 2 coating did not achieve better microstructure in terms of density, and cracks compared to the APS coatings but further looking into the parameters, more desirable coatings can be achieved. After TCF testing, a layer of TGO was seen at the bond coat/topcoat interface, and there was no failure of the coating seen.