Um dos atributos fundamentais associados aos escoamentos multifásicos é a existência de estruturas características segundo as quais as diferentes fases do líquido escoam. O surgimento de uma dessas estruturas, conhecidas como configurações ou regimes de escoamento, é determinado pelas vazões e propriedades físicas dos componentes, além de parâmetros geométricos como diâmetro e inclinação do conduto. O desenvolvimento de metodologias de caracterização de regimes, bem como a caracterização e o diagnóstico da transição destes regimes de escoamento são de fundamental importância. Este trabalho utiliza a análise tempo-frequência da transformada de Gabor para caracterizar os regimes de escoamento horizontais gás-líquido intermitentes. Mais especificamente, o principal objetivo está em investigar a existência de sub-regimes dentro do regime intermitente, para tanto recorremos à covariância tempo-frequência da transformada de Gabor, que é capaz de detectar transições através da não-estacionaridade associada com as correspondentes transições. Testes experimentais foram conduzidos no circuito TALC em CEA-Grenoble e uma extensiva base de dados foi obtida, cobrindo diversos tipos de escoamento intermitente. Uma sonda de condutividade elétrica, consistindo de dois anéis de eletrodos montados junto à tubulação, produziu sinais dos quais a covariância tempo-frequência foi calculada através da correspondente transformada de Gabor. / One of the main features associated to multiphase flows is the existence of characteristic dynamic structures according to which the different phases of a mixture of immiscible fluids can flow. The manifestation of one of these structures, known a flow pattern or regime, is determined by the flow rates as well as by physical and geometrical properties of the fluids and piping. The development of flow pattern characterization and diagnostic methods, and the associated transitions in between, is of crucial importance for an efficient engineering of such phenomena. Time-frequency analysis based on the Gabor transform is used in this work to characterize horizontal air-water intermittent flow regimes. More specifically, our main objective is to reveal the existence of sub-regimes inside the intermittent regimes region with the help of the corresponding time-frequency covariance based on the Gabor transform, which is capable of detecting transitions by assessing the unstationarity associated with the corresponding transitions. Experimental tests were conducted at the TALC facility at CEA-Grenoble and an extensive database was obtained, covering several types of intermittent flow. A conductivity probe, consisting in two ring electrodes flush mounted to the pipe, delivered signals from which the time-frequency covariance were calculated from the corresponding Gabor transform.

O método ISPH (do inglês, Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics) é um método de aproximação livre de malha que, através de um conjunto finito de partículas e uma formulação completamente Lagrangeana, permite a solução de diversos tipos de escoamentos. Entretanto, sua aplicação para escoamentos bifásicos ainda é um desafio, principalmente no que refere-se à manutenabilidade da interface entre fluidos. Diante disso, nesta tese é apresentado o desenvolvimento de um código numérico baseado no método ISPH, sendo propostas duas técnicas de tratamento de interface. Para tanto é realizado um estudo a cerca do método, considerando diferentes metodologias, e analisando pontos específicos, tais como a solução do campo de pressões. São apresentados resultados que mostram a eficácia do método, tanto em escoamentos monofásicos, quanto em escoamentos multifásicos, onde, neste caso, são destacadas as melhorias obtidas através das técnicas de tratamento de interface propostas. Por fim, é realizado um estudo do comportamento de misturas bifásicas, com referência ao fenômeno da inversão de fase / Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH) method is a meshless approximation that has been used to simulate several types of fluid flows, through a finite particle set and fully lagrangian formulation. The application of ISPH method in two-fluid flow simulations however, has presented many challenges, specially related to the presence of the interface between different fluids. Thus, we present in this study the development of a numerical code based on ISPH, introducing novel interface treatment techniques. A thorough study about this method is provided, considering different methodologies and analysing specific points such as the position of the interface and the obtained pressure field. Results have been presented to show the methods developed in this thesis efficiently simulate two-fluid flows, illustrating the improvements achieved by the proposed interface treatment techniques. Finally, a study of biphasic mixture behavior is carried out with reference to phase inversion phenomena

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-02T16:20:51Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1027005 bytes, checksum: a619f4461ffb781e72e23a04a87e5edc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-02T16:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1027005 bytes, checksum: a619f4461ffb781e72e23a04a87e5edc (MD5) Previous issue date: 2012-07-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram desenvolvidos novos sistemas aquosos bifásicos (SAB), constituídos por polímeros ((poli(óxido de etileno), massa molar 1500 g mol -1 e poli(óxido de propileno), massa molar 400 gmol -1 ) e sais orgânicos (citrato, tartarato, succinato ou acetato) de sódio. Os SAB L64+Na 2 C 4 H 4 O 6 +H 2 O e L64+MgSO 4 +H 2 O foram utilizados para estudar o comportamento de extração de Cu(II) e Zn(II). Os efeitos da concentração do complexante 1-(2-piridilazo)-2-naftol (PAN), pH do meio reacional, natureza do eletrólito formador do sistema e comprimento da linha de amarração (CLA) do SAB, sobre a porcentagem de extração (%E) dos íons metálicos foram investigados. Cu(II) apresentou extração satisfatória (%E = (92,5 ± 1,6) %) em pH = 3,0, enquanto o melhor pH para extração do Zn(II) (%E = 97,8 ± 1,4) %) foi 11. O SAB L64+Na 2 C 4 H 4 O 6 +H 2 O, em pH = 3,0 e proporção PAN/Metal = 3 apresentou a melhor fator de separação (S Cu,Zn = 204) entre os íons estudados. O SAB L35+MgSO 4 +H 2 O foi aplicado para estudar o comportamento de extração de diversos íons metálicos. Em pH = 3,0 e razão PAN/Metal = 3 foram obtido valores de fator de separação entre 10 3 e 10 4 entre o Cu(II) e os concomitantes Al(III), Fe(III), Cd(II), Mn(II), Ni(II), Co(II) ou Zn(II). Este sistema foi aplicado para recuperar cobre de concentrado mineral de cobre, onde o Cu(II) foi extraído para a fase superior (FS) (%E = (90.4 ± 1.1) %), enquanto os outros metais concentraram-se na fase inferior. Os SAB L64+Li 2 SO 4 +H 2 O, L64+Na 3 C 6 H 5 O 7 +H 2 O, L64+(NH 4 ) 3 C 6 H 5 O 7 +H 2 O e PEO1500+ Na 3 C 6 H 5 O 7 +H 2 O foram utilizados para estudar o comportamento de extração de Ag e alguns concomitantes (Cu, Fe e Zn) na presença dos agentes extratores difeniltiocarbazona (Dz) ou tiocianato (SCN - ). O Ag(I) e o Cu(II) foram extraídos preferencialmente para a FS na presença de Dz, enquanto que utilizando SCN - isso ocorre apenas para o Ag(I). O SAB PEO1500+Na 3 C 6 H 5 O 7 +H 2 O em pH = 1,0 e razão SCN - /Ag = 500 apresentou os melhores resultados para separar Ag(I) (%E = (99,9 ± 1,1) %) e os outros íons (Cu(II) (%E = (19,7 ± 0,8) %), Fe(III) (%E = (12,7 ± 0,4) %) ou Zn(II) (%E = (24,8 ± 0,9) %). Este sistema foi aplicado para recuperar prata presente em pilhas botão, ricas em Ag e Zn, obtendo %E = (99,3 ± 2,0) % e %E = (6,09 ± 0,89) % para prata e zinco, respectivamente. / In this work, new aqueous two-phase systems (ATPS) composed by polymer ((poly(ethylene oxide), molecular weight 1500 g mol -1 or poly(propylene oxide), molecular weight 400 g mol -1 ), salt (sodium citrate, sodium tartrate, sodium succinate or sodium acetate) and water were developed. The ATPS L64+Na 2 C 4 H 4 O 6 +H 2 O and L64+MgSO 4 +H 2 O were applied to study the extraction behavior of Cu(II) and Zn(II). The effects of the following parameters on the percentage of extraction (%E) of the metallic ions were evaluated: (i) amount of the extractant 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (PAN); (ii) type of ATPS-forming of electrolyte; (iii) pH; and (iv) tie-line length (TLL). Cu(II) was efficiently extracted at pH = 3.00 (%E = (92.5 ± 1.6) %) and the highest value of %E for Zn(II) was observed at pH = 11.0 (%E = (97.8 ± 1.4) %). A separation factor (S) between Cu(II) and Zn(II) of 204 were obtained using L64+Na 2 C 4 H 4 O 6 +H 2 O system, at pH = 3,00 and molar ratio (PAN/metal) = 3. Moreover, the ATPS L35+MgSO 4 +H 2 O was used to investigate the extraction and separation of Cu(II) from several metallic ions. At pH = 3,0 and molar ratio (PAN/metal) = 3, high values of separation factor were obtained (10 3 to 10 4 ) between Cu(II) and the concomitants Al(III), Fe(III), Cd(II), Mn(II), Ni(II), Co(II) or Zn(II). To evaluate the feasibility of the ATPS for the recovery of copper from real samples, the system was also applied to a leachate of copper concentrate ore and Cu(II) was mostly extracted to top phase (TP) (%E = (90.4 ± 1.1) %), while the others metallic concomitants remained in bottom phase (BP). Finally, the ATPS L64+Li 2 SO 4 +H 2 O, L64+Na 3 C 6 H 5 O 7 +H 2 O, L64+(NH 4 ) 3 C 6 H 5 O 7 +H 2 O and PEO1500+ Na 3 C 6 H 5 O 7 +H 2 O were used to perform extraction studies of Ag and several concomitants (Cu, Fe e Zn) in the presence of the extractants diphenylthiocarbazone (Dz) or potassium thiocyanate (KSCN). With the addition of Dz to the system, Ag(I) and Cu(II) were extracted to TP, while in the presence of KSCN, only Ag concentrated preferentially in polymer-enriched phase. An efficient separation among Ag(I) and the others metallic ions were obtained using PEO1500+Na 3 C 6 H 5 O 7 +H 2 O ATPS, at pH = 1,00 and molar ratio (KSCN/Ag) = 500, conditions in which Ag(I) presented (%E = (99,9 ± 1,1) %) and the %E values for Cu(II), Fe(III) and Zn(II) were (19,7 ± 0,8) %, (12,7 ± 0,4) % and (24,8 ± 0,9) %, respectively. Moreover, the same system was applied to silver extraction from a leachate of button cells, obtaining %E = (99,3 ± 2,0) % and %E = (6.09 ± 0,89) % for silver and zinc, respectively.

Submitted by Gustavo Caixeta (gucaixeta@gmail.com) on 2017-03-06T12:23:40Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1085050 bytes, checksum: b6e67045ba2ea6ac4c03554a2f5616ac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T12:23:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1085050 bytes, checksum: b6e67045ba2ea6ac4c03554a2f5616ac (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Sistemas aquosos bifásicos (SABs) têm provado ser um método eficiente e ambientalmente seguro para a extração de muitas espécies químicas. No entanto, a termodinâmica de partição de solutos nesses sistemas ainda é pouco compreendida. Há poucos estudos que trazem um enfoque termodinâmico que contribua para compreensão das forças motrizes que regem o processo de transferência de solutos em SABs. Uma abordagem estratégica para estudar as forças que determinam a partição é a utilização de compostos químicos com estruturas químicas semelhantes, como sondas moleculares, para através da termodinâmica compreender a relação existente entre a estrutura e a partição destes compostos. O azul de metileno (AM), azure A (AZA), azure B (AZB) e acetato de tionina (AT) são corantes catiônicos que apresentam o mesmo grupo central fenotiazínico, se diferenciando apenas no número de substituintes metila. Essas características podem fornecer informações úteis sobre os fatores que governam a partição destes compostos em SABs. Neste trabalho, um estudo termodinâmico completo do comportamento de partição dos corantes (MB), (AZB), (AZA) e (TA) foi investigado utilizando os SABs: PEO 1500+MgSO 4 +H 2 O; PEO 1500+Na 2 SO 4 +H 2 O; PEO1500+Li 2 SO 4 +H 2 O. Os parâmetros termodinâmicos de transferência, tais como a variação da energia livre de Gibbs padrão de transferência ), a variação da entalpia padrão de transferência ( padrão de transferência ) e a variação da entropia ), e sua dependência com a estrutura do corante, natureza do eletrólito e comprimento da linha de amarração (CLA) foram avaliados. Além disso, as energias entálpicas de interação corante-PEO e corante-SAL foram determinadas. Pela primeira vez, foi descoberto que cátions se concentram preferencialmente na fase enriquecida em polímero dos SABs, com valores de K entre 6,16 e 225, 60 e valores de compreendidos entre -4,16 kJ mol -1 a -13,47 kJ mol -1 . O processo de transferência dos corantes fenotiazínicos foi entalpicamente dirigido, -11,40 kJ mol -1 < < -51,24 kJ mol -1 , resultante das interações específicas atrativas corante-PEO e interações repulsivas corante-Sal, e ocorreram mesmo com um decréscimo entrópico do sistema (-4.93 kJ mol -1 K -1 < < -38.78 kJ mol -1 K -1 ). A diferença na estrutura química dos corantes teve um efeito pouco pronunciado sobre os valores das energias entálpicas de interação corante-PEO e corante-Sal, mostrando que essa interação é promovida principalmente pelo anel condensado do corante. Também foi observado que o processo de partição dos corantes fenotiazínicos é dependente da linha de amarração e natureza do ânion, entretanto pouco influenciado pela natureza do cátion. / Aqueous two-phase systems (ATPSs) have proven to be an efficient and environmentally safe method for extraction of chemical species. However, the solutes partition phenomenon in these systems is still little understood. There are few studies carrying a thermodynamic focus that contributes for the understanding of the driving forces governing solute transfer in ATPSs. A strategic approach for studying it is to use chemical compounds with similar chemical structures, as molecular probes, for comprehending thermodynamically the relationship between the structures and partition these compounds. The methylene blue (MB), azure A (AZA), azure B (AZB) and thionine acetate (TA) are cationic dyes that have the same phenothiazine core group and differ only in the number of methyl substituents. These characteristics may provide useful information about the factors that govern the partition process of these compounds in ATPSs. In this paper, the thermodynamic partition behavior of MB, AZA, AZB and TA dyes was investigated using the following ATPSs: PEO 1500 + MgSO 4 + H 2 O; PEO 1500 + Na 2 SO 4 + H 2 O; PEO1500 + Li 2 SO 4 + H 2 O. Standard transfer parameters such as free energy change of transfer ( transfer ( ), entropy change of transfer ), enthalpy change of ) and its dependence on the dye structure, electrolyte nature and tie line length (TLL) were evaluated. Besides, the dye- PEO enthalpy energy interaction and dye-salt interaction were determined. For the first time cations were discovered to concentrate in the polymer enriched phase, with K values ranging from 6.16 to 225.60, and values ranging from 4.16 to -13.47 kJ mol -1 . The transfer process of phenothiazine dyes was enthalpy driven, with -11.40 kJ mol -1 < < -51.24 kJ mol -1 , resulting from specific attractive dye-PEO interactions and repulsive dye-salt interactions, occurring even with a system entropy decrease (-4.93 kJ mol -1 K -1 < < -38.78 kJ mol -1 K -1 ). The dyes chemical structure differences had insignificant effect on the dye-PEO and dye-salt enthalpy interaction energy values, showing that interactions in these systems are mainly promoted by the dye condensed ring. It was also observed that the phenothiazine dyes partition process is dependent of tie line and nature of the anion, however, little influenced by the cation nature.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-05-05T16:35:32Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1038301 bytes, checksum: b2305d33db5ec37351a9a84b9b891ab7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-05T16:35:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1038301 bytes, checksum: b2305d33db5ec37351a9a84b9b891ab7 (MD5) Previous issue date: 2015-07-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sistemas aquosos bifásicos (SABs) são reconhecidos como eficientes na extração e purificação de diferentes compostos. Entretanto, as forças motrizes que dirigem a distribuição de diferentes solutos nos SABs ainda são pouco estabelecidas, principalmente porque existem poucos trabalhos focados em estudar os parâmetros termodinâmicos de partição de diferentes solutos. Isso impede a obtenção de conhecimentos científicos necessários para a modulação das propriedades fisico- químicas dos SABs afim de otimizar sua aplicação para a extração e purificação. Para abordar esta problemática, foram formados novos SABs com sais orgânicos (citrato de sódio, tartarato de sódio e succinato de sódio) ambientalmente seguros e poli(oxido de etileno), PEO, com massa molares 10000 e/ou 35000 g mol -1 nas temperaturas de 283,15, 298,15 e 313,15 K (capítulo 2). Além disso, um conjunto de SABs reportados na literatura e obtidos neste trabalho foi utilizado para avaliar o comportamento de partição da enzima quimosina (capítulo 3), avaliando a variação da energia livre de Gibbs de transferência ( transferência ), a variação da entalpia de ) e a variação da entropia de transferência ( ). Os resultados do segundo capítulo mostram que o processo de segregação de fase para todos os SABs obtidos foi endotérmico e entropicamente dirigido. A região bifásica do diagrama de fases aumentou na ordem citrato > tartarato > succinato, tornando-se maior com o incremento da massa molar do PEO. No capitulo 3 foi descoberto que a transferência da quimosina da fase inferior para a fase superior dos SABs avaliados foi entalpicamente dirigida com e A transferência da quimo- sina é um processo entalpica-entropicamente compensado com valores do potencial termodinâmico de partição compreendidos entre, . Também foi observado que o processo de partição da enzima é dependente da linha de amarração, natureza do cátion e do ânion, balanço hidrofóbico/hidrofílico e a massa molar da macromolécula. / Aqueous two-phase systems (ATPSs) are recognized as efficient for the extraction and puritication of different compounds. However, the motriz power that governs the distribution of different solutes in ATPSs are few understood, mainly because are few researches focused on the study of the partition thermodynamic of different solutes in these systems. This makes difficult to obtain the scientific knowledge necessary to the physic-chemistry properties modulation of ATPSs for optimizer their application for extraction and purification of solutes. In this sense, new ATPSs formed by organic salts (sodium citrate, sodium tartrate and sodium succinate) environmentally safe and poly (ethylene oxide), PEO, with molar mass 10,000 or 35,000 g mol -1 at 283.15, 298.15 and 313.15 K were formed (chapter 2). In addition, several ATPSs reported in the literature and obtained here were used for evaluate the behavior of enzyme chymosin (chapter 3). The transfer free energy change ( transfer enthalpy change ) and transfer entropy change ( ), ) were obtained. The second chapter results showed that the segregation process of phase for all ATPSs obtained was endothermic and entropic driven. The biphasic region on the phase diagrams increased follow: citrate > tartrate > succinate and increased as PEO mass molar increase. In the chapter 3, it was discovered that chymosin transfer from the bottom to top phase in the ATPS studies was enthalpically driven with and . The chymosin transfer process is enthalpy-entropy compensate with the partition thermodynamic potential values, between . It was also observed that the enzyme partition process depend of tie line, the cation/anion nature, hydrophobic/hydrophilic balance and macromolecule molar mass.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-09-06T17:04:47Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1356293 bytes, checksum: 27ee5b7f7e7021d88bf48306eb63ae67 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-06T17:04:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1356293 bytes, checksum: 27ee5b7f7e7021d88bf48306eb63ae67 (MD5) Previous issue date: 2015-07-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atualmente, devido a uma crescente conscientização da sociedade com questões de sustentabilidade, os produtos naturais e não tóxicos têm recebido um maior destaque na pesquisa. Nesse contexto, os corantes naturais reemergiram como uma alternativa viável em detrimento do uso de corantes sintéticos. Aliado a isso, faz-se necessário implantar novos métodos de extração que não utilizem solventes orgânicos, que não sejam dispendiosos ou caros e que estejam dentro dos princípios da química verde. Os sistemas aquosos bifásicos (SABs) têm se mostrado uma excelente alternativa para extração/purificação desses corantes. Embora as partições de corantes em SABs sejam conhecidas há muitos anos, surpreendentemente estas não foram extensivamente exploradas. Portanto, este trabalho teve como propostas particionar o corante natural clorofilina cúprica de sódio em diferentes SABs e avaliar os parâmetros que afetam essa partição, como: efeito do eletrólito formador do SAB, efeito da massa molar do polímero e efeito da hidrofobicidade do polímero. Além disso, buscou-se determinar parâmetros termodinâmicos (∆trGo, ∆trHo, ∆trSo) e avaliar a natureza das forças (entrópica ou entálpica) que atuam sobre esse fenômeno. Compararam-se ainda valores de variação de entalpia obtidos de duas formar diferentes: uma pela utilização da equação de van’t hoff (∆trHoVH) e outra pela utilização da calorimetria de titulação isotérmica (∆trHoITC). Os valores de coeficiente de partição (K) foram dependentes dos parâmetros avaliados e variaram entre 0,36 e 347. Para a maioria dos sistemas, a transferência da clorofilina cúprica de sódio da fase inferior para a fase superior foi exotérmica, com ∆trHoITC atingindo valores de -77.57 kJ mol-1. Os valores de variação de entropia sugerem que os componentes do SAB (água e íons) são transferidos para a fase inferior, simultaneamente, a clorofilina cúprica de sódio se transfere para a fase superior. / Currently, due to a growing awareness of society with sustaintability issues, natural and non-toxic products have attracted great attention in research. In this context, natural dyes re-emerged as a viable alternative over the use of synthetic dyes. Allied to this, it is necessary to implement new extraction methods that do not employ organic solvents that are inexpensive and comply with the principles of green chemistry. Aqueous two- phase systems (ATPSs) have proven to be an excellent alternative to extraction/purification of different dyes. Although dyes partition in SABs have been known for many years, surprisingly they have not been extensively exploited. Therefore, this work aimed to partition the natural dye sodium copper chlorophyllin in different ATPSs and to evaluate the effect of the tie-line length (TLL), ATPS-forming components nature and temperature on the SCC partition coefficient (K), and transfer thermodynamic parameters (∆trGo, ∆trHo, ∆trSo) were obtained. The ∆trHo values were obtained by isothermal titration calorimetry (∆trHoITC) and van’t Hoff approach (∆trHoVH). The K values depended on the evaluated parameters and ranged between 0.36 and 347. For most systems, SCC transfer to the ATPS top phase was exothermic, with ∆trHoITC attaining values up to -77.57 kJ mol-1. The transfer entropy change values suggested that ATPSs components are transferred to the bottom phase whilst SCC is simultaneously transferred to the top phase.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-11-07T14:57:51Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 374220 bytes, checksum: 9ed6dce4099d5ab52978743a0331ec54 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-07T14:57:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 374220 bytes, checksum: 9ed6dce4099d5ab52978743a0331ec54 (MD5) Previous issue date: 2004-03-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho foram determinados 22 diagramas de equilíbrio, com cinco linhas de amarração cada, para sistemas aquosos bifásicos compostos por polímeros de polietileno glicol (PEG), sais inorgânicos e água. As propriedades físico-químicas estudadas foram a temperatura do sistema, 5 °C, 25 °C, 35 °C e 45 °C, a massa molar do PEG, 1500 g/mol e 4000 g/mol e a natureza do eletrólito, fosfato de potássio, sulfato de sódio, sulfato de lítio e citrato de sódio. Os dados de equilíbrio para os sistemas formados por PEG 4000 + fosfato de potássio + água, PEG 4000 + sulfato de sódio + água, PEG 4000 + sulfato de lítio + água e PEG 1500 + fosfato de potássio + água foram determinados nas quatro temperaturas avaliadas. Os sistemas compostos por PEG 1500 + sulfato de sódio + água, PEG 1500 + sulfato de lítio + água e PEG 1500 + citrato de sódio + água foram avaliados nas temperaturas de 5 °C e 25 °C. Os erros médios encontrados nos balanços de massa global, para o polímero, o sal e a água foram de 0,89 % , 6,80 % , 0,095 % e 3,26 % respectivamente. O teor de polímero nas fases foi quantificado usando medidas de índice de refração (desvio padrão médio de 0,13), o de sal por fotometria de chama (desvio padrão médio de 0,11) e a concentração da água por liofilização (desvio padrão médio de 0,34). Para a maioria dos sistemas foi observado o aumento da inclinação da linha de amarração com a elevação da temperatura. Para os sistemas PEG 4000 + sulfato de sódio + água, PEG 4000 + sulfato de lítio + água e PEG 1500 + fosfato de potássio + água, entre as temperaturas de 35 °C e 45 °C, não foi observada influência significativa da temperatura sobre os dados de equilíbrio. Quanto ao efeito da massa molar de polietileno glicol, a adição de um polímero de maior massa molar ao sistema levou a um aumento da região bifásica do diagrama de equilíbrio. Com relação à influência do tipo de sal, observou-se que os sistemas constituídos pelo sulfato de sódio possuem maior região bifásica do que aqueles formados por sulfato de lítio e citrato de sódio, sob as mesmas condições, isto é, o sulfato de sódio possui maior capacidade de induzir a separação de fases que o sulfato de lítio e o citrato de sódio. / This study determined 22 equilibrium diagrams, with five tie lines each, for aqueous two-phase systems formed by polyethylene glycol (PEG) polymers, inorganic salts and water. The temperature of the system, 5 °C, 25 °C, 35 °C and 45 °C, the mass molar of PEG, 1500 g/mol and 4000 g/mol and the nature of the electrolyte, potassium phosphate, sodium sulfate, lithium sulfate and sodium citrate were studied. The equilibrium data for the systems formed by PEG 4000 + potassium phosphate + water, PEG 4000 + sodium sulfate + water, PEG 4000 + lithium sulfate + water and PEG 1500 + potassium phosphate + water were determined in the four studied temperatures. The systems formed by PEG 1500 + sodium sulfate + water, PEG 1500 + lithium sulfate + water and PEG 1500 + sodium citrate + water were determined at 5 °C and 25 °C. The averages of experimental errors found in the global mass balance, for the polymer, the salt and the water were about 0,89 % , 6,80 % , 0,095 % and 3,26 % respectively. The polymer grade in the phases was quantified using measures of refraction index (average standard deviation of 0,13), the salt was quantified by flame photometry (average standard deviation of 0,11) and the concentration of the water by liophilization (average standard deviation of 0,34). For the most part of the systems the increase of slope of tie line was observed with the elevation of the temperature of the system. For the systems PEG 4000 + sodium sulfate + water, PEG 4000 + lithium sulfate + water and PEG 1500 + potassium phosphate + water, between the temperatures of 35 °C and 45 °C, no significant influence of the temperature was observed on equilibrium data. As for the effect of the mass molar of polyethylene glycol, the addition of a polymer of larger molar mass to the system increases the two-phase area of the phase diagram. Regarding the influence of the type of salt, it was observed that the diagrams of systems constituted by sodium sulfate have larger two-phase area than those formed by lithium sulfate and sodium citrate, under the same conditions, that is, the sodium sulfate exhibited larger capacity to induce the phase splitting than lithium sulfate and sodium citrate. / Não foi localizado o cpf do autor.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1_Pre textual.pdf: 61532 bytes, checksum: 4fa149fb047718f2980e2476f6656a1e (MD5) Previous issue date: 2011-12-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The treatments of bone loss are current topics of research. The materials that stand out in the treatments of reconstruction and formation of new bone tissue, are the hydroxyapatite, the &#945; and/or &#946; calcium phosphates, and biphasic hydroxyapatite / &#945; &#61472; and/or &#946; calcium phosphate. It is known from literature that these biomaterials have mineralogical composition similar to bone apatite of the human skeleton. The microand nanostructured biphasic bioceramics have been studied and they are promising in the procedures of reconstruction and tissue regeneration. This is due to their characteristics and properties, especially the biocompatibility, high surface area of grains and micro-porosity, which leads to improved conditions within of the processes of osseoindução, osseointegration of bone tissue and the formation of new bone tissue early. These biomaterials are still promising in applications such as anatomic remodeling, in the facial aesthetics dentin, increasing the angle of the jaw, in the treatment of fractures in patients with osteoporosis, and in the treatment of the traumatology. This work was aimed at the synthesis and characterization of compositions beta-tricalcium phosphate, hydroxyapatite, that previously was synthesized compositions of phosphates in ratio Ca / P = 1.6 and 1.7 molar by the wet method. The powder recovered from the synthesis was dried in a rotary evaporator and subsequently calcined at 900 º C/2h for obtain beta-tricalcium phosphate and hydroxyapatite phase. After, there was the preparation of for biphasic hydroxyapatite / beta-tricalcium phosphate 60% / 40% by volume, by the method of fragmentation mechanical in attrition milling. The characterization studies were performed using the techniques X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and differential scanning calorimetry (DSC). Studies were performed in vivo and humans for analysis of bone formation. / Os tratamentos de perdas ósseas são temas atuais de pesquisa. Alguns dos materiais que se destacam em tratamentos de reconstituição e formação de um novo tecido ósseo, são a hidroxiapatita, os fosfatos de cálcio-&#946; e/ou &#945;, e os bifásicos hidroxiapatita/fosfato de cálcio-&#946; e/ou &#945;. Sabe-se da bibliografia que estes biomateriais apresentam composição mineralógica similar à apatita óssea do esqueleto humano. As biocerâmicas bifásicas micro e nanoestruturadas vêm sendo estudadas e são promissoras em procedimentos de reconstrução e recomposição tecidual. Isso se deve às suas características e propriedades, principalmente a biocompatíbilidade, a área superficial elevada dos grãos e a microporosidade. O que conduz a melhores condições dentro dos processos de osseoindução, osseointegração e formação de um novo tecido ósseo. Estes biomateriais são ainda promissores em aplicações como remodelação anatômica, na estética facial dentinária, no aumento do ângulo da mandíbula, no tratamento de fraturas em pacientes com osteoporose, além de tratamentos traumatológicos. Este trabalho realizou a síntese e caracterização das composições de fosfatos de cálcio obtidas pelo método via úmida. O pó nanoestruturado recuperado da síntese passou pelo processo de calcinação a temperatura de 900ºC/2h, fornecendo as fases fosfato tricálcio-&#946; e a hidroxiapatita. O objetivo deste trabalho foi a elaboração de quatro composições bifásicas hidroxiapatita/fosfato tricálcio-&#946; na razão HA/TCP-&#946; 60% /40% em volume. Para obtenção das composições bifásicas, utilizou-se o método de fragmentação mecânica em moinho atritor. Os estudos de caracterização foram realizados utilizando as técnicas difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e calorimetria diferencial exploratória (DSC). Foram realizados estudos preliminares in vivo em humanos para avaliação do comportamento dos biomateriais no processo de formação óssea no período de três meses.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gisele Dalmonico.pdf: 8707795 bytes, checksum: 3f7704c26d00226d450da2c37f79fcb0 (MD5) Previous issue date: 2011-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The caicium phosphate (Ca / P) are the family of biocerarnics best known for biological applications. There are several polytypes of structures in the ratio Ca / P, which typically form the group of cornpounds caiied apatite. Currentiy there are many studies targeting the use of nanostructured powders of caicium phosphate for the reconstniction of bone tissue, implant fixation, weli as coating for metal substrates and as an element in the drug delivery matrix. This paper discusses the process of synthesis and characterization of nanostructured powders of hydroxyapatite, caicium &#946;-phosphate compositions and preparation of biphasic HA/&#946;-TCP. Method was used to obtain the wet compositions of hydroxyapatite and calcium &#946;-phosphate. Later biphasic cornpositions were prepared by mechanical fragmentation process atritor mill. The characterization studies were perfonued on the compositions obtained from the rotary eYaporator, the specimens calcined in two-phase compositions and the compositions sintered. Tests were performed to characterize morphoiogical, microstructural, nanostructurai, mineraiogical and thermai behavior for the different compositions of nanostructured powders. lhe mechanical and physical properties were determined for the different compositions ofbioniaterials obtained from sintering. / Os Fosfatos de Cálcio (Ca/P) são a família de biocerâmicas mais conhecidas pelas suas aplicações biológicas. Existem vários polítipos de estruturas na razão Ca/P que tipicamente formam o grupo de compdstos chamados de apatita. Na atualidade existem muitos estudos direcionando a utilização de pós nanoestruturados de fosfatos de cálcio para a reconstrução de tecido ósseo, fixação de implantes, também corno material de revestimento de substratos metálicos e como elemento màtricial na liberação de medicamentos. Este trabalho aborda o processo de síntese e caracterização de pós nanoestruturados de hidroxiapatita, de fosfato de cálcio-&#946;; e elaboração de composições bifásicas HAITCP-&#946;. Foi utilizado o método via úmida para obtenção das composições de hidroxiapatita e de fosfato de cálcio-&#946;. Posteriormente foram elaboradas as composições bifásicas através do processo de fragmentação mecânica em moinho atritor. Os estudos de caracterização foram realizados sobre as composições obtidas do evaporador rotativo, nos corpos de prova calcinados, nas composições bifásicas e nas composições sinterizadas. Foram realizados os ensaios de caracterização morfológica, microestrutural, nanoestrutural, mineralógica e do comportamento térmico, para as diferentes composições de pós nanoestruturados. As propriedades mecânicas e físicas foram determinadas para as diferentes composições de biornateriais obtidos da sinterização.

Orientadoesr: Elias Basile Tambourgi, Ranulfo Monte Alegre / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T02:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Padilha_GiovanadaSilva_D.pdf: 2518753 bytes, checksum: 6b6f99c293a070aff342e419f243fe69 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo : O presente trabalho foi dividido em três etapas e teve como objetivo a caracterização, purificação e encapsulamento da lípase a partir da cepa de Burkholderia cepacia. Para produção da enzima, o microorganismo foi cultivado em meio contendo sais, extrato de levedura, peptona bacteriológica e 6% de óleo de soja, por fermentação líquida em biorreator do tipo Bioflo III. As fermentações foram conduzidas a 150 rpm em 30ºC. Após 96 horas de cultivo, o sobrenadante foi separado das células por centrifugação e foi utilizado como extrato enzimático, uma vez que a Burkholderia cepacia produz lípase extracelular. O extrato bruto apresentou atividade usando azeite de oliva como substrato. Na primeira etapa do trabalho, analisou-se a condições ótimas de trabalho e estabilidade sob condições diversas e na presença de diferentes íons. A temperatura ótima foi a 37ºC, no entanto a 50ºC a enzima perdeu 10% da atividade em relação à temperatura em 37ºC. O cálculo de energia de ativação, seguindo a equação de ARRHENIUS, foi de 10,1 kJ/mol. O efeito do pH sobre a hidrólise do azeite de oliva pela lípase foi investigado com diferentes tampões na faixa de pH entre 3 e 11. Foram mantidas aproximadamente 80% da atividade entre os pHs 5 e 7, com atividade máxima no pH 8. Atividades razoáveis foram obtidas mesmo nos valores mais ácidos de pH e menores atividades nos valores entre 9 e 11. No entanto, no pH 11 observou-se queda de 80% de atividade em relação à atividade ótima da lípase. A estabilidade da atividade enzimática em diferentes tampões e valores de pH 5, 8 e 11 também foi investigada, onde nas 4 horas de incubação a diferentes valores de pH, a enzima mostrou-se bastante estável. Um estudo de estabilidade com diferentes íons por incubação da lípase durante 30 dias também foi realizado. Íons como Mn2+, Co2+, I- e Ca2+ mantiveram ou aumentaram a atividade enzimática, mas a enzima foi inibida na presença de Fe2+, Hg2+ e Al3+. À temperatura de 37 ºC e pH 8 foi feita a determinação dos parâmetros cinéticos. Os dados obtidos experimentalmente permitiram a obtenção da curva cinética, que mostrou a influência da emulsão óleo e água contendo diferentes proporções de azeite de oliva (0,1 a 50% v/v) na velocidade de hidrólise pela lípase. De acordo com a metodologia de LINEWEAVER-BURK, calculou-se os valores de Km e Vmáx de 43,90 mg/mL e 0,0258 U/mg, respectivamente. A segunda etapa foi purificar a lípase de Burkholderia cepacia em sistema bifásico aquoso polietileno glicol (PEG)/fosfato. Foram preparadas soluções estoques de PEG com massas molares de 1500, 4000 e 6000 Da (50% m/m) e tampão fosfato nos pHs 6, 7 e 8 (20% m/m de KH2PO4/K2HPO4). Um planejamento fatorial 23 foi feito para avaliar a massa molecular do PEG, pH e comprimento da linha de amarração (tie-line) no coeficiente de partição da atividade específica da lípase. Os resultados mostraram que maiores valores de atividade específica foram obtidos ao usar a menor massa molecular de PEG (1500 Da) em pH 6 e 8 e maior comprimento da linha de amarração. Após a purificação, determinou-se 33 kDa a massa molecular e 6,0 o ponto isoelétrico da lípase de Burkholderia cepacia. Na terceira etapa do trabalho, a enzima foi encapsulada por gelificação iônica usando alginato de sódio e cloreto de cálcio. Para a encapsulação foi feito um planejamento fatorial 22 variando o tamanho do bico atomizador (2 e 0,5 mm) e a concentração de CaCl2 (2 e 4% m/v). A enzima imobilizada foi caracterizada quanto à eficiência de encapsulamento, estabilidade, tamanho médio e sua distribuição e morfologia. No estudo de estabilidade verificou-se, em todas as condições de processo, que a enzima imobilizada manteve maior estabilidade em relação ao extrato bruto durante os 28 dias analisados. Nas análises de microscopia óptica, as microcápsulas formadas apresentaram formas esféricas, com média de tamanho de 400 e 100 ?m para os bicos de 2 e 0,5 mm, respectivamente. Nas análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), as microcápsulas foram secas em estufa e mantiveram as formas esféricas, com redução de tamanho, mesmo após esse processo de secagem. Usando o bico atomizador de 2 mm nas concentrações de 2 e 4% (m/v) de CaCl2, a microcápsula seca apresentou um tamanho de 139 e 150 µm, respectivamente, contra a média de 400 µm das hidratadas. Para o bico atomizador de 0,5 mm nas concentrações de 2 e 4% (m/v) de CaCl2, as microcápsulas apresentaram tamanhos de 15 e 6 µm, respectivamente / Abstract: This work was divided into three stages and aimed the characterization, purification and encapsulation of the lipase from a strain of Burkholderia cepacia. For enzyme production, the microorganism was grown in medium containing salts, yeast extract, bacteriological peptone and 6% soybean oil, liquid fermentation in bioreactor type Bioflo III. The fermentations were performed at 150 rpm and 30ºC. After 96 hours, the supernatant was separated from the cells by centrifugation and it was used as enzyme extract, since the Burkholderia cepacia produces extracellular lipase. In the first stage of this work, the enzymatic activity and stability were analyzed under different conditions and in the presence of different ions. The crude extract showed activity using olive oil as substrate. The optimum temperature was 37ºC, however at 50ºC the enzyme remained activity, with loss of activity of 10% compared to activity at 37°C. The calculation of activation energy, ARRHENIUS equation, was 10.1 kJ/mol. The effect of pH on hydrolysis of olive oil by lipase was investigated in the pH range between 3 and 11. About 80% of the activity was kept in the pH range between 5 and 7, with maximum activity at pH 8. Reasonable activities were obtained even in the more acidic pH values and lower activities in the values between 9 and 11. At pH 11 we observed a decrease of 80% of activity relative to the optimal activity of the enzyme. The stability of the enzyme activity of the crude extract in different buffers and pH values of 5, 8 and 11 was also investigated, where the 4 hour incubation at different pH values, the enzyme was stable. A stability study with different ions for incubation the lipase for 30 days was also realized. Ions such as Mn2+, Co2+, I- and Ca2+ remained stable or increased enzyme activity but the enzyme was inhibited in the presence of Fe2+, Hg2+ and Al3+. The determination of kinetic parameters was performed at 37°C and pH 8. The data obtained experimentally allowed obtaining the kinetic curve, which showed the influence of oil-water emulsion containing different proportions of olive oil (0.1 to 50% v/v) at the rate of hydrolysis by the lipase. According to the method of LINEWEAVER-BURK, it was calculated Km and Vmax values of 43.90 mg/mL and 0.0258 U/mg, respectively. The second step was to purify the lipase from Burkholderia cepacia in a polyethylene glycol (PEG)/phosphate aqueous two-phase system. Stock solutions were prepared with PEG molecular mass of 1500, 4000 and 6000 Da (50% w/w) and phosphate buffer in pHs 6, 7 and 8 (20% w/w KH2PO4/K2HPO4). A factorial design 23 was made to evaluate the molecular mass of PEG, pH and length of the tie-line in the partition coefficient of the enzyme specific activity. The results showed that higher values of specific activity of the enzyme were obtained when using the lower molecular mass PEG (1500 Da) at pH 6 and 8 and greater tie-line length. After purification, 33 kDa was determined for the molecular mass and 6.0 for the isoelectric point of the lipase from Burkholderia cepacia. In the third stage, the enzyme was encapsuled by ionic gelation using sodium alginate and calcium chloride. For the encapsulation, a factorial design 22 was made with 2 and 0.5 mm atomizer sizes and CaCl2 (2 and 4% w/v) concentration. The immobilized enzyme was characterized as to its encapsulation efficiency, stability, size and distribution size, and morphology. In the 28 day stability study, it was found in all process conditions that the immobilized enzyme remained more stable compared to the crude extract. In optical microscopy, the formed microspheres were spherical with average size of 400 and 100 µm for the 2 and 0.5 mm nozzles respectively. In the scanning electron microscope (SEM) analyses, the microspheres were dried in oven and maintained their spherical shapes with size reduction, even after the drying process. Using a 2 mm atomizer in the 2 and 4% (w/v) CaCl2 concentrations, the dry microcapsule presented a size of 139 and 150 µm respectively, against the average of hydrated 400 ?m. For the 0.5 mm atomizer in 2 and 4% (w/v) concentrations the dry microcapsules were 15 and 6 ?m, respectively / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química