[pt] Em diversas etapas da cadeia de trabalho da Indústria de Óleo e Gás a atividade de Engenharia de Petróleo demanda processos que envolvem otimização. Mais especificamente, no gerenciamento de reservatórios, as metodologias para a tomada de decisão pelo uso de poços inteligentes envolvem processos de otimização. Nestes processos, normalmente, visa-se maximizar o VPL (Valor Presente Líquido), que é calculado através das curvas de produção de óleo, gás e água fornecidas por um simulador de reservatório. Estas simulações demandam alto custo computacional, muitas vezes inviabilizando processos de otimização. Neste trabalho, empregam-se técnicas de inteligência computacional - modelos de redes neurais artificiais e neuro-fuzzy - para a construção de aproximadores de função para simulador de reservatórios com o objetivo de diminuir o custo computacional de um sistema de apoio à decisão para utilização ou não de poços inteligentes em reservatórios petrolíferos. Para reduzir o número de amostras necessárias para a construção dos modelos, utiliza-se também Projeto de Experimentos Fatoriais Fracionado. Os aproximadores de função foram testados em dois reservatórios petrolíferos: um reservatório sintético, muito sensível às mudanças no controle de poços inteligentes e outro com características reais. Os resultados encontrados indicam que estes aproximadores de reservatório conseguem bom desempenho na substituição do simulador no processo de otimização - devido aos baixos erros encontrados e à substancial diminuição do custo computacional. Além disto, os testes demonstraram que a substituição total do simulador pelo aproximador se revelou uma interessante estratégia para utilização do sistema de otimização, fornecendo ao especialista uma rápida ferramenta de apoio à decisão. / [en] In many stages of the work chain of Oil & Gas Industry, activities of petroleum engineering demand processes that involve optimization. More specifically, in the reservoirs management, the methodologies for decision making by using intelligent wells involve optimization processes. In those processes, usually, the goal is to maximize the NVP (Net Present Value), which is calculated through the curves of oil, gas and water production, supplied by a reservoir simulator. Such simulations require high computational costs, therefore in many cases the optimization processes become unfeasible. Techniques of computational intelligence are applied in this study - artificial neural networks and neuro-fuzzy models - for building proxies for reservoirs simulators aiming at to reduce the computational cost in a decision support system for using, or not, intelligent wells within oil reservoirs. In order to reduce the number of samples needed for build the models, it was used the Fractional Factorial Design of Experiments. The proxies have been tested in two oil reservoirs: a synthetic one, very sensitive to changes in the control of intelligent wells and another one with real characteristics. The replacement of the simulator by the reservoir proxy, in an optimization process, indicates a good result in terms of performance - low errors and significantly reduced computational costs. Moreover, tests demonstrate that the total replacement of the simulator by the proxy, turned out to be an interesting strategy for using the optimization system, which provides to the users a very fast tool for decision support.

Foram produzidos comprimidos de liberação prolongada de teofilina baseados em matrizes hidrofílicas de misturas de hidroxipropilmetilcelulose e etilcelulose e polietilenoglicol. O planejamento estatístico de mistura Design Expert® foi empregado na seleção da composição do sistema de controle da liberação e, numa segunda fase, para otimização das formulações de comprimidos. Foram produzidas 26 formulações por compressão direta e as características físico-químicas dos comprimidos como peso médio, friabilidade, dureza e teor de fármaco foram determinadas. A porcentagem de teofilina liberada foi avaliada conforme o método da Farmacopéia Americana 30 ed. (2007), para cápsulas de liberação prolongada (Teste 10 - pá), por um período de 8 horas. Conforme as farmacopéicas os comprimidos produzidos apresentaram características físico-químicas de acordo com as especificações, com exceção das formulações 2 e 3, para o teste de friabilidade, cujos valores foram superiores. Entretanto, quanto ao ensaio de dissolução, a formulação 13, constituída por 30% de etilcelulose, atendeu aos valores preconizados para liberação prolongada de teofilina. As respostas obtidas dos experimentos foram introduzidas no programa Design Expert® que gerou superfícies de respostas nas quais foi possível avaliar a influência da composição nos parâmetros friabilidade e porcentagem de teofilina liberada na dissolução. Dessa forma, foi possível obter 3 formulações com etilcelulose (13,50% a 15,90%), metilcelulose tipo E4MCR (6,90% a 8,10%) e metilcelulose tipo K4MPRCR (0,30% a 0,60%), com as características desejadas empregando o planejamento estatístico de mistura, com o número mínimo de experimentos sem a necessidade de estudar todas as possíveis combinações experimentais, abreviando o trabalho com ganho de tempo. Os resultados encontrados para friabilidade e dissolução nas formulações otimizadas foram próximos dos previstos pela análise de regressão e dentro dos valores especificados na Farmacopéia Americana 30 ed. 2007. / Controlled release dosage forms of theophylline were prepared with hidrophyllic matrix using polymers as hydroxy-methyl-cellulose, hydroxy-ethyl-cellulose and polyethylenglycol. The program Design Expert® was used to select polymers composition and at the second moment, to optimized tablets formulations. It was obtained 26 formulations by direct compression that physical-chemical characteristics of tablets as weight deviation, friability, hardness and drug dosage were performed. Dissolution rate of these tablets were controlled by United States Pharmacopeia 30 ed. Test for theophylline extended-release capsules (test 10 - paddle) corresponding to 8 hours of experiment. The evaluation indicates that tablets produced were in accordance with Brazilian Pharmacopoeia 4 ed., and United States Pharmacopoeia 30 ed., except for formulations 2 and 3 that the values for friability were low. And about dissolution rate of these tablets only formulation 13 applied to preconized value for dissolution method for theophylline extendedrelease capsules. Design Expert® was fed with the results obtained from experiments that showed surface result after that it were possible to analyze the influence of the composition of components on the friability and dissolution rate of theophylline parameters. Considering the specifications, 3 formulations were obtained and were analyzed. The results obtained were close to results predicted for regression analysis and in accordance with Brazilian Pharmacopoeia 4 ed., and United States Pharmacopoeia 30 ed. The proposed experimental Design Expert® program strategy should allow a rapid evaluation and identification of the parameters important in determining the drug release rate from matrix tablets, providing a powerful support for their rational selection during preformulation studies and thus shortening the time necessary for the development of effective dosage forms with the desired drug release behavior.

A indústria de confecção de vestuário transforma um tecido bidimensional em um artigo tridimensional. Embora existam vários métodos para unir as partes de um artigo de vestuário, a costura com linhas é o método mais utilizado. A costura é quem fornece resistência à peça, e nesse sentido, perde sua funcionalidade se por acaso romper os fios do tecido, ou ainda, se houver rompimento da linha, ou outro problema como esgarçamento, deslizamento do tecido ou da costura. A qualidade de uma costura é definida pelos seus desempenhos funcionais e estéticos. A norma ABNT NBR 9925:2009 estabelece as condições do ensaio que indica se a costura tem tendência a abrir-se mediante a aplicação de uma força; também aponta os tipos de agulhas, linhas e fios, e ainda indica a densidade de pontos e máquinas adequadas para a confecção dos corpos de prova que serão ensaiados. O objetivo deste trabalho é utilizar o planejamento de experimentos para estudar a possibilidade de ampliar dos valores de densidade de pontos por centímetro e espessuras das agulhas, propostos pela referida norma ABNT NBR 9925:2009 para verificar a costurabilidade de uniformes escolares. Foram selecionados no mercado três tecidos normalmente utilizados na confecção desses artigos; e em seguida, realizados os ensaios físicos de gramatura, determinação da densidade de pontos por centímetro e determinação do esgarçamento de uma costura padrão. O modelo estatístico escolhido foi o planejamento aleatorizado por níveis; e para a análise dos resultados foram utilizados a ANOVA (análise de variância), com intervalo de confiança de 95%, e o box plot. Os resultados obtidos indicam a viabilidade do uso do estudo proposto para a seleção da densidade de pontos e tipo de agulhas em função da aplicação do produto final. / The industry of making clothing becomes a two-dimensional fabric in a three-dimensional article. Although there are several methods to connect the parts of an article of clothing, the seam with lines is the most used method. The sewing is who provides resistance to the part and, in this sense, the seam loses its functionality if by chance breaking the wires of the tissue, or even if there is no line rupture, or another problem such as fraying, slip the fabric or sewing. The quality of a seam is defined by its functional performance and aesthetic. The ABNT NBR 9925:2009 establishes the conditions for the test that indicates if the seam has a tendency to open up through the application of a force and also indicates the types of needles, lines, wires, dot density and suitable machines for the manufacture of bodies of evidence to be tested. The objective of this work is to use the planning of experiments to study the possibility of expanding the density values of points per centimeter and thicknesses of needles, proposed by ABNT NBR 9925:2009 for the verification of sewability school uniforms. They were selected on the market three tissues normally used in the manufacture of these articles and the tests of physical weight, determination of the density of dots per centimeter and determination of the fraying of a sewing pattern. The statistical model chosen was the randomised trial planning by levels and for the analysis of the results were used for the ANOVA (Analysis of variance), with 95% confidence interval, and the box plot. The results indicate the feasibility of the use of the proposed study to selecting the density of stitches and needle type depending on the application of the final product.

Nesta tese desenvolveram-se projetos e modelos de indutores planares para circuitos integrados de radiofrequência nas arquiteturas espiral e cross para as tecnologias CMOS AMS 0,35 ?m e IBM 0,13 ?m, visando representar o desempenho destes na faixa de frequências de corrente contínua até 90% da frequência de ressonância. A modelagem empregada utiliza um circuito elétrico equivalente com nove elementos para representar indutores, para o qual é apresentado um processo para extração dos valores dos seus componentes a partir de dados simulados ou medidos. Foi apresentada uma versão estendida da arquitetura cross original, mais flexível e tratável por algoritmos, com uma indutância 25% maior que a arquitetura espiral de mesma área. Utilizou-se planejamento de experimentos para elaborar conjuntos de amostras de indutores com dimensões geométricas variadas nas arquiteturas e tecnologias estudadas, para os quais desenvolveu-se um conjunto de algoritmos específicos para o projeto dos indutores a partir de suas dimensões. A simulação eletromagnética do layout de cada amostra gerou os resultados empregados no desenvolvimento do processo de extração dos valores dos componentes do circuito equivalente, os quais foram relacionados às dimensões geométricas dos indutores através de equações de projeto elaboradas por meio de análise de regressão multivariada e modelos lineares generalizados. Tanto o processo de extração dos valores dos componentes, como as equações de projeto foram validados estatisticamente pela comparação dos resultados das simulações dos respectivos circuitos equivalentes com os resultados das simulações eletromagnéticas dos layouts dos indutores em cada arquitetura e tecnologia, demonstrando a correspondência entre estes. Discrepâncias observadas em alta frequência entre os resultados de simulação eletromagnética dos indutores e seus respectivos circuitos equivalentes são associados a limitações do modelo de circuito usado, que não considera os fenômenos de correntes de Foucault (correntes de turbilhonamento) e efeito pelicular. O processo de modelagem desenvolvido, devido a sua generalidade, pode ser aplicado ao desenvolvimento de outros modelos de circuito elétrico para indutores, ou mesmo para modelagem de outros componentes passivos para circuitos integrados, como capacitores, resistores e transformadores. / In this thesis were developed designs and models for planar inductors for radiofrequency integrated circuits in the spiral and cross architectures for AMS 0.35 ?m and IBM 0.13 ?m CMOS technologies, aiming to represent the inductors performance in the frequency range of direct current up to 90% of resonant frequency. The employed modeling used an equivalent circuit for inductors with nine elements, for which a process for extracting the values of its components from simulated or measured data is presented. An extended version of the original cross architecture was presented, more flexible and treatable by algorithms, with an inductance 25% larger than the spiral architecture of the same area. Design of experiments was used to elaborate sets of inductor samples with different geometric dimensions in the studied architectures and technologies. Algorithms were developed to design the layout of each inductor considering its architecture and specific dimensions. The layout electromagnetic simulation of each sample generated the results used in the process developed for extracting the values of the components of the equivalent circuit model, which were related to the geometric dimensions of the inductors through design equations elaborated by multivariate regression analysis and generalized linear models. Both the component extraction process and the design equations were statistically validated by comparing the simulation results of the respective equivalent circuit models with the results of the electromagnetic simulations of the inductor layouts in each architecture and technology, demonstrating matching between them. Observed discrepancies at high frequency between the electromagnetic simulation results for the inductors and their respective equivalent circuits are associated with limitations of the circuit model used, which does not consider eddy currents and skin effect phenomena. The modeling process developed, due to its generality, can be applied to the development of other electric circuit models for inductors, or even to model other passive components for integrated circuits, such as capacitors, resistors and transformers.

Researchers around the world are constantly seeking for a quick, inexpensive and easy to use way to understand road traffic deaths. This study proposes the use of multibody (MBS) simulation, using a virtual driver, associated to fractional factorial experiments to identify active factors in road traffic accidents. The objectives of this work were to: (i) use DOE to show a more structured direction on the studies of road safety and (ii) investigate possible vehicle state variables to monitor vehicle dynamic stability. The first experiment was a quarter fraction It was designed based on an accident database of a Brazilian Federal Highway. Seven factors were considered (curve radius, path profile, path condition, virtual driver skill, speed, period of the day and car load) and 3 replicates were performed per treatment. Speed and friction coefficient were defined randomly for each treatment, within the defined range for each level. 42 accidents were observed in 96 events. Speed had shown the highest influence on the occurrence, followed by curve radius, period of the day and some second order interactions. The second experiment was based on the results of first one. A half fraction factorial design with five factors (curve radius, car load, virtual driver skill, period of the day and speed), with 14 replicates per treatment, was performed. Speed was defined randomly as per previous experiment. 96 accidents were observed in 224 events. Speed had the highest influence on the occurrence of accidents, followed by the period of the day, curve radius, virtual driver skill and second order interactions. Speed is also pointed by World Health Organization as one of the key factors for the occurrence of accidents. The study indicates that a well-designed experiment with a representative vehicle model can show a direction for further researches. At last, roll angle, yaw rate and displacement of the car on the road are variables suggested to be monitored in experiments using simulation to identify vehicle\'s instability. / Pesquisadores do mundo estão constantemente buscando uma maneira rápida, barata e fácil de usar para entender acidentes de trânsito. O presente estudo propõe o uso de simulação, condutor virtual e experimentos fatoriais para a identificação de fatores ativos em acidentes rodoviários. Os objetivos deste trabalho foram: utilizar experimentos planejados, associado a simulação para obter uma direção para estudos futuros e investigar possíveis variáveis de estado do veículo a serem usadas para monitorar sua estabilidade dinâmica. Para tal, foi utilizado um modelo completo de veículo validado e dados reais de acidentes de um determinado trecho de rodovia brasileira. O primeiro experimento baseou-se em um banco de dados de acidentes de uma rodovia Federal brasileira. Optou-se por fracionar o experimento, utilizando um quarto de fração. Sete fatores foram considerados (raio da curva, perfil da pista, condição da pista, habilidade do condutor virtual, velocidade, período do dia e carga do carro) e foram realizadas três réplicas por tratamento. Velocidade e coeficiente de atrito foram utilizados como fontes de variação do experimento: para cada tratamento, e dentro do intervalo definido para cada nível, ambos foram definidos aleatoriamente. Em 54 dos 96 eventos foram observou-se acidentes. Velocidade, raio da curva, período do dia e algumas interações de segunda ordem foram os fatores com maior influência na ocorrência de acidentes. O segundo experimento utilizou como dado de entrada os resultados obtidos no experimento anterior. O experimento foi fracionado, meia fração, com cinco fatores (raio da curva, carga do carro, habilidade do motorista virtual, período do dia e velocidade). Foram realizadas 14 réplicas por tratamento, e a velocidade foi mantida como fonte de variação. Em 96 dos 224 eventos foram observados acidentes. Velocidade teve maior influência na ocorrência de acidentes, seguida por período do dia, raio da curva, habilidade do motorista virtual e interações de segunda ordem. A velocidade também é apontada pela Organização Mundial da Saúde como um dos fatores-chave para a ocorrência de acidentes. Isto indica que um experimento bem planejado, com um modelo de veículo representativo, pode apontar uma direção a ser seguida em pesquisas futuras. Por último é sugerido o monitoramento do ângulo de rolagem (roll angle), da taxa de guinada (yaw rate), e do deslocamento lateral do carro na pista para identificar instabilidades no veículo quando são utilizadas simulações.

A busca de novas soluções em produtos e processos guia o desenvolvimento da indústria de alimentos. Os produtos desidratados apresentam vantagens em relação à facilidade de manuseio, custos de transporte e armazenagem e, em geral, maior durabilidade quando comparados às suas formas hidratadas. O iogurte é muito bem aceito pela sociedade brasileira e, se desidratado, pode vir a ser utilizado como ingrediente em diversos alimentos industrializados, propiciando o desenvolvimento de novos produtos. Este trabalho procura estabelecer condições ótimas para a secagem de iogurte natural por atomização (spray drying) em equipamento com disco rotativo em escala piloto. A caracterização do sistema e de suas respostas foi feita com auxílio de projetos fatoriais e metodologia de superfícies de respostas. Por meio de otimização multiobjetivo foi determinada a fronteira de Pareto de soluções ótimas para um modelo ponderado com funções compostas de atributos de qualidade do produto cor, temperatura do ar de saída da câmara de secagem, span e umidade; e de índices de desempenho do processo, com base na quantidade de material seco quantidade de produto obtido, material retido na parede da câmara de secagem e perdas no equipamento. Em virtude da natureza do iogurte houve depósito de produto na parede da câmara, o que motivou a pesquisa de aditivos para auxiliar a secagem. Foi estudada a influência de maltodextrinas DE 5, DE 10 e EMPCAP -, goma acácia, leite em pó desnatado e sílica pirogênica. A sílica pirogênica interferiu na formação de pontes sólidas entre as partículas, reduzindo a quantidade de material depositado na parede e aumentando a recuperação de produto. Para condições operacionais de velocidade de rotação do disco de 26000 rpm, temperatura do ar de entrada na câmara de secagem de 160 °C e depressão na câmara de secagem de 140 mmH2O, as condições ótimas de processo foram encontradas nas seguintes vazões de alimentação de iogurte natural batido adicionado de 3% (m/m) de sílica pirogênica: para o ótimo de qualidade produto, 10,3 kg/h; para o ótimo de desempenho de processo, 3,5 kg/h; e para a condição de pesos iguais entre produto e processo, 6,2 kg/h. A comparação dos resultados previstos pela otimização e os verificados experimentalmente mostrou que o modelo proposto foi adequado. / The search for new solutions in products and processes guide the development of the food industry. Dried products have advantages for ease of handling, transportation and storage costs, and in general, better durability when compared to their hydrated forms. Brazilian society accepts Yoghurt very well and, if dehydrated, could be used as an ingredient in many processed foods, promoting the development of new products. The aim of this paper is to establish optimal conditions for spray drying yoghurt on a wheel pilot plant atomizer. The system characteristics and outputs were established through factorial design and surface response methodology. Multi-objective optimization produced a Paretos optimal solution set for a weighted model built of composite functions. One composite function was consisted of product quality attributes: color, drying chamber output air temperature, span and moisture. The other composite function was made by drying process performance indexes: dry mass recovery, dry mass adhered on the wall and dry mass loss in equipment. The stickiness behavior of yoghurt led the search for drying aid additives. The influence of maltodextrins DE 5, DE 10 and EMCAP, acacia gum, skimmed milk powder and fumed silica was studied. Fumed silica has a negative influence in solid bridges formation between particles, thereby reducing the amount of dry mass adhered on the wall and increasing product recovery. For operating conditions of rotating speed of 26000 rpm, inlet air temperature of 160 °C and 140 mmH2O depression in drying chamber and a feed rate of beaten yoghurt with 3% (w/w) fumed silica concentration, optimal process conditions were found: product quality optimum, 10.3 kg/h; process performance optimum, 3.5 kg/h, and equal weights for product and process optimum, 6.2 kg/h. Experimental verification of the proposed optimization model suggests its adequacy.

Este estudo buscou definir as melhores condições para a fermentação alcoólica da xilose pela levedura S. stipitis DSM-3651, utilizando suplementação nutricional de baixo custo. Inicialmente, o melaço de cana foi escolhido, devido à sua disponibilidade e inserção no contexto do etanol de segunda geração. Sendo assim, o estudo acerca dos requerimentos nutricionais foi realizado em quatro etapas. A primeira foi avaliar a capacidade da levedura em utilizar os açúcares provenientes de materiais lignocelulósicos e do melaço: xilose, arabinose, glicose, frutose e sacarose. Observou-se que a levedura foi capaz de converter apenas glicose, xilose e frutose em etanol, e inclusive realizar a co-fermentação destes. Desta forma, a segunda etapa foi determinar a composição química do melaço e compará-la com a de um suplemento referência (extratos de levedura e malte, e peptona). Enquanto o conteúdo de minerais foi semelhante o teor de nitrogênio foi bem inferior, de modo que o enriquecimento com fosfato de amônio foi requerido. A próxima etapa confrontou a qualidade nutricional de meios suplementados com melaço e fosfato ou com a suplementação referência, utilizando xilose como fonte de carbono. Embutida nesta análise foram testadas diferentes cargas de inóculo (0,07 e 3,00 g/L) provenientes de cultivos com ou sem limitação de nutrientes. Como resposta obtivemos que, de modo geral, o desempenho fermentativo de S. stipitis DSM-3651 foi reduzido quando apenas melaço e fosfato foram disponibilizados como nutrientes. Desta forma a quarta e última etapa baseou-se na metodologia de planejamento experimental para definir a combinação de nutrientes ideal para cada carga de inóculo. Com base na produção de etanol, definiu-se que, para o prosseguimento do trabalho um meio à base, principalmente, de melaço seria o mais adequado, utilizando uma concentração celular inicial de 3,00 g/L. O estudo dos efeitos das condições de fermentação no crescimento celular e na produção de etanol a partir de xilose, foi realizado com base no planejamento de experimentos e adequada análise estatística, utilizando 4 variáveis: aeração e concentrações de substrato, células e suplemento. Após avaliar e interpretar o impacto que cada variável exerceu no desenvolvimento da levedura, o aumento da produção de etanol foi o critério escolhido para estabelecer as condições que seriam fixadas para a continuidade do trabalho, atendendo nosso objetivo principal; redução da aeração e aumento das concentrações de substrato, células e nutrientes. Considerando que o melaço perfazia a maior porção mássica do suplemento nutricional, e que frutose, glicose e sacarose são os seus principais componentes, avaliou-se a possibilidade de inverter este dissacarídeo, utilizando invertases. O resultado foi uma eficiente hidrólise em glicose e frutose, atingindo 100% rendimento. Deste modo, o estudo de otimização da produção de etanol por S. stipitis DSM-3651, a partir de meio a base de xilose, procedeu-se na forma de uma nova abordagem para a integração das produções de etanol de primeira e segunda geração. Utilizando-se da capacidade intrínseca da levedura de co-fermentar xilose, glicose e frutose, um aumento da concentração de substrato foi obtido a partir do tratamento enzimático do melaço, que passou a exercer função dupla no processo fermentativo: fonte de nutriente e de açúcares fermentescíveis. Como resultado, a condição otimizada pelo presente trabalho atingiu fator de conversão e produtividade volumétrica de etanol de 0,41 g/g e 1,26 g/L.h, respectivamente, referentes à concentração final de 60,36 g/L de etanol. / This study seek to define the best conditions for the xylose fermentation by yeast S. stipitis DSM-3651, using an inexpensive nutritional supplementation. Initially, the sugarcane molasses was chosen due to its availability and integration in the second generation ethanol context. Thus, the study of the nutritional requirements was conducted in four stages. The first was to evaluate the yeast\'s ability to use sugars from lignocellulosic materials and sugarcane molasses: xylose, arabinose, glucose, fructose and sucrose. It was observed that the yeast was capable of converting only glucose, xylose and fructose in ethanol, and even carry out their co-fermentation. Thus, the second stage was to determine the chemical composition of sugarcane molasses and compare it with a reference supplement (malt and yeast extracts and peptone). While the mineral content was similar, the nitrogen content was much lower, so that the enrichment of ammonium phosphate was required. In the next step a comparison was established among media supplemented with sugar molasses plus phosphate or reference supplementation considering their nutritional qualities, using xylose as a carbon source. Embedded in this analysis were tested different inoculum loads (0.07 and 3.00 g/L) from cultures with or without nutrient limitation. We obtained that, in general, the fermentative performance of S. stipitis DSM-3651 was reduced when only sugarcane molasses and phosphate were provided as nutrients. Thus the fourth and final step was based on the experimental design methodology to define the optimum combination of nutrients for each inoculum load. Based in ethanol production, it was decided that a media composed mainly by sugarcane molasses would be more appropriate, using an initial cell concentration of 3.00 g/L. The study of the effects of fermentation conditions on cell growth and ethanol production from xylose was conducted based on the design of experiments, and appropriate statistical analysis using four variables: aeration and substrate, cells and supplement concentrations. After evaluating and interpreting the impact which each variable exercised in the yeast development, the increased ethanol production was chosen as criteria to establish the conditions that would be fixed for the research continuation, following our main aim; reducing aeration and increasing substrate, cells and nutrients concentrations. Whereas sugarcane molasses composing the greatest mass portion of the nutritional supplement, and fructose, glucose and sucrose are its main components, we evaluated the ability to invert this disaccharide using invertase. The result was an efficient hydrolysis into glucose and fructose, reaching 100% yield. Thus, the optimization studies of ethanol production by S. stipitis DSM-3651 from a medium composed by xylose was arranged as a novel approach for integrating the first and second generation ethanol production. Using the yeast intrinsic capacity of to perform the co-fermentation of xylose, glucose and fructose, an increase in the substrate concentration was obtained from the enzymatic treatment of the sugarcane molasses, which had a double duty in the fermentation process: nutrient and fermentable sugars source. As a result, the best condition determined by this study reached an ethanol yield and productivity of 0.41g/g and 1.26 g/L.h, respectively, for an ethanol final concentration of 60.36 g/L.

Quitosana é um biopolímero encontrado principalmente na parede celular de crustáceos e é obtida pela desacetilação da quitina. Como biopolímero a quitosana é utilizada como excipiente para medicamentos e composição de alimentos. No entanto a quitosana devidamente purificada para uso farmacêutico ou alimentício tem custo financeiro elevado. Outro fator que contribui para o uso limitado é a falta de procedimento padronizado para desacetilação, o que resulta em materiais com diferentes graus de qualidade, dificultando suas aplicações e controle de qualidade de matéria prima e produto. Este trabalho tem como principal objetivo estabelecer procedimento reprodutível para a extração da quitina e da quitosana, por meio da aplicação dos conceitos de Quality by Design e planejamento de experimentos. A quitosana foi obtida pela desacetilação da quitina de crustáceos pelas etapas de desmineralização, desproteinização e despigmentação. O procedimento técnico para purificação da quitosana foi definido a partir de planejamento fatorial com ponto central para as etapas otimizadas, por meio da aplicação dos conceitos de Quality by Design e planejamento de experimentos. O projeto definiu um procedimento padronizado para purificação da quitosana que pode ser empregado em escala industrial, e financeiramente vantajoso para produção de medicamentos ou alimentos. / Chitosan is a biopolymer found mainly in the cell wall of crustaceans and is obtained by the deacetylation of chitin. As biopolymer chitosan is used as excipient for medicaments and food composition. However, chitosan duly purified for pharmaceutical or food use has a high financial cost. Another factor that contributes to the limited use is the lack of standardized procedure for deacetylation, which results in materials with different grades of quality, hindering their applications and quality control of raw material and product. This work has as main objective to establish a reproducible procedure for the extraction of chitin and chitosan, through the application of the concepts of Quality by Design and planning of experiments. Chitosan was obtained by the deacetylation of chitin from crustaceans through the demineralization, deproteinization and depigmentation stages. The technical procedure for purification of chitosan was defined from a factorial planning with a central point for the optimized steps, through the application of the concepts of Quality by Design and planning of experiments. The project defined a standard procedure for the purification of chitosan that can be used on industrial scale and financially advantageous for the production of medicines or foods.

O efluente fenólico em estudo apresenta a relação DBO5/DQO (Demanda Bioquímica de Oxigênio/ Demanda Química de Oxigênio) igual a 0,15, ou seja caracteriza-se por ser um efluente não biodegradável. No tratamento inicial do efluente utilizou-se ozônio, na presença do sal de ferro II proveniente da solução de sulfato ferroso heptaidratado 0,82 mol. L-1 e do peróxido de hidrogênio , que possui a finalidade catalítica na formação dos radicais hidroxilas, com alto poder de oxidação da matéria orgânica. Nesta etapa foi estudado a união dos processos oxidativos O3/UV e Foto-Fenton, Foram tratados 3 L do efluente fenólico in natura em um reator fotocatalítico com lâmpada ultravioleta. Em todos os experimentos o pH e a temperatura do meio reacional foram controlados. Os experimentos foram executados segundo um planejamento de Taguchi L16, no qual a variável entrada de maior importância para a degradação da matéria orgânica foi o peróxido de hidrogênio. As variáveis respostas analisadas foram a concentração do Carbono Orgânico Total, Demanda Química de Oxigênio e Fenóis Totais. No planejamento de Taguchi L16 foram selecionadas as variáveis significativas para o processo de degradação do efluente fenólico, a fim de serem otimizadas através do Método de Superfície de Resposta (MSR Foto-Fenton e O3/UV). O método de otimização MSR Foto-Fenton foi eficiente na degradação do composto fenólico, sendo assim a melhor condição experimental da planilha de otimização foi a de número 10 e corresponde a uma redução de COT= 54,68%, DQO=78,73% e Fenois Totais= 98,1%. Os parâmetros controlados do processo para essa condição foram: pH=3, temperatura de 30 ºC, potência ultravioleta de 28 W e reagente Fenton (H2O2= 48,3g e Fe+2 =5,95g), que corresponde a relação mássica H2O2 /Fe+2 igual a 8. / The phenolic effluent in this study has the rate DBO5/DQO (Biochemical Oxygen Demand / Biochemical Oxygen Demand) equal to 0.15, which is characterized by an effluent to be non-biodegradable. In the initial treatment of phenol was used ozone in the presence of iron salt II from the solution of ferrous sulfate heptahydrate 0.82 mol. L-1 and hydrogen peroxide, which has the purpose in the catalytic formation of hydroxyl radicals with high oxidation power of organic matter. In this stage, was studied the union of the oxidative process O3/UV and Photo-Fenton. The effluent was treated about 3 L about in a photocatalytic reactor with UV lamp. In all experiments, the pH and temperature of the reaction medium were control. The experiments are being carried out to a Taguchi L16 design, in which the input variable of greatest importance to the degradation of organic matter was hydrogen peroxide. The response variable analyzed was given by the concentration of Total Organic Carbon (TOC) and Chemical Oxygen Demand (COD) and Total Phenols (FT). In planning Taguchi L16 significant variables were selected for the degradation process of phenolic wastewater in with purpose of to be optimized by Response Surface Method (RSM Photo-Fenton and O3/UV). The optimization method was efficient photo-Fenton degradation of phenolic compound, so the best experimental condition spreadsheet optimization was the number 10 and corresponds to a reduction of TOC = 54.68%, COD = 78,73% and Total Phenols= 98.1%. The controlled process parameters for this condition were: pH = 3, temperature of 30 ° C, power of 28 W ultraviolet and Fenton reagent (H2O2= 48,3g and Fe+2 = 5,95g), corresponding to mass ratio H2O2 / Fe +2 = 8.

Engine thermal and lubricant systems have only recently been a serious focus in engine design and in general remain under passive control. The introduction of active control has shown benefits in fuel consumption during the engine warm-up period, however there is a lack of rigorous calibration of these devices in conjunction with other engine systems. For these systems, benefits in fuel consumption (FC) are small and accurate measurement systems are required. Analysis of both FC and NOx emissions measurements processes was conducted and showed typical errors of 1% in FC from thermal expansion and 2% in NOx per g/kg change in absolute humidity. Correction factors were derived both empirically and from first principles to account for these disturbances. These improvements are applicable to the majority of experimental facilities and will be essential as future engine developments are expected to be achieved through small incremental steps. Using prototype hardware installed on a production 2.4L Diesel engine, methodologies for optimising the design, control and integration of these systems were demonstrated. Design of experiments (DoE) based approaches were used to model the engine behaviour under transient conditions. A subsequent optimisation procedure demonstrated a 3.2% reduction in FC during warm-up from 25°C under iso-NOx conditions. This complemented a 4% reduction from reduced oil pumping work using a variable displacement pump. A combination of classical DoE and transient testing allowed the dynamic behaviour of the engine to be captured empirically when prototype hardware is available. Furthermore, the enhancement of dynamic DoE approaches to include the thermal condition of the engine can produce models that, when combined with other available simulation packages, offer a tool for design optimisation when hardware is not available. These modelling approaches are applicable to a wide number of problems to evaluate design considerations at different stages of the engine development process. These allow the transient thermal behaviour of the engine to be captured, significantly enhancing conventional model based calibration approaches.