Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work proposes the thermal characterization of an opaque solid using the Flash Method as an estimation technique of thermophysical properties. Thermal characterization corresponds to the identification of heat transfer properties. The properties that most interest among researchers are: specific heat, thermal capacity, conductivity and thermal diffusivity. The characterization techniques have been evolving in parallel with the rise of new materials, as well as the necessity and accuracy of the intrinsic characteristics of each one. The use of the equations of heat and mass transfer is subject to the availability of data on the intrinsic characteristics of the materials involved, the thermophysical properties in particular. Estimates of energy exchange can be performed from the values of density, thermal diffusivity, specific heat and thermal conductivity of materials. In this context, there are countless failures in thermal projects by the unavailability of reliable data of thermodynamic and transport properties of the studied object. It is proposed in this research a numerical analysis, comparing it with experimental data on thermal characterization. Among the available experimental techniques, a transient pulse method was chosen, in particular, the Flash method, universally recognized for its accuracy and easy usage. Results are presented in terms of thermal diffusivity, thermal conductivity and specific heat. / Este trabalho propõe a caracterização térmica de um sólido opaco utilizando o Método Flash como técnica de estimação de propriedades termofísicas do mesmo. A caracterização térmica de materiais corresponde à identificação das propriedades de transporte de calor. As propriedades que despertam maior interesse entre os pesquisadores são: calor específico, capacidade térmica, condutividade, e difusividade térmica. As técnicas de caracterização vêm evoluindo paralelamente com o surgimento de novos materiais, assim como, a necessidade e a precisão das características intrínsecas de cada um. O uso das equações de transferência de calor e massa é condicionado à disponibilidade de dados sobre as características intrínsecas dos materiais envolvidos, em particular das propriedades termofísicas. Estimativas de trocas energéticas podem ser realizadas a partir dos valores de massa específica, difusividade térmica, calor específico e condutividade térmica do objeto de estudo. Neste contexto, inúmeros são os fracassos em projetos térmicos pela não disponibilidade de dados confiáveis das propriedades termodinâmicas e de transportes dos materiais. Propõe-se nesta pesquisa uma análise numérica, comparando-a com os dados obtidos experimentalmente na caracterização térmica. Entre as técnicas experimentais disponíveis, um método transiente de pulso, foi escolhido, em particular, o Método Flash, universalmente conhecido pela sua precisão e facilidades de uso. Os resultados serão apresentados em termos da difusividade térmica, da condutividade térmica e calor específico.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2421362 bytes, checksum: 6162f260770d9ee1bedb3c6f159b9e2a (MD5) Previous issue date: 2010-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Two methods for solving a direct heat diffusion problem inside a cylindrical enclosure are proposed, each one is applied with a linear and plus a non-linear solution. Besides, a experimental apparatus was developed for theoretical models validation purpose. Furthermore, as an application of the proposed system the inverse analysis (inverse problem) is used to determine the thermal diffusivity of a liquid (water). The physical experimental system consists of a hollow cylinder, made from metal material (aluminum), which is filled with a liquid fluid whose thermal diffusivity we want to estimate. A sensor element (PT 1000) should measure the temperature at the points that it must be acquired and controlled. The controller has to compare the actual temperature value with the desired one and send command to actuator (Peltier module), which is physically in contact with the metallic cylinder, responding by heating or cooling system. The temperature inside the liquid is measured by thermocouples and saved in a file through software. Temperature control must ensure the thermal conditions during the actual experimental procedure, what is also object of this study. Regarding the direct problem, heat conduction model, one-dimensional and cylindrical radial symmetry for the transient response of temperature measured at the center of a cylindrical cavity. Following the formal proceedings, the Generalized Integral Transform Technique is one of the methods used to solve the direct problem and thus determine the theoretical temperature field, yielding results of the standard type. Initially, considering the thermal diffusivity constant (linear problem) and, after, another approach considering a linear dependence of the parameter with temperature. A proposal for alternative solution is done using the Network Simulation Method (NSM), first in the classical version of linear solution, and afterward as an innovative version through the use of an element whose electrical resistance varies linearly with the voltage. In addition, the liquid medium is considered stationary, thus, any convective and radiative exchanges inside the medium are neglected. The feasibility of determining the unknown thermal diffusivity, through the proposed device is inferred by analyzing the mathematical representation of this system by comparing it with the experimental results. A MATLAB software was developed to enable the solution of the parameter estimation, which was solved using the norm minimization of the least-squares by Levenberg-Marquardt algorithm. The results show the feasibility of the proposed system. / São propostos dois métodos de resolução para um problema (direto) de difusão de calor no interior de uma cavidade cilíndrica, cada um dos métodos é aplicado com solução linear e outra não linear. Conjuntamente, é desenvolvido um aparato experimental para validação dos modelos teóricos. E, como uma aplicação do sistema proposto a análise inversa (problema inverso) é usada para determinar a difusividade térmica de um líquido (água). O sistema físico experimental consiste de uma cavidade cilíndrica de material metálico (alumínio) vazada, a ser preenchida com o material líquido do qual se quer estimar a difusividade térmica. Um elemento sensor (PT 1000) deve medir a temperatura no(s) ponto(s) em que a temperatura precisa ser medida e controlada. O controlador deve comparar a temperatura real com o valor desejado e enviar sinal de comando ao atuador (pastilha Peltier), o qual está fisicamente em contato com o cilindro metálico, respondendo pelo aquecimento ou resfriamento do sistema. A temperatura no interior do líquido é medida por termopares e salva em arquivo através de softwares. O controle de temperatura precisa manter as condições térmicas durante o procedimento experimental real, o que, também, é objeto deste estudo. No que concerne ao problema direto, modelo de condução de calor unidimensional e com simetria cilíndrica radial para obter a resposta transiente da temperatura medida no centro de uma célula cilíndrica. Seguindo os procedimentos formais, a Técnica da Transformada Integral Generalizada é um dos métodos utilizados para resolver o problema direto e, por conseguinte, determinar o campo de temperatura teórico, gerando resultados do tipo padrão. Inicialmente considerando-se a difusividade térmica constante, problema linear, e, em outra abordagem considerando-se uma dependência linear desta com a temperatura. Uma proposta para solução alternativa é feita utilizando-se o Método de Simulação de Rede (NSM), tanto na versão clássica de solução linear, quanto numa versão inovadora através do uso de um elemento cuja resistência elétrica varia linearmente com o potencial elétrico. Além disso, o meio líquido é considerado estacionário, assim, eventuais trocas convectivas e radiativas no interior do meio são negligenciadas. A viabilidade em se determinar a difusividade térmica desconhecida, através do dispositivo proposto, é inferida analisando a representação matemática deste sistema comparando-a com os resultados experimentais. Um software em MATLAB foi desenvolvido para viabilizar a solução do problema de estimativa de parâmetro para a difusividade térmica, o qual foi resolvido por meio da minimização da norma dos mínimos quadrados pelo algoritmo de Levenberg-Marquardt. Os resultados obtidos mostram a viabilidade do sistema proposto.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1329035 bytes, checksum: 466183a4f40b6f6df088719837cbee35 (MD5) Previous issue date: 2010-03-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Biofuels obtained from the avocado have become most promising because of the great potential of oil that can be extracted from the pulp of the fruit and the ethanol that can be obtained from the fruit stone. In order to be able to take out oil from the avocado pulp, one must dry up the fruit first. The purpose of the present work has been to study the drying process used for sliced avocado based on mathematical models so as to simulate mass transfer during this procedure. The equations applied to the mathematical models were numerically solved, and, by using the method of the least squares, it was possible to obtain the Effective Diffusivity and the Mass Transfer Convective Coefficient. The experimental conditions studied during the drying operation required that the velocity set at 3m/sec at temperatures of 50, 60 and 70º C were taken into account. A thorough knowledge of the mass transfer coefficients was of paramount importance for the drying process, as the Coefficient of Convective Mass Transfer is associated to the product s organic and geometric influences as well as to the thermodynamic properties of the air. On analyzing the results, it was observed that a rise in temperature favored the process of mass transfer, increasing these coefficients. It was also noted that the Fick model did not fit the experimental data well; whereas the Newton model showed better results, being capable of predicting the mass transfer on the product surface. The results were most significant because they made known the mass transfer during the convective drying of the avocado pulp. / A obtenção de biocombustíveis extraídos do abacate tem-se mostrado promissores pelo grande potencial de se extrair óleo da popa e etanol do caroço. Para se obter o óleo da polpa do abacate faz-se necessário o processo de secagem da mesma. O objetivo deste trabalho foi estudar o processo de secagem do abacate cortado em fatias e de se utilizar modelos matemáticos para simular a transferência de massa durante este processo. As equações dos modelos matemáticos resultantes foram resolvidas numericamente e com o método dos mínimos quadrados foram identificados à Difusividade Efetiva e o Coeficiente Convectivo de Transferência de Massa ao longo do processo. As condições experimentais estudadas no processo de secagem levam em consideração a velocidade do ar fixada em 3m/s e temperaturas usadas de 50, 60 e 70ºC. O conhecimento dos coeficientes de transferência de massa é de suma importância para a secagem, sendo que o Coeficiente Convectivo de Transferência de Massa está associado às influências orgânicas e geométricas do produto e as propriedades termodinâmicas do ar. Analisando os resultados, observou-se que o aumento da temperatura favoreceu o processo de transferência de massa e com isso o aumento desses coeficientes. Observou-se também que o modelo de Fick não teve um bom ajuste aos dados experimentais, enquanto que o de Newton demonstrou ser capaz de predizer melhor a transferência de massa na superfície do produto. Os resultados obtidos foram importantes, pois permitiram o conhecimento da transferência de massa durante o processo de secagem convectiva da polpa do abacate.

No presente trabalho, as propriedades termofísicas do pão francês durante o assamento foram determinadas. Os pães foram feitos na Padaria Piloto do Laboratório de Engenharia de Alimentos do Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, com formulação semelhante aos pães comercializados. Durante o assamento, mudanças profundas ocorreram nos pães como diminuição do conteúdo de água de 44,1 para 30,8 % e aumento do volume de 382 para 420 cm3. Devido ao aumento do volume e diminuição da massa, a densidade aparente do pão francês variou de 0,231 g/cm3 para o pão sem assamento a 0,324 g/cm3 para o pão com 14 minutos de assamento. A difusividade térmica efetiva do pão francês foi determinada a partir das curvas de penetração de calor considerando o pão como um cilindro bidimensional. As curvas foram registradas a uma taxa de 30 aquisições/minuto durante o assamento dos pães em um forno turbo com dispositivo de vaporização. O valor médio da difusividade térmica encontrada para o pão francês durante o assamento foi de 4,1 ´ 10-7 m2/s. A condutividade térmica efetiva do pão francês foi determinada pelo método da sonda linear de aquecimento em diferentes tempos de assamento. A sonda linear utilizada nos ensaios foi dimensionada e construída no laboratório para o pão francês. A condutividade térmica efetiva do pão francês variou de 0,283 W/m K para o pão sem assamento a 0,136 W/m K para o pão com 14 minutos de assamento. Os resultados foram comparados com dados existentes na literatura. Um modelo empírico foi proposto para correlacionar a condutividade térmica do pão francês com o seu conteúdo de água e sua densidade aparente. / In this work, thermophysical properties of the french bread during baking were determined. Breads were produced at the Pilot Bakery of the Food Engineering Laboratory of the Chemical Engineering Department of Escola Politécnica of São Paulo University, with a formulation similar to breads purchased at the market. During baking, deep changes ocurred in the breads such as a water content decrease from 44,1 to 30,8 % and an increase of volume from 382 to 420 cm3. Due to the increase of volume and mass decrease, the bulk density of french bread changed from 0,324 g/cm3 for the dough to 0,231 g/cm3 for the bread with 14 minutes of baking. Effective thermal diffusivity of french bread was determined through heat penetration curves in a bidimensional cylinder. Temperature history was registred at a rate of 30 samples/minute during bread baking in a turbo oven with a vaporization device. The average value of thermal diffusivity to the french bread during baking was 4,1´10-7 m2/s. The effective thermal conductivity of the french bread was determined by the line heat source method in different times of baking. The thermal conductivity probe used was designed and built at the laboratory for french bread. The effective thermal conductitivy of the french bread changed from 0,283 W/m K for the dough without baking to 0,136 W/m K for the bread with 14 minutes of baking. Results were compared with literature data. An empiric model was proposed to correlate the french bread thermal conductivity with its water content and bulk density.

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Alessandra Faria Baroni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T00:15:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tonon_RenataValeriano_M.pdf: 2352252 bytes, checksum: 8ce418cb4bdc4465381fc1b73064410d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo estudar a cinética de desidratação osmótica de metades de tomate (Lycopersicum esculentum M.) em soluções contendo sacarose e cloreto de sódio numa concentração total de 65% (p/p), variando-se a composição da solução, a temperatura de processo e os níveis de agitação utilizados, a fim de se obter diferentes números de Reynolds. O processo foi realizado em um tanque encamisado de aço inoxidável, conectado a um banho termostático, e a agitação da solução osmótica foi promovida por um agitador mecânico, sendo a velocidade de rotação da turbina medida por um tacômetro digital. Foram realizados 17 ensaios, de acordo com um planejamento experimental 23 completo. A cinética de transferência de massa da água e dos solutos foi modelada de acordo com uma equação empírica que considera uma dependência linear entre perda de água, ganho de sal e ganho de sacarose e a raiz quadrada do tempo, e permite o cálculo de um coeficiente global de transferência de massa (K). A atividade de água e a retenção de carotenóides nas amostras também foram determinadas. Os coeficientes globais de transferência de massa da água, do NaCl e da sacarose foram influenciados positivamente pela temperatura e pelo aumento do teor de sal na solução. A agitação teve influência significativa apenas sobre a perda de água, o que indica que neste caso, o mecanismo de transferência de massa não é governado apenas por um mecanismo interno, como parece ser o caso dos solutos. A proximidade do equilíbrio atingida em cada ensaio foi verificada através da relação entre as atividades de água da solução e das amostras e observou-se que as amostras processadas em soluções com maior quantidade de sal foram as que se apresentaram mais distantes do equilíbrio, após 6 horas de processo. Em relação à retenção de carotenóides, a desidratação osmótica parece não ter afetado a quantidade destes nutrientes nos produtos processados, podendo, assim, ser considerada um método eficiente, que permite a obtenção de produtos com menor teor de umidade e alto valor nutritivo / Abstract: The objective of this work was studying the osmotic dehydration kinetics of tomato¿s halves (Lycopersicum esculentum M.) in solutions with sucrose and sodium chloride in a total concentration of 65% (w/w), with varied solution composition, process temperature and agitation level, in order to obtaining different Reynolds numbers. The process was carried out in a jacketed stainless steel tank, connected to a thermostatic bath, and osmotic solution agitation was promoted by a mechanical stirrer, being the turbine rotation speed controlled by a digital tachometer. Seventeen tests were made, according to a 23 experimental design. Water and solutes mass transfer kinetics was modeled according to an empirical equation that considers a linear dependence between water loss, salt gain and sucrose gain on the square root of time, and allows calculating an overall mass transfer coefficient (K). Water activity and carotenoids retention in samples were also determined. Water, NaCl and sucrose overall mass transfer coefficients were positively influenced by temperature and by increasing solution salt content. Agitation had significant influence only on water loss, which indicates that in this case, the mass transfer mechanism is not governed only by an internal mechanism, as seems to be the case of solutes. Equilibrium proximity reached in each test was verified through the relationship between solution and samples water activities. The samples processed in solutions with higher salt content seemed to be more distant of equilibrium, after 6 hours of process. In respect to carotenoids retention, osmotic dehydration seems not to affect this nutrient content in processed products, and therefore, it can be considered an efficient method, which allows obtaining products with low moisture content and high nutritive value / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Fernanda Elizabeth Xidieh Murr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T04:46:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antonio_GraziellaColato_D.pdf: 42506769 bytes, checksum: 5f92bccd2127615161debdd246e72ec7 (MD5) Previous issue date: 2006 / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Barbara Janet Teruel Mederos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-11T14:25:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mattos_JulianaSwenssonde_M.pdf: 80070260 bytes, checksum: 4a27c6f96d2d84ecf1ba71a88d188d4f (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Frutas e hortaliças, após a colheita, podem ser submetidas a processos térmicos, dentre o quais: aquecimento, resfriamento e congelamento. O conhecimento das propriedades termofísicas: densidade, calor específico, condutividade e difusividade térmica, é de grande importância, para o dimensionamento de equipamentos utilizados para o controle dos processos que envolvem transferência de calor. Devido à heterogeneidade da composição dos materiais biológicos, a modelagem e otimização dos processos, dependem de parâmetros como: teor de umidade, estrutura do produto e faixa de temperatura utilizada, que podem variar durante o processo. Os valores experimentais de propriedades termofísicas de frutas e hortaliças podem ser determinados por diversos métodos, variando os seguintes parâmetros: temperatura, concentração de sólidos solúveis e umidade. Uma grande quantidade desses dados encontra-se publicada na literatura nacional e internacional, porém ainda dispersos, não disponíveis em um banco de dados que agrupe os valores das propriedades por tipo de produto, método e faixa de temperatura utilizada, erro ou desvio padrão, equações, dentre outras informações. Para alguns produtos esses dados são inexistentes, impondo a necessidade de assumir, como referência, valores das propriedades de outros considerados semelhantes, mas que podem provocar erros consideráveis de dimensionamento de equipamentos e de processos. Esta problemática motivou o desenvolvimento do trabalho aqui apresentado, objetivando a elaboração de um banco de dados de propriedades termo físicas, de frutas e hortaliças, agrupadas e classificadas, após revisão bibliográfica nas diversas fontes disponíveis. Após o agrupamento e elaboração do banco de dados preliminar, constatou-se a falta de informações para algumas frutas e hortaliças de variedades nacionais, o que motivou a determinação das propriedades mencionadas, para alguns desses produtos. Para frutas e hortaliças in natura foram determinados: teor de umidade e condutividade térmica (Método da Fonte Linear de Calor ou Sonda). As frutas in natura utilizadas para os experimentos foram: banana nanica, manga Tommy Atkins, mamão formosa, e caju e as hortaliças in natura, chuchu, berinjela, cebola e abóbora. Para polpas de frutas foram determinados: teor de umidade, concentração de sólidos solúveis (Brix), difusividade técnica (Método de Dickerson), calor específico (Método das Misturas), e densidade (Método do Picnômetro). Com estas propriedades calculou-se a condutividade térmica, pela equação de Fourier, das polpas. As frutas utilizadas para os experimentos foram: maracujá, tangerina ponkã, graviola, caju e acerola. Os valores das propriedades determinadas ficaram próximos aos das faixas reportados na literatura e os modelos propostos forneceram bons ajustes, com erros percentuais entre 0% e 29%, com exceção da berinjela, que apresentou valores inferiores aos modelos propostos / Abstract: Fruits and vegetables, after the harvest, can be submitted to thermal processes such as heating, cooling and freezing. ln such way, the knowledge of thermophysical properties as density, specific heat, thermal conductivity and thermal diffusivity, play an important role for both, effective design of food processing equipment, and for the control of the processes that involve heat exchangers. Due to the complexity of biological materiaIs, the modeling and optimization ofthe processes depend on the following parameters: water content, and structure of the product and temperature, which may vary during the processo The experimental values of thermophysical properties of fruits and vegetables can be determined through several methods, including the variation of temperature, soluble solid concentration and water content. A great amount of this data is found in national and internationalliterature, however, the data is scattered and the values are not grouped for type of product, method useq, temperature range, error or standard deviation, equations, besides other information. For some products, this data is not available, imposing the need to assume approached values, taking as reference the values of the properties of other products, what can cause considerable errors of calculation and dimension of equipment and processes. This problem motivated the development of the work presented here, with the objective of the elaboration of a database of thermophysical properties of fruits and vegetables, (compiled and organized) groqped and classified, after literature review in several available sources. After compiling the preliminary database, we found lack of information of properties of some national varieties of fruits and vegetables. The following properties for fruits and vegetables had been determined in natura: moisture content, and thermal conductivity (line heat source probe method). The fruits in natura used for the experiments were: Cavendish banana; mango cv.Tommy Atkins; papaya cv.Forrnosa; and cashew fruit. The vegetables in natura were: chayote; eggplant; onion; and pumpkin. The properties determined for fruit pulps were: moisture content; soluble solid (Brix); thermal diffusivity (Dickerson method); specific heat (Method of Mixtures); and density (Picnometric method). The values for thermal conductivity were obtained by the Fourier equation using the properties obtained above. The fruits used on the experiments were: passion fruit; tangerine cV. Ponkã; guanabana; cashew fruit; and west indian cherry / Mestrado / Tecnologia Pós-Colheita / Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Antonio Manoel Mansanares. / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin. / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:29:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guimaraes_AndreOliveira_D.pdf: 2906238 bytes, checksum: a8ad8b4fc0c3d5bbca6671977306a943 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas montagens experimentais baseadas na detecção foto acústica para o estudo de materiais magnetocalóricos, que têm despertado um grande interesse na comunidade científica em virtude de suas possíveis aplicações em sistemas de refrigeração. Utilizando o método de dois feixes, para a configuração fotoacústica ar-amostra-ar, foi possível determinar para a difusividade térmica do Gd, em temperatura ambiente, o valor de (4,5 ± 0,2).10-6 m2/s, por meio da amplitude e da fase do sinal fotoacústico normalizado. Medidas da fase do sinal em varreduras de temperatura permitiram a determinação da difusividade térmica em torno da transição magnética (TC), de forma confiáavel e reprodutiva,a com erros menores que 5%. Com base em princípios envolvidos na fotoacústica, foi desenvolvido um método para medidas do efeito magnetocalórico (EMC). O aquecimento gerado nos materiais em questão pela aplicação de um campo magnético alternado (AC), via efeito magnetocalórico, dá origem a ondas de pressão num gás, que são detectadas por um microfone. Discutiu-se sobre os procedimentos de calibracão envolvidos e a metodologia utilizada para a determinação do efeito. Foram realizadas medidas com amostras de Gd e compostos da família Gd5(Ge1-xSix)4, em pó e em pastilhas. Para um campo aplicado de 20 kOe, os valores máximos do EMC vão de 3 K, para o Gd, a 4,5 K, para os compostos ricos em Si, e se referem a transições magnéticas de segunda ordem. Para amostras com x = 0,5, os valores máximos do EMC estão em torno de 1,7 K, referentes a transições magneto-estruturais de primeira ordem. Para alguns destes compostos e possível observar os dois tipos de transição. Os resultados indicam que a técnica se mostra eficiente, não só para as medidas do efeito em si, mas também para a identificação de fases indesejadas, decorrentes do processo de preparação das amostras. Os erros nas medidas do EMC estão em torno de 15 - 20%, comparáveis aos dos métodos convencionais / Abstract: In this work the photoacoustic technique was used to develop experimental setups to investigate magnetocaloric materials, which have been of great interest due to their applications in refrigeration systems. The value (4,5 ± 0,2).10-6 m2/s was determined, at room temperature, as the thermal di usivity of the Gd, based on the two-beam photoacoustic method, by means of both amplitude and phase of the normalized signal. The thermal diffusivity at temperatures around the magnetic transition (TC) was obtained from the photoacoustic signal phase, in temperature scans, in a reproductible and accurate way, with errors below 5%. A method for measuring the magnetocaloric e ect (MCE), based on the acoustic detection, was developed. The temperature oscillations on such materials, due to the application of an alternating magnetic field, produce acoustic waves which can be detected by a microphone. The details concerning the calibration procedure and the proposed methodology to determine the MCE were discussed, and measurements on Gd and Gd 5(Ge1-xSix)4 compouds were performed in powder and pellet samples. For a 20 kOe applied field, the maximum MCE values, related to magnetic second order transitions, are between 3 K, for the Gd, and 4,5 K, for Si - rich compounds. For the samples with x = 0,5, the maximum MCE values are around 1,7 K, related to magneto-structural first order transitions. It is also possible, for some samples, to observe both first and second order transitions. The obtained results point out this acoustic type detection as an effcient technique to measure the magnetocaloric effect, as well as to detect spurious phases present in some of these compounds. The errors in the MCE measurements are about 15-20%, compared to conventional methods / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-09T17:55:37Z No. of bitstreams: 1 albertodacostaassafrao.pdf: 4495135 bytes, checksum: 5ab4aaeb0158a82b55c78625e09b36ac (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-29T12:07:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 albertodacostaassafrao.pdf: 4495135 bytes, checksum: 5ab4aaeb0158a82b55c78625e09b36ac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T12:07:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 albertodacostaassafrao.pdf: 4495135 bytes, checksum: 5ab4aaeb0158a82b55c78625e09b36ac (MD5) Previous issue date: 2008-07-18 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho realizaremos uma caracterização termo-óptica de dois politipos hexagonais de Carbeto de Silício (SiC) usando uma técnica espectroscópica conhecida como Espectroscopia de Lente Térmica (LT). Um breve resumo histórico sobre a técnica de LT e um pequeno estudo sobre semicondutores, em especial o SiC, serão apresentados. Mostraremos ainda toda a implantação da montagem experimental da LT, em detalhes, conforme realizada no Laboratório de Espectroscopia de Materiais do Departamento de Física da UFJF. Finalmente, aplicaremos a técnica para medir a difusividade térmica e a taxa de variação do caminho óptico com a temperatura (ds/dT) de nossas amostras SiC-4H e SiC-6H. Esses parâmetros trazem informações sobre como o calor se difunde pela amostra (difusividade térmica) e sobre como a amostra se deforma opticamente quando submetida a uma variação de temperatura (ds/dT). Comparações com os dados disponíveis na Literatura serão feitas para a difusividade térmica. Não há dados disponíveis sobre a taxa de variação do caminho óptico com a temperatura para o SiC. / In this work, we will accomplish the thermo-optical characterization of two hexagonal politypes of Silicon Carbide (SiC) using a spectroscopic technique known as Thermal Lens Spectroscopy (TLS). A brief summary of TLS historical evolution and a brief study about semiconductors, in special the SiC, are presented. We will also show, in details, the whole proccess of experimental setting up of the TLS, as we did in our lab. Finally, we will use the TLS techinique to measure the thermal diffusivity and the optical path change with temperature (ds/dT) of SiC-4H and SiC-6H samples. This parameters bring us information about the heat flowing through the sample (thermal diffusivity) and the optical distortion in a sample caused by a temperature change (ds/dT). We shall compare our results for thermal diffusivity with avaliable data on literature. There is no avaliable data on literature optical path change with temperature (ds/dT).

Orientadores: Theo Guenter Kieckbusch, Mariana Altenhofen da Silva, Mara Elga Medeiros Braga / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T14:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bierhalz_AndreaCristianeKrause_D.pdf: 3476268 bytes, checksum: abb7f538beee2f7625671122ea9f53a4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Filmes ativos à base de alginato de sódio reticulados com íons cálcio e/ou bário e contendo natamicina como antimicrobiano foram confeccionados por um processo envolvendo duas etapas. Inicialmente, filmes com baixo grau de reticulação foram formados por casting (1º estágio). Após a secagem, estes pré-filmes foram submetidos a um segundo tratamento por imersão em soluções mais concentradas de agentes reticulantes, gerando quatro diferentes formulações (Ca-Ca, Ba-Ca, Ba-Ba e Ca-Ba, dependendo do íon utilizado no 1º e no 2º estágio de reticulação). Foram avaliadas as propriedades físico-químicas, a cinética de liberação da natamicina e o efeito antimicótico in vitro e em fatias de queijo Prato das diferentes formulações. O Ba2+ apresentou potencialidade para uso em filmes de alginato somente quando a reticulação era combinada com íons Ca2+. Os filmes Ca-Ca e Ba-Ca apresentaram características adequadas para aplicações como embalagem. Os filmes Ba-Ba tiveram um aspecto insatisfatório, alta solubilidade em água e alto intumescimento. O tempo de imersão na solução reticuladora influenciou as propriedades dos filmes Ca-Ba, que apresentaram maior permeabilidade ao vapor de água e ao oxigênio, maior opacidade e rugosidade, consequência de uma reticulação ineficiente da estrutura interna do filme. Três métodos de incorporação de natamicina foram avaliados: o método convencional, em que o antimicrobiano é adicionado diretamente à solução polimérica, a impregnação por imersão dos filmes em soluções contendo natamicina e a impregnação por solvente supercrítico. Filmes ativos confeccionados pelo método convencional apresentaram maior quantidade de natamicina, mas a formação de cristais na superfície afetou a sua transparência, rugosidade e resistência mecânica. O processamento com CO2 supercrítico (200 bar, 40°C) e etanol como cossolvente (10% molar) resultou em filmes Ca-Ca com alta transparência devido à micronização da natamicina, e com carga adequada de antimicrobiano, mas o processo é extremamente lento. Todos os filmes contendo natamicina apresentaram efeito antimicótico frente às espécies testadas, porém uma inibição menos intensa do crescimento fúngico foi observada para os filmes Ba-Ca. Em amostras de queijos Prato, os filmes Ca-Ca sem natamicina foram capazes de inibir o crescimento microbiano por 5 dias a 25°C. Filmes ativos impediram o crescimento por até 30 dias a 25°C. Ensaios de liberação da natamicina em água apresentaram bom ajuste ao modelo difusional da segunda Lei de Fick, com valores de difusividades na ordem de 10-11 cm2/s para os filmes impregnados pelo método convencional e de 10-10 cm2/s para os filmes processados com CO2 supercrítico. Um novo modelo baseado na solução matemática de difusão em dois meios compostos semi-infinitos foi desenvolvido e aplicado aos dados de liberação de natamicina em materiais semi-sólidos (géis de ágar e gelatina e fatias de queijo). Utilizando difusividades de natamicina nos filmes com a mesma atividade de água dos meios sólidos de liberação, o modelo foi adequado para estimar a difusividade nos géis e no queijo / Abstract: Alginate antimycotic films crosslinked with calcium and/or barium ions and containing natamycin as antimicrobial agent were prepared in a two step process. Initially, films with a low degree of reticulation were obtained by casting. After solvent evaporation, these pre-films were further crosslinked by immersion in a more concentrated Ca2+ or Ba2+ solution resulting in four different formulations (Ca-Ca, Ba-Ca, Ba-Ba e Ca-Ba, depending on the ion used in the 1st and 2nd stage). Physico-chemical properties, release behavior of natamycin and antimicrobial activity in vitro and on cheese slices of the different film formulations were monitored. Ba2+ ions were relevant as crosslinking agents only if combined with Ca2+ ions. Ca-Ca and Ba-Ca films presented appropriated features as packaging material. Ba-Ba films showed unsuitable attributes such as heterogeneities and high soluble matter in water and high swelling degree. The immersion time in the crosslinking solution affected the properties of Ca-Ba films. These films showed high opacity, surface roughness and water vapor and oxygen permeabilities due to inefficient bulk crosslinking. Three loading methods were tested: the conventional method, with natamycin added directly to the polymeric film forming solution, the absorption technique when prepared films are immersed in solutions containing natamycin and by supercritical CO2 impregnation. Active films manufactured by the conventional method showed higher loading capacities, but crystal deposits across the film affected their transparency, roughness and mechanical properties. The supercritical method (200 bar, 40°C) using ethanol as cosolvent (10% molar) resulted in Ca-Ca transparent films due to natamycin micronization, with suitable loading yields but the process is extremely time-consuming. All films containing natamycin exhibited antimycotic activity against the tested species and the smallest halo inhibition diameter was observed for Ba-Ca films. On cheese slices, Ca-Ca films without natamycin were able to inhibit the microbial growth for 5 days at 25°C, due to low O2 permeability. Active films inhibit the growth up to 30 days at 25°C. Data of natamycin release in water fitted well to Fick¿s diffusional model, with effective diffusivity values of the order of 10-12 cm2/s in conventional loaded films but 10-10 cm2/s for CO2 loaded films. Release tests in aqueous ethanolic solutions indicated a strong influence of the water activity on the diffusivities. A new release model based on the mathematical solution of the diffusion in two semi-infinite composite media was developed and applied to data of natamycin transferred to semi-solid material (agar and gelatine gels, and cheese slices). Using natamycin diffusivities in films with the same water activity of the solid release media, the model was able to estimate natamycin diffusivities in the gels and in cheese / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutora em Engenharia Quimica