Orientador: Fernando Galembeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:39:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Burgo_ThiagoAugustodeLima_M.pdf: 5433149 bytes, checksum: 072a8a59c85a99f30a12ff303fcdb4e1 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho estudou-se o comportamento de potenciais induzidos em celulose pela aproximação de um corpo eletrificado e também a dissipação de cargas (positivas e negativas) em polietileno de baixa densidade (PEBD) geradas por descarga corona. As medidas de determinação do potencial eletrostático foram feitas utilizando eletrodos de Kelvin acoplados a voltímetros eletrostáticos. Os resultados mostraram que a umidade relativa (UR) tem papel decisivo tanto sobre a indução e dissipação de cargas em celulose quanto sobre a dissipação de cargas em polietileno. Nos experimentos de dissipação de carga em PEBD (virgem e oxidado) os potenciais são mais rapidamente dissipados em umidade elevada. O polietileno sempre apresenta um potencial negativo no equilíbrio (¿4,6 ±0,7V), independente do sinal do potencial medido após a eletrização inicial, positivo ou negativo. A atmosfera se mostrou decisiva tanto para a aquisição quanto para a dissipação de cargas nos materiais e os resultados foram interpretados de acordo com um modelo no qual a atmosfera atua como reservatório de cargas uma vez que o equilíbrio da água sob um potencial eletrostático V mostra excesso de concentração de íons H(H2O)n se V < 0 e excesso de concentração de OH(H2O)m se V > 0, de acordo com a definição de potencial eletroquímico. De acordo com este modelo, a atmosfera é um importante e provavelmente decisivo reservatório de íons na eletrização e dissipação de cargas de dielétricos / Abstract: The objective of this study is the verification of a model for electrostatic charge induction and dissipation in dielectrics. Experiments aimed at 1) the determination of electrostatic potential induced and dissipated in cellulose by the approximation of a charged body and 2) the determination of electrostatic potential dissipation by low-density polyethylene (LDPE) charged with corona pulses. Measurements were made using Kelvin electrodes coupled to electrostatic voltmeters with spatial resolution at the macroscopic and nanometric scales. In cellulose, positive and negative charge induction follow the same kinetics with similar time constants but positive corona-induced potentials in LDPE are dissipated faster than negative corona potentials. LDPE surface oxidation causes an increase in the rate of corona potential decay that increases with the degree of oxidation. Relative humidity (RH) is decisive for both charge acquisition and dissipation and the present results cannot be explained by the usual assumption of surface conductivity as the main charge/discharge mechanism. On the other hand, experimental results are interpreted assuming that the atmospheric water is a charge reservoir for dielectrics and charge acquisition and dissipation is the result of adsorption and desorption of H and OH ions from adsorbed water, under the effect of external or internal fields. LDPE in equilibrium under a moist nitrogen atmosphere is not electroneutral, showing an equilibrium potential equal to ¿4.6±0.7 V / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-24T21:13:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TelloCelis_Fernando_D.pdf: 4202305 bytes, checksum: d181431b673bfa76df0560500eb7767b (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A encapsulação permite a formação de estruturas que apresentam propriedades como a proteção e liberação controlada do material encapsulado. As características do material encapsulado determinam a escolha do material de parede da matriz encapsulante e da técnica de encapsulação. Proteínas e polissacarídeos têm sido investigados para a formação destas matrizes. Diferentes técnicas produzem partículas com diferentes propriedades. A associação de técnicas de encapsulação permite a obtenção de matrizes com melhores propriedades tecnológicas. A gelificação iônica é uma técnica de encapsulação branda, simples e rápida onde polissacarídeos aniônicos interagem com íons divalentes como o Ca2+ para a encapsulação de diversos tipos de compostos incluindo lipídicos. Neste estudo, pectina e alginato foram utilizados para produção de partículas por gelificação iônica. Na primeira parte do estudo, partículas produzidas por gelificação iônica com alginato ou pectina foram revestidas com proteínas da clara de ovo, de soro do leite e da mistura (1:1) das referidas proteínas utilizando-se diferentes concentrações de proteínas em solução a pH 4,0. Partículas de alginato aumentaram de tamanho após revestimento proteico enquanto partículas de pectina diminuíram de tamanho. Aumento da concentração desta na solução produziu aumento na quantidade de proteína adsorvida e de matéria seca nas partículas. Para o maior nível de adsorção proteica, um óleo modelo contendo alto teor de ácidos graxos insaturados foi utilizado como material de recheio e as partículas avaliadas quanto a estabilidade oxidativa. Partículas sem recobrimento proteico foram menos protetivas e quando recobertas com proteínas, apresentaram menor formação de peróxidos quando clara de ovo foi utilizada. Na segunda parte do estudo as partículas obtidas por gelificação iônica foram recobertas com diferentes quantidades de gelatina tipo A, proteínas do soro do leite e mistura das proteínas (1:1). A complexação eletrostática foi estimada pelo potencial zeta e pela quantidade de proteína adsorvida, avaliando-se o efeito do pH e das diferentes relações estequiométricas proteína : polissacarídeo. Partículas que apresentaram maior adsorção proteica foram adicionalmente avaliadas quanto à resistência física e solubilidade proteica quando submetidas a condições gastrointestinais in vitro. O aumento da quantidade de proteína em solução produziu aumento da proteína adsorvida produzindo também aumento de tamanho da partícula quando alginato foi utilizado. Morfologicamente as partículas sem revestimento proteico foram resistentes às condições gastrointestinais in vitro. Independente da proteína utilizada partículas com alginato revestidas com proteína mantiveram integridade física após ensaio intestinal enquanto partículas com pectina e revestidas com gelatina foram destruídas após ensaio intestinal e muito danificadas quando proteínas do soro do leite e mistura gelatina : proteínas do soro do leite foram utilizadas. Quando a solubilidade proteica foi utilizada como parâmetro no ensaio gastrointestinal in vitro, partículas de pectina revestidas com gelatina, a mistura proteica e a proteína do soro do leite apresentaram solubilidades no ambiente gástrico de ~ 56, 38 e 37 % enquanto as partículas de alginato recobertas liberaram ~ 32, 12 e 11 %, respectivamente. Após passagem pelo sistema intestinal, partículas de pectina liberaram praticamente todo o conteúdo proteico adsorvido (> 96 %) enquanto partículas de alginato liberaram quantidades superiores a 82 % / Abstract: Encapsulation allows the formation of structures with properties such as protection and controlled release of the encapsulated material. The characteristics of the core material determine the choice of the wall material and encapsulation technique. Proteins and polysaccharides have been investigated for the formation of these matrices. Different techniques yield particles with different properties. The association of encapsulation techniques allows obtaining matrices with better technological properties. The ionic gelation is a gentle, simple and rapid encapsulation technique in which anionic polysaccharides interact with divalent ions such as Ca2+ for the encapsulation of various types of materials including lipid compounds. In this study, alginate and pectin have been used to produce particles of ionic gelation. In the first part of the study, gelling ionic particles produced with alginate or pectin were coated with proteins from egg white, whey protein and mixture (1:1) of these proteins using different concentrations of proteins in solution at pH 4.0. Particle size increased after coating alginate particles with protein and coated pectin particles had the size reduced. Increasing the protein concentration of the solution produced an increase in the amount of adsorbed protein and dry matter in the particles. For the highest level of protein adsorbed, a model oil containing high content of unsaturated fatty acids was used as core material and the particles evaluated with respect to oxidative stability. Particles without protein coating were less protective and when coated with proteins, showed lower peroxide formation when egg white was used. In the second part of the study the particles obtained by ionic gelation were coated with different amounts of gelatin type A, protein, whey protein and a mixture of both (1:1). The electrostatic complexation was estimated by zeta potential and the amount of adsorbed protein, assessing the effect of pH and the stoichiometry of the various proteins: polysaccharide ratios. Particles showed higher protein adsorption were further evaluated for physical resistance and protein solubility when subjected to in vitro gastrointestinal conditions. The increased amount of protein in solution produced also increases the adsorbed protein causing an increase in particle size when alginate was used. Morphologically, the protein particles without coating were resistant to gastrointestinal conditions in vitro. Independent of protein used, alginate particles coated with protein maintained physical integrity after intestinal assay, while pectin particles coated with gelatin were destroyed after intestinal assay and damaged when the whey protein or and gelatin : whey proteins mixture were used. When protein solubility was used as a parameter in the gastrointestinal in vitro assay, pectin particles coated with gelatin, whey protein and gelatin : whey proteins mixture showed solubility in the gastric environment of 56, 38 and 37% while the coated alginate particle released 32, 12 and 11 %, respectively. After passage through the intestinal tract, coated pectin particles released substantially all adsorbed protein content (> 96%). Coated alginate particles released quantities above 82% / Doutorado / Consumo e Qualidade de Alimentos / Doutor em Alimentos e Nutrição

Orientador: Flavia Maria Netto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:30:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sadahira_MitieSonia_D.pdf: 5351794 bytes, checksum: 3b4bdc18fc4978c11662cb3791bc6fe6 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Nos confeitos aerados (marshmallow e nougat), a espuma é produzida pela aeração de xaropes de açúcares, estabilizada por proteínas tais como proteínas da clara de ovo (PCO). A pectina, polissacarídeo aniônico, pode formar complexos eletrostáticos com proteína em pH abaixo do ponto isoelétrico da proteína. A hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) é um polissacarídeo neutro com propriedades emulsificantes. O trabalho visou estudar as propriedades espumantes (capacidade de aeração e estabilidade da espuma) da PCO na presença destes polissacarídeos em solução aquosa e sistema modelo de açúcares. Na primeira etapa, foram avaliados os efeitos das interações PCO/polissacarídeo nas propriedades espumantes em solução aquosa. Os efeitos da concentração de biopolímeros (2,0-4,0% p/p), proporção PCO:pectina (15:1-55:1) e temperatura (70-80 °C) nas propriedades espumantes no pH 3,0 foram avaliados, utilizando delineamento composto central. Na proporção PCO:pectina 15:1, os complexos eram próximos da eletroneutralidade e com tamanho médio de 95,91+ ou - 8,19 µm, conduzindo para maior estabilidade da espuma quanto à desproporção. Na proporção 55:1, os complexos não eram eletricamente neutros e com tamanho médio de 45,92+ ou - 3,47 µm, resultando em espumas com menor drenagem de líquido e coalescência. Foram avaliados os efeitos de concentração de biopolímeros (2,0-5,0% p/p), proporção PCO:HPMC (2:1-18:1) e pH (3,0-6,0) a 75 °C utilizando delineamento composto central rotacional (DCCR) e do comportamento dos biopolímeros na solução aquosa em diferentes pH nas propriedades espumantes. No pH 3,0, os biopolímeros eram compatíveis, conduzindo a melhores propriedades espumantes enquanto nos pH 4,5 e 6,0, os biopolímeros eram incompatíveis, resultando em menor estabilidade com relação a desproporção. Na segunda etapa do trabalho, foram avaliados os efeitos das interações PCO/polissacarídeo em sistema modelo de açúcares com características de marshmallow (densidade<0,50 g/mL; atividade de água<0,75). A composição da solução de açúcares (42,5% sacarose, 42,5% xarope de glicose e 15% de açúcar invertido) foi definida utilizando delineamento experimental de mistura. Os efeitos da concentração de biopolímeros (1,40¿5,60% p/p) e proporção PCO:pectina (7:1¿63:1) nas respostas foram avaliadas utilizando um DCCR, no pH 3,0. As respostas foram viscosidade aparente da mistura açúcares/PCO/pectina antes do batimento e densidade, overrun, parâmetros reológicos da amostra aerada recém-processada e após 24 horas (módulo elástico G¿, módulo viscoso G" e 'delta'). Na proporção PCO:pectina 7:1, a mistura apresentou baixa capacidade de aeração e uma espuma com característica menos sólida e baixa estabilidade. Na proporção 49:1, a mistura apresentou maior capacidade de aeração e comportamento elástico da espuma. Os efeitos da concentração de biopolímeros (1,4-5,6% p/p) e proporção clara de ovo:HPMC (2:1-18:1) nas respostas das misturas açúcar/PCO/HPMC foram avaliados, utilizando um DCCR no pH 3,0 e as mesmas respostas avaliadas no estudo com misturas açúcar/PCO/pectina. Na concentração de biopolímeros 5,0% p/p e proporção PCO:HPMC 14:1 foram realizados experimentos em diferentes pH. No pH 3,0, foram obtidos maior capacidade de aeração e comportamento elástico. No pH 4,5, a espuma apresentou melhor estabilidade comparada a espuma no pH 3,0. No pH 6,0, a espuma apresentou propriedades espumantes ruins e comportamento viscoso. Portanto, o controle das interações proteína/polissacarídeo é um fator chave para o desenvolvimento de produtos aerados com maior estabilidade física / Abstract: In aerated confectionery (marshmallow and nougat), foam is produced by aeration of sugar syrups and stabilized by proteins such as egg white protein (EW). Pectin, an anionic polysaccharide, may form electrostatic complexes with protein at pH values bellow the isoeletric point (pI) of the protein. Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is a neutral polysaccharide with emulsifying properties. The study aimed at studying the foaming properties (foaming capacity and foam stability) of EW in the presence of these polysaccharides in aqueous solution and high sugar system. Firstly, the effects of EW/polysaccharide interaction on the foaming properties in aqueous solution were evaluated. The effects of biopolymer concentration (2.0-4.0% w/w), EW:pectin ratio (15:1-55:1) and temperature (70-80 °C) were evaluated at pH 3.0, using a central composite design. At EW:pectin ratio 15:1, the complexes were close to electroneutrality and with an average size of 95.91+ or - 8.19 µm, leading to greater stability related to disproportionatin. At ratio 55:1, the complexes were not electrically neutral and with an average size of 45.92+ or - 3.47 µm, resulting in a low drainage of liquid and coalescence. The effects of biopolymer concentration (2.0-5.0% w/w), EW:HPMC ratio (2:1-18:1) and pH (3.0-6.0) at 75 °C were evaluated using central composite rotatable design (CCRD) and the behavior of biopolymer in aqueous solution on the foaming properties at different pH. At pH 3.0, EW and HPMC were compatible leading to better foaming properties whereas at pH 4.5 and 6.0, EW and HPMC were incompatible resulting in lower stability related to disproportionation. In the second part of the study, the effects of EW/polysaccharide interactions on a model system of sugar with characteristics of marshmallow (density<0.50 g/mL; water activity<0.75) were evaluated. For that, a sugar solution composition (42.5% of sucrose, 42.5% of glucose syrup and 15.0% of invert sugar) was defined by a mixture experimental design. The effects of biopolymer concentration (1.40-5.60% w/w) and EW:pectin ratio (7:1-63:1) on the reponses were evaluated using CCRD, at pH 3.0. The responses were apparent viscosity of sugar/EW/pectin mixture before whipping, overrun, foam density and, rheological parameters of fresh foam and foam aged for 24 h (elastic modulus G¿, viscous modulus G" and phase angle 'delta'). At EW:pectin ratio 7:1, the mixture showed low foaming capacity and a foam with less solid character and low stability. At ratio 49:1, the mixture presented greater foaming capacity and elastic behavior of foam. The effects of biopolymer concentration (1.4-5.6% w/w) and EW:HPMC ratio (2:1-18:1) on the responses of sugar/EW/HPMC mixtures were evaluated using CCRD at pH 3.0 and the same responses evaluated in the study of sugar/EW/pectin mixtures. At biopolymer concentration 5.0% w/w and EW:HPMC ratio 14:1, experiments were carried out at different pH. At pH 3.0, the higher foaming capacity and elastic behavior were obtained. At pH 4.5, foam showed better stability than foam at pH 3.0. At pH 6.0, foam presented the poorest foaming properties and viscous behavior. Thus, the control of protein/polysaccharide interactions is a key factor for the aerated products developing with higher stability / Doutorado / Consumo e Qualidade de Alimentos / Doutora em Alimentos e Nutrição

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T05:50:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_TalitaEmanuelaMeloe_M.pdf: 2060488 bytes, checksum: 4adc0b3a48b5ba83103d990622a1286a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este estudo teve como objetivo a produção de micropartículas por técnicas combinadas de gelificação iônica e interação eletrostática utilizando alginato de sódio, concentrado proteico do soro do leite (WPC) e manteiga fundida para imobilização do micro-organismo Erwinia sp. D12 e avaliação da conversão de sacarose em isomaltulose por células íntegras livres e imobilizadas em processo descontínuo durante quatro dias. No estudo preliminar, os biopolímeros alginato de sódio e WPC foram caracterizados para produção de micropartículas com boas propriedades. A análise da carga elétrica disponível de alginato de sódio em solução ou emulsão com diferentes concentrações de manteiga fundida e das proteínas do WPC em solução indicou que em uma faixa de pH de 3,0 - 4,5 pode ocorrer uma interação de natureza eletrostática entre os biopolímeros. Misturas formadas em diferentes proporções entre emulsão de alginato de sódio com diferentes concentrações de manteiga fundida e solução proteica de WPC foram caracterizadas com relação à carga elétrica e tamanho médio dos coacervados insolúveis formados. Maiores tamanhos de coacervados, variando entre 29,12 µm a 33,72 µm, foram obtidos na proporção volumétrica 1:6 (emulsão de alginato e manteiga fundida:WPC) sendo que a adição de diferentes concentrações de manteiga fundida não modificou o tamanho dos coacervados formados. As micropartículas de alginato contendo manteiga fundida foram preparadas pela técnica de gelificação iônica associado com recobrimento, por interação eletrostática, com solução de WPC em diferentes concentrações e em seguida foi avaliada a adsorção proteica sobre as micropartículas em sistemas diluídos e concentrados. Um aumento da adsorção proteica pôde ser observado com o aumento da concentração de proteína em solução e diminuição da concentração de manteiga adicionada. Utilizando-se solução de WPC na concentração de 4% (m/m) foram obtidas maiores quantidades de proteínas adsorvidas sobre as micropartículas com taxas de adsorção variando de 44,35% para micropartículas com baixo nível de manteiga fundida, de 37,58% para micropartículas contendo nível intermediário de manteiga e de 30,61% para micropartículas contendo alto nível de manteiga. Micropartículas com elevado teor de umidade, conteúdo proteico acima de 30% e tamanho variando entre 130,0 µm a 161,5 µm puderam ser produzidas pela técnica de gelificação iônica com posterior recobrimento, por interação eletrostática, com solução 4% (m/m) de WPC. A partir do estudo preliminar, as micropartículas com os diferentes tratamentos foram estudadas para imobilização celular do micro-organismo Erwinia sp. D12 com uma contagem inicial de 108-107 UFC/mL e atividade enzimática de 10,7 U/mL. A incorporação de diferentes concentrações de manteiga fundida modificou a atividade enzimática do micro-organismo encapsulado sendo que uma maior adição de manteiga fundida (2%, m/m) acarretou em uma maior atividade enzimática (17,68 U/mL). O tamanho médio das micropartículas sem recobrimento variou entre 91,54 ¿ 106,52 µm sendo observado um aumento no tamanho, 118,34 ¿ 143,12 µm, após o recobrimento. Células íntegras na forma livre e imobilizadas com os diferentes tratamentos foram avaliadas com relação à conversão de sacarose em isomaltulose em processo descontínuo durante quatro dias. Maiores taxas de conversão foram obtidas no primeiro dia de análise empregando células livres ou imobilizadas com os diferentes tratamentos. A taxa de conversão diminuiu no decorrer dos dias, em todos os tratamentos, sendo observada uma queda mais acentuada na conversão utilizando células íntegras livres. As maiores médias aritméticas de conversão de sacarose em isomaltulose foram alcançadas por micropartículas de gelificação iônica sem adição de manteiga fundida e micropartículas de gelificação iônica adicionadas de 2% (m/m) de manteiga fundida, 33,77% e 35,12%, respectivamente, sem diferenças estatísticas entre as mesmas. O recobrimento adicional das micropartículas acarretou em uma diminuição na taxa de conversão devido provavelmente à diminuição no tamanho dos poros ou recobrimento total dos mesmos. Outra hipótese levantada está no pH utilizado para produção das micropartículas (pH 3,75) que encontra-se fora da faixa ótima de crescimento do micro-organismo. Os resultados indicam o potencial de emprego de células íntegras de Erwinia sp. D12 imobilizadas em hidrogel de alginato, sem recobrimento adicional das micropartículas, para conversão de sacarose em isomaltulose em processos descontínuos / Abstract: This study aimed to produce microparticles by combined techniques of electrostatic interaction and ionic gelation using sodium alginate, whey protein concentrated (WPC) and butter for immobilization of micro-organism Erwinia sp. D12 and evaluating the conversion of sucrose to isomaltulose by immobilized whole cells and free cells in a batch process during four days. In a preliminary study, biopolymers sodium alginate and WPC were characterized for production of microparticles having good properties. The analysis of electric charge available sodium alginate in solution or emulsion with different concentrations of butter and WPC solution indicated that in a pH range from 3.0 to 4.5 may occur electrostatic interactions between the biopolymers. Mixtures formed in different ratios emulsion of sodium alginate with different concentrations of butter and WPC solution were characterized with respect to size and load presented average coacervates insoluble formed. Larger coacervates sizes, ranging from 29.12 µm to 33.72 µm, were obtained in ratio 1:6 (emulsion alginate and butter: WPC) being that addition of different concentrations of butter not statistically change the size of coacervates formed. Alginate microparticles containing butter were prepared by ionic gelation associated with coating by electrostatic interaction with WPC at different concentrations and then the protein adsorption on the microparticles in dilute and concentrated was assessed. An increase in protein adsorption could be observed even in concentrated systems, with increasing concentration of protein in solution and decreased concentration of butter added. Using WPC solution at a concentration of 4% (w/w) were obtained larger quantities of proteins adsorbed on the microparticles with varying rates of adsorption of 44.35% for microparticles containing low level of butter , of 37.58% for microparticles containing intermediate level of butter and 30.61% for microparticles containing high level of butter. Microparticles content high moisture, protein content above 30% and size ranging from 130.0 µm to 161.5 µm could be produced by ionic gelation technique with subsequent coating by electrostatic interaction with solution 4% (w/w) WPC. From the preliminary study, the microparticles with different treatments were studied for cell immobilization of micro-organism Erwinia sp. D12 with an initial count of 108-107 CFU/mL and enzyme activity of 10.7 U/mL. The incorporation of different concentrations of butter modify the enzymatic activity of the encapsulated micro-organism being greater than the addition of butter (2%, w/w) resulted in an increased enzymatic activity (17.68 U/mL). The average size of uncoated microparticles ranged from 91.54 µm to 106.52 µm an increase in size was observed, 118.34 - 143.12 µm, after coating. The addition of different concentrations of butter not influence statistically the average size of microparticles. Whole cells in free form and immobilized with different treatments were evaluated for conversion of sucrose to isomaltulose in a batch process during four days. Higher rates of conversion of sucrose to isomaltulose were obtained on the first day of analysis using free cells or immobilized with the different treatments. The conversion rate decreased during the days, in all treatments, with a more pronounced decrease observed in conversion using free cells. The greatest average conversion of sucrose into isomaltulose were reached by microparticle ionic gelling without addition of butter and microparticles ionic gelling added 2% (w/w) of butter, 33.77% and 35.12% respectively, no statistical differences between them. The additional coating of microparticles by electrostatic interaction resulted in a decrease in conversion rate probably due to a reduction in pore size or full coating thereof. Another hypothesis is the pH used for production of microparticles, at pH 3.75, which is outside the optimum range for growth of the micro-organism. The results indicate the potential use of whole cells of Erwinia sp. D12 immobilized in alginate hydrogel without additional coating of microparticles for conversion of sucrose to isomaltulose in batch processes / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestra em Alimentos e Nutrição

Com o desenvolvimento dos motores foguetes a propelentes sólidos, houve um consenso na comunidade propulsiva que as formulações de propelentes tipo compósito fossem imunes ao potencial elétrico gerado por carregamento eletrostático. A ocorrência de acidentes com motores foguetes a propelentes sólidos, durante fases de fabricação, manipulação e estocagem sem uma causa aparente levou a vários estudos por grupos independentes e a conclusões importantes para a segurança da formulação do propelente onde a hipótese de ignição acidental por descarga eletrostática foi a causa mais provável. Esta hipótese é atualmente um campo que está sendo desenvolvido e os estudos na área buscam como objetivo primordial minimizar os riscos de acidentes com motores de propelentes sólidos atribuídos ao fenômeno de descarga eletrostática. O propelente tipo compósito é heterogêneo, onde as partículas se dividem em partículas condutoras e não condutoras. Os diferentes tipos de "binder" influenciam diretamente nas características elétricas juntamente com as partículas condutoras. As partículas não condutoras têm efeito geométrico no espaçamento das partículas condutoras. De acordo com as características elétricas obtidas durante ensaios realizados, pode-se avaliar se a formulação é sensível à ignição acidental por descarga eletrostática. Devido aos métodos de fabricação (maceração circular por pás rotativas) e por não ser possível garantir exatamente o nível de carregamento, diâmetro médio e geometria (fator de forma) dos componentes sólidos, cada formulação necessita ser avaliada para saber qual o nível de sensibilidade à descarga eletrostática, e o risco de ocorrência de trincas ou ignição (sustentada ou não) no grão propelente sólido. O trabalho apresenta as principais metodologias que estão sendo pesquisadas e os resultados de ensaios elétricos e de descarga eletrostática realizados em amostras de estudo, visando tornar segura a formulação e conseqüentemente a fabricação, estocagem e manuseio de motores foguetes a propelente sólidos utilizados tanto em lançadores espaciais como em foguetes e mísseis balísticos.

Neste trabalho são apresentados os resultados de investigações realizadas na coluna positiva de uma descarga de alta densidade de corrente (3,0 . 103 - 8,0 . 103 A/m2), operando em baixa pressão de vapor de mercúrio (2,0 . 10-2 - 1,4 . 10-1 Pa) e livre de campo magnético. Nestas condições a velocidade de deriva dos elétrons na direção axial, é o principal parâmetro responsável pelo transporte de corrente da descarga e pode alcançar uma apreciável fração da velocidade térmica dos elétrons. Esta velocidade de deriva influenciará na distribuição de velocidades dos elétrons, modificando-a para uma chamada maxwelliana com deriva. Os efeitos desta modificação são introduzidos na teoria radial da coluna positiva de Tonks e Langmuir para avaliar o comportamento do potencial de plasma e da densidade de elétrons com a distância radial e da temperatura de elétrons com a pressão. Estes parâmetros foram inferidos de características de sondas eletrostáticas (Sondas de Langmuir) cujas posições radiais e longitudinais podem ser alteradas, o que permitiu, também, verificar a uniformidade axial do plasma quando a velocidade de deriva dos elétrons é conduzida a valores críticos de auto-excitação de instabilidades eletrostáticas e formação de camada dupla. Teoricamente este efeito é estudado analisando-se as características de instabilidade de uma perturbação eletrostática axial do regime permanente. Assim, procedeu-se uma análise da estabilidade do plasma constituído de três fluidos: elétrons, íons e partículas neutras, considerando-se efeitos de colisões elásticas e inelásticas. Como resultado, algumas instabilidades eletrostáticas são previstas, identificadas pela relação entre a velocidade de deriva e a velocidade térmica dos elétrons. Na prática, ocorre uma faixa de valores desta relação que distingue os regimes de operação da descarga, desde o regime permanente (estável) para o qual esta faixa de valores é constante (0,4) até o regime de fortes oscilações de corrente da descarga quando assume valores em torno da unidade. Neste regime é conduzido um estudo sobre formação e manutenção de camadas eletrostáticas que se formam na coluna positiva do arco. A camada dupla (CD) é induzida a se formar num local desejado, pela constrição da seção de área transversal da descarga (constrição magnética da coluna de plasma) por um campo magnético axial produzido por uma bobina simples ou por uma bobina de Helmholtz. Este campo atua apenas localmente sobre os elétrons tal que seus efeitos nas regiões adjacentes das camadas eletrostáticas não são significativos. O deslocamento da camada dupla ao longo do eixo da coluna de plasma é controlado pelo movimento da bobina nesta direção o que permitiu não somente a caracterização do plasma nas regiões adjacentes à camada dupla como também obter vários perfis de potenciais das camadas eletrostáticas utilizando-se uma sonda auto-emissiva fixa no eixo da coluna. Neste aspecto, foi dado ênfase ao estudo experimental sobre a variação do perfil de potencial de camadas eletrostáticas da forma de perfeitos buracos de elétrons com relação aos parâmetros operacionais: a corrente da descarga, a pressão de vapor de mercúrio e a indução magnética local. Finalmente, foram efetuadas medidas em ambos os lados da CD das energias dos íons dirigidas radialmente, do potencial flutuante da parede e da dispersão de energia dos íons usando-se um analisador eletrostático de energia posicionado rente a parede do tubo de descarga. Os resultados mostram que os íons são fortemente aquecidos, especialmente no lado anódico da camada dupla.

Acompanha: Um kit didático para o ensino de eletrostática / CAPES / Neste trabalho descrevemos a aplicação de uma Sequência Didática para o ensino dos conceitos de Carga Elétrica, Força Elétrica e Campo Elétrico em uma Escola da Rede Pública de Ensino, da cidade de Pato Branco, Paraná. Esta Sequência Didática foi elaborada com base nos pressupostos da Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel e aplicada em duas turmas da terceira série no primeiro bimestre de 2016. Os instrumentos utilizados para a coleta de dados foram: as atividades realizadas pelos estudantes, os questionários de identificação de conhecimentos prévios e de avaliação da aprendizagem e o questionário de avaliação dos recursos instrucionais. Os resultados foram analisados qualitativamente. Tais análises mostraram que os alunos se apropriaram, gradualmente, dos conceitos trabalhados na Sequência Didática e foram capazes de aplicá-los de forma adequada para solucionarem as situações-problema propostas. Os resultados obtidos no questionário de avaliação dos recursos instrucionais indicaram que o uso do Experimento, das Histórias em Quadrinhos e dos Jogos Didáticos contribuiu para despertar o interesse dos alunos para o conteúdo abordado na Sequência Didática, tornando-os mais participativos e receptivos. Dessa forma, os resultados indicaram que a Sequência Didática elaborada com base nos pressupostos da Teoria da Aprendizagem Significativa para introduzir os conceitos de Carga Elétrica, Força Elétrica e Campo Elétrico teve um resultado positivo. / In this work, we describe the application of a Teaching Sequence of the concepts of Electric Charge, Electrical Power and Electric Field in a Public Teaching School, in Pato Branco, Paraná. This Teaching Sequence was elaborated based in the assumptions of the Significant Learning Theory from David Ausubel and applied in two classes of 3rd grade in the first two months of 2016. The instruments used to the data collection were: the activities realized by the students, the questionnaires of previous knowledge identification and knowledge evaluation and the instructional resources evaluation questionnaire. The results were analyzed in a qualitative way. These analysis showed that the students appropriated, gradually, the concepts worked in the Teaching Sequence and they were able to apply them in the right way to solve the proposed problem situations. The obtained results in the instructional resources evaluation questionnaire indicate that the practice of the Experiment, the Comic books and the Didactic games contributed to awaken the interest of the students to the contents of the Teaching Sequence. In this way, the results indicated that a Teaching Sequence elaborated based in the assumptions of the Significant Learning Theory to introduce the concepts of Electric Charge, Electrical Power and Electric Field had a positive result.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRLSM.pdf: 989402 bytes, checksum: e395689272b987229996f5143b06b63d (MD5) Previous issue date: 2007-05-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / Previous works have shown that the presence of electrostatic forces in particles significantly affect the performance of a filter, both increasing collection efficiency and reducing pressure drop. Recently, in the Environmental Control research group of the Chemical Engineering Department of UFSCar, Rodrigues (2005) have studied the filtration of electric charged phosphate rock particles in polypropylene filter, observing the influence of the charge acquired by the particles in collection efficiency and pressure drop. The aim of the present work is to analyze the particle trajectory during filtration and the contribution level of each collect mechanism present in the process, in order to theoretically detail the results obtained by Rodrigues (2005) and propose a model for the electrophoretic mechanism of collection that better fit in experimental data. / Trabalhos anteriores evidenciaram que a presença de cargas eletrostáticas em partículas a serem removidas tem se mostrado um fator que contribui sensivelmente para o desempenho do meio filtrante, tanto no aumento da eficiência de coleta quanto na diminuição de perda de carga do filtro. Mais recentemente, no grupo de pesquisa de controle ambiental do Departamento de Engenharia Química da UFSCar, Rodrigues (2005) realizou estudos experimentais envolvendo a filtração, em feltro de polipropileno, de um aerosol contendo partículas de rocha fosfática eletricamente carregadas e verificou a influência deste carregamento na eficiência de coleta e na queda de pressão do processo. Este trabalho tem como objetivo aprofundar o estudo teórico sobre os experimentos desenvolvidos por Rodrigues (2005). Foi analisada a trajetória das partículas durante a filtração, verificando-se o grau de contribuição de cada mecanismo de coleta atuante no processo. Foi proposto um modelo matemático para o cálculo da eficiência de coleta do mecanismo eletroforético que melhor se ajustou aos valores experimentais de penetração da partícula no filtro em função de seu tamanho.

O eugenol é um composto fenólico natural que apresenta atividade antioxidante e antimicrobiana e o seu uso como substituto de aditivos sintéticos em alimentos tem sido proposto. Contudo, pela sua instabilidade frente aos agentes externos (luz, oxigênio e calor), seu uso no processamento de alimentos é comprometido. Assim, a microencapsulação é uma alternativa viável para sua aplicação. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o efeito da variação das condições operacionais do atomizador (temperatura do ar de entrada e vazão de alimentação) na obtenção de eugenol microencapsulado em carragena, e estudar a influência da combinação de carragena e proteína do farelo de arroz, albumina sérica bovina e proteína do soro de leite com baixo teor de lactose na microencapsulação de eugenol. Em uma primeira etapa, um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) do tipo 22 com duas variáveis independentes (temperatura do ar de secagem e vazão de alimentação), três pontos centrais e quatro pontos axiais, foi desenvolvido para avaliar as condições operacionais de atomização. A quantificação do eugenol, recuperação (RE %) e a eficiência de encapsulação (EE %) foi avaliadada por espectrofometria UV-Vis e a morfologia por microscopia ótica. Na segunda etapa, a influência do uso de carragena em combinação com proteína do farelo de arroz, albumina sérica bovina e proteína do soro de leite com baixo teor de lactose foi avaliada por meio de um planejamento de mistura do tipo simplex-centroid. A caracterização das microcápsulas foi determinada pela RE % e EE % por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), análise termogravimétrica acoplada à espectrofotometria de infravermelho e, morfologia por microscopia eletrônica de varredura. Para o DCCR, o valor máximo de RE% obtido foi de 12% e as condições operacionais estudadas não influenciaram significativamente (p > 0,05). Já a EE% variou de 18,0 a 84,8% e, o termo quadrático para vazão de alimentação apresentou influência significativa (p ≤ 0,05) na resposta avaliada. Para o planejamento simplex-centroid, o valor médio de RE % das microcápsulas variou de 37,9 a 104,5% e o de EE% de 0,0 a 79,4%, sendo que ambas as respostas foram influenciadas (p ≤ 0,05%) pelos agentes encapsulantes da formulação. A albumina sérica bovina apresentou boa propriedade de estabilização da suspensão (RE % = 86,5) e em combinação com proteína de farelo do arroz possibilitou maior EE % (79,4). As microcápsulas exibiram diâmetro médio entre 3,4 a 4,6 µm e a morfologia das microcápsulas produzidas com a combinação da albumina sérica bovina e a proteína do farelo de arroz apresentaram superfícies esféricas com ausência de fissuras ou deformações. As análises térmicas e de FTIR, confirmam a eficiência de encapsulação do processo, indicando uma possível interação entre os agentes encapsulantes e o eugenol. / Eugenol is a natural phenolic compound with antioxidant and antimicrobial activity and its use as substitute the synthetic additives in food has been suggested. However, due eugenol instability to extern agents (light, oxygen and hot), its use in food processing has been hampered. Therefore, microencapsulation is a viable alternative for your application. The aims of this work were evaluate the effect of variation of operating conditions of spray drying (inlet air temperature and feed flow rate) in obtainment eugenol microencapsulated in carrageenan, and study the influence of combination of carrageenan and protein from rice bran protein, bovine serum albumin and, whey protein with low lactose content in the eugenol microencapsulation. Composite Central Desing (CCD) of type 22 with two independent variables (inlet air temperature, and feed flow rate), three key points and four axial points, were developed to assess the operational conditions of spray dryer. Eugenol quantification, recovery (% ER) and encapsulation efficiency (EE%) of process were evaluated by UV-Vis spectrophotometry and morphology by optical microscopy. In the second stage of the study, the influence of the use of carrageenan in combination with rice bran protein, bovine serum albumin and whey protein with low lactose content was evaluated by simplex-centroid desing. Microcapsules were characterizated by Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC) (ER and EE%), thermogravimetric analysis coupled to the infrared spectrophotometry, and morphology by scanning electron microscopy (SEM). In the CCD, the maximum ER% value was 12% and the operating conditions studied did not influence significantly (p > 0.05). EE% varied from 18.0 to 84.8% and the quadratic term to feed flow rate presented significant influence (p ≤ 0.05) in the evaluated answer. In the simplex-centroid mixture desing the ER% average of microcapsules ranged from 37.9 to 104.5% and EE% 0.0 to 79.4%, being that both responses were influenced (p ≤ 0.05%) by encapsulating agents of formulation. Bovine serum albumin presented good stabilizing property of suspension (ER% = 86.5) and in combination with rice bran protein resulted greater EE% (79.4). Microcapsules exhibited a average diameter range from 3.4 to 4.6 µm and the microcapsules morphology produced combination with the bovine serum albumin and protein rice bran showed surface with absence no cracks or deformation. Thermal and FTIR analysis confirmed the encapsulation efficiency of the process, observed a possible interaction between the encapsulating agents and eugenol.

O eugenol é um composto fenólico natural que apresenta atividade antioxidante e antimicrobiana e o seu uso como substituto de aditivos sintéticos em alimentos tem sido proposto. Contudo, pela sua instabilidade frente aos agentes externos (luz, oxigênio e calor), seu uso no processamento de alimentos é comprometido. Assim, a microencapsulação é uma alternativa viável para sua aplicação. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o efeito da variação das condições operacionais do atomizador (temperatura do ar de entrada e vazão de alimentação) na obtenção de eugenol microencapsulado em carragena, e estudar a influência da combinação de carragena e proteína do farelo de arroz, albumina sérica bovina e proteína do soro de leite com baixo teor de lactose na microencapsulação de eugenol. Em uma primeira etapa, um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) do tipo 22 com duas variáveis independentes (temperatura do ar de secagem e vazão de alimentação), três pontos centrais e quatro pontos axiais, foi desenvolvido para avaliar as condições operacionais de atomização. A quantificação do eugenol, recuperação (RE %) e a eficiência de encapsulação (EE %) foi avaliadada por espectrofometria UV-Vis e a morfologia por microscopia ótica. Na segunda etapa, a influência do uso de carragena em combinação com proteína do farelo de arroz, albumina sérica bovina e proteína do soro de leite com baixo teor de lactose foi avaliada por meio de um planejamento de mistura do tipo simplex-centroid. A caracterização das microcápsulas foi determinada pela RE % e EE % por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), análise termogravimétrica acoplada à espectrofotometria de infravermelho e, morfologia por microscopia eletrônica de varredura. Para o DCCR, o valor máximo de RE% obtido foi de 12% e as condições operacionais estudadas não influenciaram significativamente (p > 0,05). Já a EE% variou de 18,0 a 84,8% e, o termo quadrático para vazão de alimentação apresentou influência significativa (p ≤ 0,05) na resposta avaliada. Para o planejamento simplex-centroid, o valor médio de RE % das microcápsulas variou de 37,9 a 104,5% e o de EE% de 0,0 a 79,4%, sendo que ambas as respostas foram influenciadas (p ≤ 0,05%) pelos agentes encapsulantes da formulação. A albumina sérica bovina apresentou boa propriedade de estabilização da suspensão (RE % = 86,5) e em combinação com proteína de farelo do arroz possibilitou maior EE % (79,4). As microcápsulas exibiram diâmetro médio entre 3,4 a 4,6 µm e a morfologia das microcápsulas produzidas com a combinação da albumina sérica bovina e a proteína do farelo de arroz apresentaram superfícies esféricas com ausência de fissuras ou deformações. As análises térmicas e de FTIR, confirmam a eficiência de encapsulação do processo, indicando uma possível interação entre os agentes encapsulantes e o eugenol. / Eugenol is a natural phenolic compound with antioxidant and antimicrobial activity and its use as substitute the synthetic additives in food has been suggested. However, due eugenol instability to extern agents (light, oxygen and hot), its use in food processing has been hampered. Therefore, microencapsulation is a viable alternative for your application. The aims of this work were evaluate the effect of variation of operating conditions of spray drying (inlet air temperature and feed flow rate) in obtainment eugenol microencapsulated in carrageenan, and study the influence of combination of carrageenan and protein from rice bran protein, bovine serum albumin and, whey protein with low lactose content in the eugenol microencapsulation. Composite Central Desing (CCD) of type 22 with two independent variables (inlet air temperature, and feed flow rate), three key points and four axial points, were developed to assess the operational conditions of spray dryer. Eugenol quantification, recovery (% ER) and encapsulation efficiency (EE%) of process were evaluated by UV-Vis spectrophotometry and morphology by optical microscopy. In the second stage of the study, the influence of the use of carrageenan in combination with rice bran protein, bovine serum albumin and whey protein with low lactose content was evaluated by simplex-centroid desing. Microcapsules were characterizated by Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC) (ER and EE%), thermogravimetric analysis coupled to the infrared spectrophotometry, and morphology by scanning electron microscopy (SEM). In the CCD, the maximum ER% value was 12% and the operating conditions studied did not influence significantly (p > 0.05). EE% varied from 18.0 to 84.8% and the quadratic term to feed flow rate presented significant influence (p ≤ 0.05) in the evaluated answer. In the simplex-centroid mixture desing the ER% average of microcapsules ranged from 37.9 to 104.5% and EE% 0.0 to 79.4%, being that both responses were influenced (p ≤ 0.05%) by encapsulating agents of formulation. Bovine serum albumin presented good stabilizing property of suspension (ER% = 86.5) and in combination with rice bran protein resulted greater EE% (79.4). Microcapsules exhibited a average diameter range from 3.4 to 4.6 µm and the microcapsules morphology produced combination with the bovine serum albumin and protein rice bran showed surface with absence no cracks or deformation. Thermal and FTIR analysis confirmed the encapsulation efficiency of the process, observed a possible interaction between the encapsulating agents and eugenol.