Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2014-07-10T18:47:37Z No. of bitstreams: 1 Zanini_Tese_DSc_PEI_2013_v60_Pos_Defesa_Final.pdf: 5511591 bytes, checksum: 59fb7453678ea98ea75c47a222a2c6b0 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2014-07-10T18:47:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Zanini_Tese_DSc_PEI_2013_v60_Pos_Defesa_Final.pdf: 5511591 bytes, checksum: 59fb7453678ea98ea75c47a222a2c6b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-10T18:47:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanini_Tese_DSc_PEI_2013_v60_Pos_Defesa_Final.pdf: 5511591 bytes, checksum: 59fb7453678ea98ea75c47a222a2c6b0 (MD5) / A nanotecnologia, e em especial os nanocompósitos, são provavelmente um dos temas mais cotados da pesquisa e literatura mundial contemporâneas. A partir do dia 29 de dezembro de 1959, quando Richard Feynman se constitui no precursor deste conceito na sua famosa palestra para a Sociedade Americana de Física (APS, American Physics Society) e em concomitância alguns cientistas da linha de polímeros confirmam que pequenas quantidades de nano-sistemas conseguem dar grandes benefícios a algumas propriedades da matriz polimérica, o número de pesquisas e pesquisadores se acelerara consideravelmente, motivados por esta inovação tecnológica. Assim, estudam e aplicam uma diversidade de materiais, tais como: nanopartículas de metais e seus óxidos, nanotubos de diversas composições e geometrias e alguns sistemas cristalinos naturais como as esmectitas, materiais que hoje constituem a família dos nanosistemas, 3D (esferas), 2D (tubos) e 1D (lamelas). A forma lamelar, matéria prima deste trabalho, se encontra na natureza em abundância, como constituinte principal das argilas bentoníticas. O objetivo geral desta tese é fazer uma proposta para a seleção, a purificação e a modificação de argilas para aplicação em nano-sistemas 1D. Um dos focos do trabalho consiste em definir as diferenças entre o que a teoria propõe para as estruturas químicas destes materiais e a realidade analítica. É estudado também como os métodos industriais, geralmente, não apenas conservam as impurezas oriundas do minério mas também geram novas impureza, particularmente no processo industrial mais utilizado Zanini, A.-Tese de D.Sc., PEI/EP/UFBA, 2013 Preliminares viii que é a sodificação. Além disso, em nível de laboratório foi desenvolvido o método de “elutriação iterativa”, onde um sistema particulado é submetido a diferentes fluxos de solvente em colunas de diferentes diâmetros, o que permite em uma única operação conseguir diferentes seleções do material particulado. Foram desenvolvidos também métodos para determinar a capacidade de troca catiônica (CTC) das argilas, com uma metodologia equivalente ao processo industrial de sodificação, e que permite ter uma avaliação do excesso de reativo necessário para desalojar totalmente o cátion sódio interlamelar. Foram desenvolvidos modelos matemáticos simples para determinar a densidade na forma tactoidal e na forma de suspensões aquosas. Os resultados positivos das propostas permitiram transformar o processo original em um outro mais elaborado, que foi chamado de “Elutriação Matricial Iterativa”, onde determinadas colunas, denominadas “colunas-reatores”, poderiam receber materiais selecionados em outras colunas e submetê-los a processos sequenciais de transformação, o que foi objeto de um depósito de patente nacional sob protocolo BR102013016298-1. O resultado final consiste no fato de ter sido desenvolvido, e testado em scale-up (escala ampliada), um processo que pode ser levado à escala industrial de forma fácil e econômica. Este processo possui uma metodologia analítica de avaliação dos resultados e ferramentas de cálculo para as correções e/ou modificações do processo para qualquer material particulado, ou ainda o projeto de novas colunas para a melhoria dos processos existentes ou ampliação das ações de separação e processamento. Como recomendações para futuras pesquisas, sugere-se dedicar mais atenção às impurezas e suas possíveis ações indesejáveis, não só para o uso em nanotecnologia, mas também para usos como alimentação e cosméticos, entre outros. Além disso, como sequência dos trabalhos realizados, sugere-se ampliar o leque de aplicações e inovar a organofilização das esmectitas com cátions orgânicos que, além de aumentar o valor de d001 (distância interplanar basal), façam parte do processo de polimerização, como um iniciador ou um monômero. / Nanotechnology, particularly nanocomposites, are probably one of the most quoted contemporary research and literature themes worldwide. Starting on December 29th, 1959, when Richard Feynman becomes the precursor of this concept in his famous lecture to the American Physical Society (APS) and concomitantly some polymer scientists confirm that small amounts of nano-systems can provide great benefits to some properties of the polymer matrix, the number of researches and researchers had accelerated considerably, motivated by this technological innovation. Thus, they study and apply a variety of materials such as: nanoparticles of metals and their oxides, nanotubes of different compositions and geometries and some crystalline natural systems as smectites, materials which today constitute the family of nanosystems, 3D (spheres) 2D (tubes) and 1D (lamellae). The lamellar form, raw material for this work, is found in nature in abundance, as the main constituent of bentonite clays. The aim of this Ph.D. thesis is to make a proposal for the selection, purification and modification of clays for use in 1D nano-systems . One focus of the work is to define the differences between what the theory proposes to the chemical structures of these materials and their analytical reality. Industrial methods generally not only retain the impurities originating from the mineral, but also generate new impurity, particularly in the most used industrial process, sodification, which is also studied in this work. In addition, on laboratory level the “iterative elutriation” method was developed, where a particulate system is subjected to different solvent flows in columns with varying Zanini, A.-Tese de D.Sc., PEI/EP/UFBA, 2013 Preliminares x diameters, which allows in a single operation getting different selections of the particulate material. Methods to determine the cation exchange capacity (CEC) of the clay were also developed with a method equivalent to the sodification industrial process, which gives an evaluation of the excess of reagent needed to fully displace the interlamellar sodium cation. Simple mathematical models have been developed to determine the density in the tactoidal form and also the density of aqueous suspensions. The positive results of the proposals allowed transforming the original process into another more elaborate, which was called “Iterative Matrix Elutriation”, where certain columns, called “reactor-columns” could receive materials selected in other columns and subjecting them to sequential transformation processes, which was the subject of a national patent deposit under protocol BR102013016298-1. The final result is the fact that it was developed, and scale-up tested, a process that can easily and cost effectively be taken on an ndustrial scale. This process has a set of analytical methods for evaluation of results, and calculation tools for corrections and/or modifications of the process for any particulate material, or the design of new columns to the improvement of existing processes or additional separation and processing operations. As recommendations for future research, it is suggested paying more attention to clay impurities and their possible undesirable actions, not only for use in nanotechnology but also for use in food and cosmetic applications, among others. Moreover, continuing the work carried out here, it is suggested to expand the range of its applications and innovate the organophilization of smectites with organic cations that, in addition to increasing the value of d001 (basal interplanar distance), take part of the polymerization process, such as a initiator or a monomer.

Orientador: Florencia Cecília Menegalli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-20T07:44:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_DiogoOtaviodeCastro_D.pdf: 2512415 bytes, checksum: cc03ff39105bf1fed4d6dae52c95bbce (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A granulação é um processo de aumento de tamanho de pós finos, que pode ser utilizado na indústria de alimentos para aumentar a qualidade de alimentos em pó, pelo aumento da sua dispersibilidade e solubilidade em líquidos. O modelo de balanço populacional (MBP) é normalmente utilizado para modelar este processo. Entretanto, nos trabalhos existentes, o MBP não leva em consideração as perdas de partículas no processo por elutriação e incrustação, muito relevantes para granulação de sucos em pó. Além disso, não existe na literatura correlações para estimar estas constantes com base nas condições operacionais do equipamento e nas características das partículas. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi o estudo do impacto das condições operacionais no modelo de balanço populacional, durante a granulação de suco de goiaba em pó, em leito fluidizado. Diversos experimentos foram realizados de forma a adquirir os dados que alimentaram os modelos matemáticos desenvolvidos. Estes dados foram obtidos fora das zonas de máximo rendimento a fim de se obter um modelo mais abrangente, que pudesses simular o processo de granulação em todas as condições de processo. Foram desenvolvidas e validadas correlações para estimativa da taxa de elutriação, para estimativa das constantes de aglomeração e de quebra do MBP. Além disso, foi desenvolvido um modelo para estimativa da massa incrustada de partículas. Os modelos se mostraram capazes de estimar o rendimento do processo, os valores de diâmetro médio e da distribuição de tamanho de partículas. Foram feitas simulações alterando a velocidade do ar de fluidização, a vazão de ligante, o diâmetro médio inicial da distribuição, o formato da distribuição e a massa total de partículas. A análise das simulações realizadas sugere que as condições ótimas precisam ser avaliadas para cada distribuição de tamanho e para cada quantidade de partículas no equipamento, não somente para cada tipo de produto. De modo geral, os modelos desenvolvidos se mostraram adequados para aumentar a compreensão do processo de granulação e para obtenção de ótimos de processamento. Cabe ressaltar a necessidade de futuras investigações para verificar a aplicação destes modelos com outros tipos de material particulado e em outras faixas de operação / Abstract: Granulation is a size-enlargement process, in which small particles are agglomerated together. It is used in the food industry to increase the quality of food powder, by increasing its solubility. The population balance model (PBM) is a widely used model for this process. However, it is usually applied without account losses in the process by elutriation and wall deposition, which are very important for granulation of powdered juices. In addition, there is no correlation in the literature able to estimate the constants of the model from the operational conditions and from the particles¿ characteristics. The objective of this work was to study the impact of operational conditions into the population balance model for the granulation of guava juice powder, in a fluidized bed. Several experiments were performed in order to acquire data that fed the mathematical models developed in this work. These data weren¿t obtained from the zones of maximum process yield in order to achieve a more comprehensive model, which could simulate the granulation process in all process¿ conditions. It was developed and validated a correlation for the estimation of the rate of elutriation, a model for the estimation of the particles¿ wall deposition, a correlation for estimation the constants of agglomeration and for estimation of the breakage constant of the PBM. The models predicted, with good accuracy, the process yield, the mean diameter and particle size distribution. Simulations were made by changing the fluidizing air temperature, the liquid binder flow rate, the fluidizing air velocity, the initial mean diameter, the shape of the particles size distribution and the total mass of particles. The analysis of the simulations suggests that the optimal conditions must be evaluated for each kind of particle size distribution and for each mass of particles into the equipment, not only for each type of product. The models developed showed to be suitable to increase the understanding of the granulation process and to obtain process¿ optimal conditions. It is worth emphasizing the need of further research to verify the application of these models for others types of particles and others operational ranges / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Oceanografia Física, Química e Geológica, Instituto de Oceanografia, 2006. / Submitted by Cristiane Silva (cristiane_gomides@hotmail.com) on 2013-02-18T11:35:13Z No. of bitstreams: 1 2006_Lice.pdf: 2445894 bytes, checksum: 98bb19b4f2e28361a620662224bad0d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-11T22:11:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Lice.pdf: 2445894 bytes, checksum: 98bb19b4f2e28361a620662224bad0d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-11T22:11:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Lice.pdf: 2445894 bytes, checksum: 98bb19b4f2e28361a620662224bad0d2 (MD5) Previous issue date: 2006 / Os hidrocarbonetos derivados do petróleo são causa de grande preocupação ambiental devido à elevada toxicidade para os seres vivos, especialmente de algumas espécies aromáticas, sendo até mesmo classificadas como carcinogênicas e mutagênicas. A presente pesquisa estudou a capacidade de liberação destes compostos para a coluna de água a partir de sedimentos provenientes de cinco locais suscetíveis a impactos por hidrocarbonetos e potencialmente contaminados da área portuário-estuarina da cidade do Rio Grande, RS, Brasil. A liberação dos hidrocarbonetos foi simulada em testes de elutriação e submetida a diferentes tempos de repouso, 60, 90 e 120 min, a fim de determinar o tempo de residência destas substâncias na coluna de água após um evento crítico de ressuspensão. As análises dos hidrocarbonetos foram realizadas por cromatografia gasosa, acoplada a um detector de ionização por chama para identificação dos hidrocarbonetos alifáticos e a um detector de massa para os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs). Os mesmos índices geoquímicos indicativos da origem da contaminação nos sedimentos foram utilizados para descrever os hidrocarbonetos liberados dos sedimentos para os elutriatos. O procedimento de normalização dos teores de hidrocarbonetos pela quantidade de sedimento da elutriação aparece como uma importante ferramenta para qualificar a análise da liberação destes compostos. O estudo constatou que os sedimentos contaminados, durante eventos de ressuspensão, agem como fonte de contaminação por hidrocarbonetos alifáticos e por HPAs para a coluna de água. Para os compostos alifáticos não foi verificada influência das características texturais dos sedimentos sobre o tempo de residência na coluna de água. Em geral, o tempo de residência médio determinado foi de 89 horas. O impacto decorrente de uma dragagem analisado através de um modelo empírico é interpretado como leve, uma vez que as quantidadesliberadas são similares a pequenos derrames habitualmente verificados naregião. Uma alta capacidade de liberação e de re-aprisionamento aos sedimentos foi identificada para os n-alcanos ímpares C29, C33 e C17. Os HPAs identificados em quase todos os elutriatos foram o antraceno, naftaleno e fenantreno. Foi caracterizada uma contaminação pontual no Posto Náutico. Se neste local viesse a ocorrer uma dragagem, de acordo com o modelo empírico, os compostos benzo(a)antraceno e criseno ultrapassariam os limites do CONAMA e WQC, enquanto o benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno e benzo(a)pireno ultrapassariam o WQC. Salienta-se que os dados apresentados podem estar subestimados de acordo com o modelo empírico utilizado e as limitações metodológicas do presente estudo. / The petroleum derivate hydrocarbons are cause of great environmental concern due to its raised toxicity to living beings, especially from some aromatic ones, being even classified as carcinogenic and mutagenic. The present research studied the release capacity of these compounds to the water column from the sediments coming from five hydrocarbons impacts susceptible places potentially contaminated in estuarine harbor area of Rio Grande City, RS, Brazil. The hydrocarbons release was simulated by elutriation tests and submitted to different rest times, 60, 90 and 120 min, in order to determine the residence time of these substances on the water column after a critic ressuspention event. The hydrocarbons analyses had been carried out by gaseous chromatography, connected to a flame ionization detector for identification of aliphatic hydrocarbons and connected to a mass detector for polycyclic aromatic ones (PAHs). The same geochemical index used for sediments as indicative of contamination origin had been used to describe the hydrocarbons released to elutriate from sediments. The procedure hydrocarbon content normalization for the sediment amount on elutriation appears as an important tool to qualify the release analysis of these compounds. The study evidenced that contaminated sediments, during ressuspention events, acts as a source of contamination to the water column by aliphatic hydrocarbons and PAHs. To the aliphatic composites was not verified an influence of sediments texture characteristics on water column residence time. In general, 89 hours was determined as mean residence time. The dredge impact was analyzed by an empiric model and is interpreted as weak therefore the released quantities are similar to small spills usually verified on the region. A high release and recapture sediment capacity was identified to the odd nalkanes C29, C33 and C17. In almost all elutriates was identified the HPAs anthracene, naphthalene and phenanthrene. A punctual contamination was characterized in Posto Náutico (nautic oil station). If on this site occurs a dredge work, due to de empiric model, the composites benzo(a)anthracene and chrysene will exceed the CONAMA and WQC limits while benzo(b)fluoranthene, benzo(k) fluoranthene and benzo(a)pyrene will exceed the WQC limits. The shown data can be sub estimated in agreement with the present study empiric model used and methodological limitations.