Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:05:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325453.pdf: 5087927 bytes, checksum: 6768c77181b8f0104eab3ba8c5f4c054 (MD5) Previous issue date: 2013 / A técnica de polimerização em miniemulsão, através do mecanismo de nucleação das gotas, possibilita a obtenção de nanopartículas com características únicas que tornam esta técnica singular. A modelagem matemática contribui na elucidação dos fenômenos envolvidos, mas devido à complexidade do processo, os modelos matemáticos disponíveis ainda apresentam algumas limitações. O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de modelos matemáticos que representem de forma fiel o processo de homopolimerização em miniemulsão de estireno, utilizando um iniciador hidrossolúvel em um reator operado em batelada, com distribuição de tamanho das gotas monodispersa, ou assumindo a presença, no sistema, de duas populações de gotas com tamanhos diferentes. Os modelos propostos foram validados com dados experimentais da literatura mostrando-se adequados para descrever a cinética das reações em estudo. Após validação, os modelos foram empregados para estudar a influência das variáveis do sistema, tais como: temperatura, tamanho inicial das gotas, composição das populações de gotas, quantidades empregadas de emulsificante, de iniciador e de fase orgânica na conversão, no número médio de radicais por partícula (ñ) e no tempo de nucleação das gotas. Os resultados mostraram que a velocidade de reação é fortemente dependente da temperatura e do tamanho inicial das gotas. No início do processo, independentemente do tamanho das partículas e da quantidade de iniciador, as reações estudadas assumiram a terminação instantânea do radical polimérico existente na partícula com a entrada de um segundo radical fazendo com que o ñ seja igual a 0,5. O aparecimento do efeito gel esteve sujeito à quantidade de iniciador e durante o mesmo, quanto maior a concentração de iniciador maior o número de radicais por partícula, e quanto maior o tamanho das partículas maior o número médio de radicais por partícula. Na presença de duas populações de gotas com tamanhos diferentes, a reação decorreu mais rapidamente nas gotas pequenas (presentes em maior número), e um incremento na porcentagem destas aumentou a velocidade de reação. As frações em número de gotas e em massa diferiram consideravelmente e dependendo dos tamanhos das gotas avaliados mesmo com um número muito maior de gotas pequenas a quase totalidade da massa de fase orgânica encontrou-se nas gotas maiores diminuindo a velocidade de reação.<br> / Abstract : The miniemulsion polymerization technique, through the droplets nucleation mechanism, enables the acquisition of nanoparticles with unique characteristics that make this technique singular. The mathematical modeling contributes in the elucidation of the phenomena involved, but due to the complexity of the process, the available mathematical models still have some limitations. This work aims to develop mathematical models that faithfully represent the homopolymerization of styrene miniemulsion, making use of a hydrosoluble initiator in a batch reactor, with monodisperse size distribution of droplets, or assuming the presence, in the system, of two droplet populations with different sizes. The proposed models were validated with experimental data from the literature, showing to be adequate to describe the kinetics of the reactions under study. After validation, the models were employed to study the influence of system variables, such as: temperature; initial droplet size; droplet population composition; employed amounts of emulsifier, initiator and organic phase in the conversion, in the average radical number per particle (ñ) and in the droplet nucleation time. The results showed that the reaction rate is strongly dependent on the temperature and initial droplets size. At the beginning of the process, regardless of particle size and amount of initiator, the reactions studied assumed instantaneous termination of the polymer radical present in the particle with the entrance of a second radical making ñ equal to 0,5. The appearance of the gel-effect was subject to the amount of initiator and during the effect, the greater was the initiator concentration the greater was the radical number per particle, and the greater was the particle size the greater was the average radical number per particle. In the presence of two droplets populations with different sizes, the reaction took place more rapidly in small drops (present in greater number), and a growth in the percentage of these, increased the reaction rate. The fraction in number of droplets and mass differed considerably and depending on the evaluated droplets? sizes, even with a much larger number of small droplets, almost the entire mass of the organic phase was found in the larger droplets decreasing the reaction rate.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2017-03-21T04:04:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344685.pdf: 1226820 bytes, checksum: 0f4829300f933181e93a189911b2d226 (MD5) Previous issue date: 2015 / A formação de gotas submicrométricas demanda grandes quantidades de energia aplicadas ao sistema de modo a criar uma alta taxa de cisalhamento. Esta energia pode ser proveniente de agitação mecânica, ondas de ultrassom ou até mesmo o bombeamento de um fluido através de uma membrana. Neste trabalho é apresentado um estudo de diferentes técnicas para a produção de miniemulsões, como agitação mecânica utilizando um equipamento do tipo rotor-estator, dispersão com ultrassom e emulsificação por meio de um sistema composto de membranas cerâmicas e bomba. O sistema escolhido para este estudo foi uma miniemulsão de metacrilato de metila em água, frequentemente utilizada para reações de polimerização em miniemulsão. Objetivou-se dessa forma avaliar e comparar a técnica de emulsificação por meio de membranas frente às outras técnicas mais comumente utilizadas. Foram avaliadas duas configurações para o sistema de membranas, utilizando duas bombas diferentes (bomba de diafragma ou de engrenagem), além de serem estudadas condições operacionais diferentes, como velocidade tangencial e pressão. Obtiveram-se miniemulsões com diâmetros médios de gota de 285 a 550 nm, estáveis por um período de até 7 dias. De modo comparativo, utilizando as outras técnicas de dispersão, obtiveram-se diâmetros médios de gota de 95 a 170 nm, também estáveis por 7 dias. Ao serem realizadas as reações de polimerização, as miniemulsões preparadas com rotor-estator e dispersor ultrassônico permaneceram estáveis durante toda a reação, não ocorrendo grande distinção entre os valores dos diâmetros médios de gotas e de partículas resultantes. Para o sistema de membranas avaliado, após a polimerização, as partículas poliméricas produzidas apresentaram diâmetros bem inferiores aos diâmetros das gotas das miniemulsões monoméricas, evidenciando a ocorrência de outros mecanismos de nucleação, além da nucleação das gotas. Entretanto, os tamanhos das partículas poliméricas foram similares aos obtidos nos ensaios empregando outras técnicas de dispersão, em torno de 100 nm, com distribuições estreitas (PDI abaixo de 0,1), mostrando que o sistema de membranas proposto foi eficiente para o processo avaliado.<br> / Abstract : The formation of submicron droplets demand large amounts of energy applied to the system to create a high shear rate. This energy can be derived from mechanical agitation, ultrasonic waves, or even the pumping of fluid through a membrane. This work presents a study of different techniques for producing miniemulsions such as mechanical stirring using a rotor-stator type device, ultrasonic dispersion and emulsification using a system consisting of a pump and ceramic membranes. The system chosen for the development of this study was a methyl methacrylate miniemulsion in water, often used for miniemulsion polymerization reactions. The objective was to evaluate and compare the different emulsification techniques. Two configurations for the membrane system were evaluated using two different pumps (diaphragm and gear pump), besides of that different system's operating conditions were studied, such as tangential velocity and pressure. Miniemulsions were obtained with mean droplet diameters around 285 to 550 nm stable by a period of 7 days. In comparison, miniemulsions were prepared using other dispersion techniques yielding average droplet diameters around 95 to 170 nm also stable for a period of 7 days. When the polymerization reactions were carried out, the miniemulsions prepared with rotor-stator and ultrasonic disperser remained stable throughout the reaction. Significant distinction between the values of the average diameters of droplets and resulting particles was not observed. For the membrane system assessed after miniemulsion polymerization, the produced polymer particles presented lower diameters than the diameters of the monomeric miniemulsions' droplets, indicating the occurrence of other nucleation mechanisms in addition to droplets nucleation. However, the polymer particles sizes were similar to those obtained in the assays employing other dispersion techniques, around 100 nm, with narrow distributions (PDI below 0.1), showing that the proposed membrane system was efficient for the evaluated process.

O processo de separação da água em emulsões de petróleo é feita durante o processamento primário do petróleo e consiste na coalescência de gotas de água. Para minimizar o uso de desemulsificantes e acelerar o processo de separação da emulsão alguns equipamentos podem ser utilizados como os separadores acústicos. Neste trabalho a técnica de força de radiação produzida por ondas estacionárias de ultrassom é aplicada na segregação das fases líquidas de emulsões água em óleo. São desenvolvidas células de ultrassom que operam em frequências próximas de 1 MHz através de ressonadores piezelétricos visando a aplicação na coalescência de gotas de água em emulsões do tipo água-óleo. O trabalho envolve simulações do campo acústico através de modelos analíticos unidimensionais e bidimensionais e de um modelo numérico bidimensional pelo método dos elementos finitos para o estado plano de deformações. São realizadas verificações experimentais em protótipos de células de alta potência para separação em batelada através da comparação do potencial de radiação acústica e da impedância elétrica com resultados de modelos computacionais. Diversos ensaios de quebra de emulsões sintetizadas de petróleo são realizados utilizando um aparato experimental de laboratório aplicando potências de até 600 W=l. Um sistema de controle de frequência de operação é implementado para manter máxima transmissão de potência elétrica para a célula. Os resultados mostraram que a técnica empregada pode reduzir pela metade o uso de desemulsificante químico (de 20 a 10 ppm) ou diminuir o tempo de residência em até 60% (de 20 para 8 min). Uma análise da influência da frequência na eficiência de desemulsificação é realizada e indica que não há sensibilidade no resultado para a faixa de frequência entre 0.8 e 1.5 MHz a uma temperatura ambiente de aproximadamente 23 C. A metodologia empregada auxilia no projeto das células e na aplicação da técnica, mas é insuficiente para explicar integralmente os mecanismos de separação e as diferenças entre o protótipo e o modelo. A aplicação de ultrassom na coalescência de emulsões possui potencial para desenvolvimento em larga escala. / The oil water separation process of petroleum emulsions is performed during the primary processing of crude oil and consists of water droplets coalescence. To minimize the use of demulsifiers and accelerate the emulsion separation process some equipment may be used such as acoustic separators. In this work, a radiation force technique produced by ultrasound standing waves is applied to the water phase separation in oil emulsions. Ultrasound cells operating at ultrasonic frequencies near 1 MHz are developed using piezoelectric resonators applied to the coalescence of water droplets in oil emulsions. This work involves simulations of the acoustic field through one-dimensional and two-dimensional analytical models and a numerical model for two-dimensional plane strain finite element analysis. Furthermore, experimental verification is performed using high power prototypes for batch separation by comparing the acoustic radiation potential and electrical impedance with computational models results. Several tests of synthesized petroleum emulsions breaking are performed using an experimental laboratory apparatus applying up to 600 W=l. A frequency control system is implemented in order to maintain maximum electric power transmission to the cells. The results showed that the technique can halve the use of chemical demulsifier (from 20 to 10 ppm) or decrease the residence time of up to 60% (from 20 to 8 min). An analysis of the frequency influence on demulsification efficiency is performed and indicates that there is no parameter sensitivity in the frequency range between 0.8 and 1.5 MHz at room temperature of approximately 23 C. It is demonstrated that the design methodology is consistent and the application has potential for large-scale development.

Orientadores: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia, Amilton Martins dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:43:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_PedroCarlosde_D.pdf: 5062080 bytes, checksum: d27306f1c3a82d7af246a47c9bb99844 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho, foi estudada a modificação química da borracha natural (NR) pela enxertia de copolímeros na cadeia principal do substrato hidrofóbico, poli-cisisopreno, por polimerização via radical livre, empregando a técnica de polimerização em emulsão por semente. Foram enxertados dois copolímeros, um hidrofilico, o de metacrilato de dimetilaminoetila (DMAEMA) ou outro hidrofóbico, o de metacrilato de metila (MMA) a partir dos sítios gerados pelo par redox de iniciadores CHP e a base TEPA a baixa temperatura. A semente hidrofóbica de poli-cis-isopreno, sob a forma de lâtex de borracha natural (NRL), recebeu o enxerto de poli-DMAEMA para formar um copolímero com morfologia "casca-núcleo" (core-shell) do tipo "cabeleira" (hairy-Iayer) - uma camada difusa de cadeias hidrofilicas enxertadas na superflcie das partículas de NR. Por outro lado o enxerto de poli-MMA formou um copolímero também com morfologia "casca-núcleo", porém, do tipo "inclusão" (fruit-cake) - domínios de cadeias hidrofóbicas enxertadas no interior das partículas da semente. A borracha natural modificada, foi caracterizada quanto as suas propriedades coloidais, estrutura química e comportamentos viscoelâstico. Os resultados desse trabalho mostraram que as enxertias tomaram a borracha mais resistente a deformações bem como mais hidrofilica, diversificando sua utilização nos diversos seguimentos da indústria de artefatos de borracha, principalmente no campo das blendas e compósitos, reciclagem de pneus e na construção civil / Abstract:The chemical modification of natural rubber (NR) by grafting of copolymers in the backbone of the hydrophobic substrate, poly-cis-isoprene, by free radical polymerization, using a seeded emulsion polymerization system, has been demonstrated. Two copolymers were grafted, a hydrophilic of dimethylaminoethylmethacrylate (DMAEMA) or a hydrophobic of methyl methacrylate (MMA) in the sites of grafting from a couple of redox initiators, CHP and the base TEPA, at low temperature. The hydrophobic seed of poly-cis-isoprene, as natural rubber latex (NRL), was grafted with poly-DMAEMA to form a copolymer in the core-shell morphology type "hairy-Iayer" -a diffuse layer of hydrophilic chains grown from radicais created on the surface of the NR particles. On the other hand the grafting with poly-MMA formed the same core-shell morphology, this time named inclusion or "fruit-cake" - domains of hydrophobic chains grown from radicais created inside the particles of the seed. The modified natural rubber was characterized in terms of colloidal properties, chemical structure and viscoelastic behavior. The results from this work showed that the grafted rubber became more resistant to deformations as weIl as more hydrophilic, increasing its utilization in others segments of the rubber industry, specialIy in the formulations of blends and composites, recycling of tires and civil construction / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Hidrolisados proteicos possuem propriedades terapêuticas e são absorvidos mais facilmente pelo organismo quando comparados às proteínas, no entanto sua aplicação em alimentos é dificultada por serem higroscópicos, reativos e apresentarem gosto amargo. A microencapsulação por spray chilling pode ser uma alternativa para solucionar essas limitações. Este método de encapsulação consiste na atomização de uma mistura, formada pela dispersão ou emulsão do material ativo com o carreador fundido, em uma câmara com temperatura inferior ao ponto de fusão do carreador, que nessas condições solidifica, formando micropartículas esféricas. O objetivo deste trabalho foi elaborar micropartículas de hidrolisado de proteína de soja utilizando o método de spray chilling e gordura vegetal (PF 51°C) como carreador. Foram realizados ensaios para obtenção das micropartículas avaliando a alimentação por emulsão e dispersãoe diferentes formulações variando a proporção material ativo:encapsulante (1:5 e 1:10), velocidades de rotação no ultra-turrax (6000 e 8000 rpm) e três diferentes temperaturas (60, 70 e 80°C), totalizando dezoito tratamentos. As misturas foram submetidas à análise reológica para determinação de viscosidade e após serem atomizadas em spray chiller as micropartículas obtidas foram caracterizadas por FTIR, Difração de Raio-X, distribuição e tamanho médio por difração a laser e morfologia por microscopia eletrônica de varredura e confocal. Foram obtidas micropartículas lipídicas sólidas esféricas e aglomeradas, o tamanho médio variou de 53,06 &plusmn; 2,17 &micro;m e 68,03 &plusmn; 14,07 &micro;m, sem diferenças significativas entre os tratamentos. Partículas obtidas pela atomização da emulsão apresentaram poros, todavia exibiram maior capacidade de carregamento do hidrolisado, cerca de 96%, enquanto as obtidas por dispersão apresentaram 54%. Variações durante o preparo da emulsão não proporcionaram alterações na morfologia e tamanho de partícula nas micropartículas, apesar de terem tido influência sobre as propriedades reológicas do sistema. A análise de difração de raios-X indicou que as micropartículas após 90 dias de preparo apresentaram a estrutura na forma polimórfica mais estável. A espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) revelou que não ocorreu interação entre os ingredientes independentemente do modo de preparo das micropartículas. Tais resultados demonstram que a técnica de spray chilling é eficiente na microencapsulação de hidrolisado proteico de soja, possibilitando uma futura aplicação em alimentos. / Protein hydrolysates possess therapeutic properties and absorption easier than to proteins; however its application in food is limited due to its bitter taste, hygroscopic and reactivity. Encapsulation byspray chilling could be an alternative to minimize these limitations. This method consists in the atomization of a mixture formed by the dispersion or emulsion of the active material with the molten carrier, into an environment with temperature below the melting point of the carrier, under these conditions it solidifies to form spherical microparticles. The aim of this work was to develop microparticles loaded with hydrolyzed soy protein using the method of spray chilling and vegetable fat (PF 51°C) as carrier. Tests were conducted to obtain microparticles evaluating the feed by emulsion and dispersion and different formulations by varying the proportions active materials:carrier (1:5 and 1:10), homogenization speed by Ultra-Turrax (6000 and 8000 rpm) and temperature (60, 70 and 80°C ), totaling eighteen treatments. The mixtures were subjected to rheological analysis for determination of viscosity and after being atomized at spray chiller obtained microparticles were characterized by infrared spectroscopy and X-ray diffraction, particle size distribution and mean diameter measured using a laser light diffraction instrument and morphology was observed by scanning electron microscopy (SEM) and confocal microscopy. Solid lipid microparticles obtained were spherical and agglomerated the average size between 53.06 &plusmn; 2.17 &micro;m and 68.03 &plusmn; 14.07 &micro;m, there was no significant difference between formulations. Particles obtained by atomization of emulsion had presence of pores, but exhibited a higher loading capacity of the hydrolyzed, about 96%, while that obtained by dispersion had 54%. Changes during the preparation of the emulsion no provided changes at morphology and particle size of the microparticles, despite having influence on the rheological properties of the system. The analysis of X-ray diffraction showed that the microparticles after 90 days of storage had &beta; polymorphic form. The infrared spectroscopy (FTIR) showed that there was no interaction between the ingredients regardless of the mode of preparation of the microparticles. These results demonstrate that the technique spray chilling is efficient in microencapsulation of soy protein hydrolyzate, allowing future use in foods.

A polimerização em emulsão de estireno em um microrreator Syrris de 250 µL com misturador estático junção \"T\" foi estudada em duas etapas. Primeiro somente a fluidodinâmica deste dispositivo não convencional foi avaliada, depois, foi desenvolvida a reação de polimerização de forma a observar como este fator influencia no sistema. Os experimentos foram realizados procurando se atingir maiores conversões, mas mantendo a estabilidade da emulsão. Foi um trabalho exploratório, portanto se assemelha mais a um processo de evolução (evolutionary process). Foram verificados a partir de qual relação das vazões dos dois fluidos ocorre a formação de gotas, e que com o aumento da vazão da fase contínua, aquosa (Qc), mantendo constante a vazão da fase dispersa (Qd), foi verificado uma diminuição do diâmetro das gotas e um regime de fluxo laminar. Posteriormente, realizou-se a polimerização em emulsão do estireno no microrreator, porém com restrições para altas vazões. Os parâmetros de processo testados foram a proporção Qc e Qd, a temperatura e a concentração do iniciador para então verificar o efeito que a variação destas ocasionam na conversão de monômero, no diâmetro e número de partículas e nas massas moleculares médias. A polimerização foi feita para soma das vazões Qc e Qd da ordem de 100 µ L/min, com 15% de monômero na formulação e com o maior tempo de residência possível de 2,5 minutos. Para maiores concentrações de monômero, acima de 15% foi verificado entupimento do canal do microrreator. A taxa de conversão de monômero aumentou com o aumento da temperatura e com o aumento da concentração do iniciador, mas o maior valor atingido foi de apenas 37% devido ao baixo tempo de residência. Nos casos de maiores taxas de conversão, as massas moleculares obtidas foram as menores conforme o esperado pela teoria. Finalmente, os índices de polidispersão (PDI), obtidos foram da ordem de 2,5 a 3,5. / The emulsion polymerization of styrene in a microreactor Syrris 250 µL with static mixer junction \"T\" was studied in two steps. First, only the fluidynamics of this nonconventional device was evaluated, after the polymerization reaction was developed in order to observe how this factor influencing the system. The experiments were performed seeking to achieve higher conversions, keeping the stability of the emulsion. It was an exploratory work therefore is more like an evolutionary process. The ratio of two-phase flow rates was analyzed from which of them occurs droplet formation. The flow rate of dispersed phase (Qd) was kept constant and the continuous phase (Qc), was increased. It can be observed the decreasing of droplet diameter and a laminar flow regime. Later, it was carried out emulsion polymerization of styrene in the microreactor with restrictions for high flow rates. The process parameters were analyzed: the ratio Qc/Qd, the temperature and initiator concentration and then determine the effect that these variations cause the monomer conversion, the diameter, number of particles and the average molecular weight. The polymerization occurred to the sum of the flow rates Qc and Qd of around 100 µ L/min with 15% monomer in the formulation with the highest residence time of 2,5 minutes. For higher concentrations of monomer, above 15% was observed clogging in the microreactor channel. The monomer conversion rate raised with increasing temperature and with the concentration of initiator, but the largest value achieved was only 37% due to the low residence time. In this case, the molecular weights obtained were smaller as expected by theory. Finally, the polydispersity indexes obtained were around 2.5 to 3.5.

O Brasil é o quinto maior produtor de leite do mundo, entretanto sua produtividade é considerada baixa. Um dos motivos desta baixa produtividade é a alta incidência da mastite no rebanho. A mastite é a reação inflamatória da glândula mamária, causada principalmente pela invasão e ação de espécies de micro-organismos patogênicos. O principal tratamento consiste no uso de antibióticos de aplicação intramamária. Entretanto, o uso constante de antibióticos apresenta problemas graves como o surgimento de cepas de bactérias resistentes e a presença de resíduos destes medicamentos no leite. Para reduzir esses problemas, formas alternativas de prevenção e tratamento da mastite têm sido estudadas, como o uso de preparações contendo espécies probióticas. Pesquisas recentes têm demonstrado o potencial de algumas destas espécies no tratamento e prevenção da mastite bovina tendo em vista sua atividade inibitória sobre os patógenos responsáveis por esta infecção. Desta forma, a proposta deste estudo foi desenvolver e avaliar a estabilidade de uma preparação probiótica na forma de emulsão de aplicação intramamária contendo 108 UFC/mL de um \"pool\" constituído de cinco cepas de Lactobacillus (L. acidophilus ATCC 4356, L. casei ATCC 7469, L. fermentum ATCC 9338, L. plantarum ATCC 8014 e L. paracasei Nestlé ST11). Para tanto, 12 formulações de emulsão base foram desenvolvidas e avaliadas em ensaios preliminares de estabilidade (centrifugação e estresse térmico), sendo a formulação contendo monestearato de glicerila, lanolina anidra, óleo mineral, Tween 80® e Spam 80® selecionada para formulação da preparação probiótica. Adicionalmente, selecionou-se como agente conservante sorbato de potássio visando aumentar a vida útil da preparação probiótica. A preparação, assim desenvolvida, foi submetida ao teste de estabilidade físico-químico por 90 dias a 50°C ± 2°C. Observou-se que o aspecto da preparação se manteve estável, mas com redução nos parâmetros pH, densidade e aumento na viscosidade. A manutenção da viabilidade dos Lactobacillus na preparação foi estudada em um ensaio de 120 dias, sendo avaliada a influência dos fatores: temperatura de estocagem, adição de sacarose e sorbato de potássio. Observou-se influência significativa da temperatura demonstrando a importância da refrigeração na manutenção na viabilidade dos Lactobacillus. Verificou-se também que, sob refrigeração, a adição de sacarose promoveu redução de 0,5 ciclo logarítmico em relação a população inicial de células viáveis. Observou-se redução do pH da preparação probiótica avaliada nestas condições. Estes resultados permitem concluir que a refrigeração da preparação é indispensável para a manutenção da viabilidade das bactérias probióticas. A adição de 2% de sacarose à preparação, mantida sob refrigeração, se mostrou eficiente na manutenção da população de células viáveis ao final de 120 dias de ensaio, contendo 108 UFC/g, característica desejável para um produto probiótico. / Brazil is the world\'s fifth largest milk producer, though its productivity has been considered low. One of the reasons for this low productivity is the high incidence of mastitis in the herd. Mastitis is the inflammation of the mammary gland, mainly caused by the invasion and action of pathogenic microorganisms. The treatment is accomplished through the use of intramammary application of antibiotics. However, the constant use of antibiotics has serious problems such as the emergence of resistant strains of bacteria and the presence of residues of these drugs in milk. To reduce these problems, alternative means of prevention and treatment of mastitis has been studied as the use of preparations containing probiotic species. Recent studies have demonstrated the potential of some of these species in the treatment and prevention of bovine mastitis due to their inhibitory activity on pathogen species responsible for the infection. Thus, the purpose of this study was to develop and evaluate the stability of probiotic preparation in the form of intramammary application emulsion containing 108 CFU/mL of five Lactobacillus strains (L. acidophilus ATCC 4356, L. casei ATCC 7469 L. fermentum ATCC 9338, ATCC 8014, L. plantarum and L. paracasei ST11 Nestle). Therefore, 12 basic emulsion formulations were developed and evaluated in preliminary tests for stability (thermal stress and centrifugation), and only one was selected. Additionally, potassium sorbate was selected as preservative in order to increase the shelf life of the preparation. The developed preparation was subjected to study the physicochemical stability for 90 days at 50 ° C ± 2 ° C. The results showed that the aspect of the preparation remained stable, but decreasing in pH and density and increasing in viscosity. The maintenance of the viability of the lactobacillus in the preparation was studied in a 120-day test, and flowing factors were considered: storage temperature, sucrose addition and the potassium sorbate addition. It was observed that there was significant differences in the temperature factor demonstrating the importance of cooling in maintaining the viability of Lactobacillus. It was also observed that sucrose decreased by 0,5 log cycle compared to initial population of viable cells in the refrigerated preparation. Regarding the pH, it was noted a decrease in the different formulations evaluated. These results show that the cooling of the preparation is indispensable for maintaining the viability of probiotic bacteria. The addition of 2% sucrose to the preparation proved efficient with a slower decrease in viability maintaining the population of viable cells at the end of the 120 days of the assay.

Materiais poliméricos são amplamente utilizados e, atualmente, especificações mais rígidas para aplicações especiais tem sido impostas a esses materiais. A microestrutura, em geral, exerce intensa influência na determinação das propriedades macroscópicas dos materiais, sendo assim, o controle da microestrutura e seu relacionamento com essas propriedades é de interesse estratégico. Modelos matemáticos dos processos de polimerização são importantes para relacionar as variáveis de processo com a produtividade e a microestrutura do polímero. Neste trabalho um modelo matemático do processo de copolimerização em emulsão do acrilato de butila com o acetato de vinila foi elaborado. O modelo matemático gerado constitui-se num sistema que engloba equações algébricas (p.ex., de equilíbrio de fases) e diferenciais ordinárias de primeira ordem (p.ex., os balanços de massa dos componentes), num conjunto algébrico diferencial não linear de primeira ordem (DAE). Esse sistema foi solucionado numericamente utilizando-se, tanto o método BDF (backward differentiation formulas) quanto as NDF (numerical differentiation formulas), implementado em MATLAB 6.5R13; mais especificamente, obtiveram-se bons resultados utilizando-se a ode113. Os resultados mostram que o modelo representa razoavelmente bem os dados experimentais de trabalhos anteriores do grupo de pesquisa, embora um dos três parâmetros de identificação do modelo tenha sido penalizado com valores abaixo daqueles geralmente reportados na literatura. Apesar disso, o modelo mostrou-se funcional e pode ser útil na simulação do processo. Perfis polinomiais de variações temporais de temperatura também foram aplicados na etapa de otimização simples dos parâmetros das equações desses perfis, objetivando melhorias (redução) no tempo de reação. Observou-se, todavia, que o sistema DAE é de implementação complicada e requer cuidados adicionais na etapa de geração da inicialização consistente e de atribuição dos valores iniciais dos parâmetros do modelo, assim como tende a manifestar complicações na etapa de identificação do modelo. / Polimeric materials have been largely used and, today, more stringent specifications have been imposed to these materials for special applications. In general, microstructure exercises intense influence on the macroscopic properties of the polymer: therefore, the control of the microstructure and its relation with these properties is of strategic interest. Mathematical models of the polymerization processes are important tools to predict the effect of process variables with the process productivity and the polymer microstructure. In this work a mathematical model of the emulsion copolymerization process of butyl acrylate and vinyl acetate was elaborated. The resulting model is a system of DAE (differential algebraic equations) and was solved numerically using the function ode113 of the software MATLAB6.5R13, employing both BDF (backward differentiation formulas) and NDF (numerical differentiation formulas) methods. The results show that the model is able to represent reasonably well the experimental data taken from previous works of the research group, although one of the three identification parameters had been adjusted to values lower than those reported in the literature. Nevertheless, the model is functional and can be useful for process simulation. Polynomial curves of temperature versus time variations were also studied for optimizing the polynomial coefficients, seeking the improvement (reduction) of the reaction time. However, it was observed that DAE implementation is complicated and demands further careful procedures for generating consistent initialization conditions for attributing good initial values for the model parameters, presenting difficulties in the model identification step.

O Brasil é o quinto maior produtor de leite do mundo, entretanto sua produtividade é considerada baixa. Um dos motivos desta baixa produtividade é a alta incidência da mastite no rebanho. A mastite é a reação inflamatória da glândula mamária, causada principalmente pela invasão e ação de espécies de micro-organismos patogênicos. O principal tratamento consiste no uso de antibióticos de aplicação intramamária. Entretanto, o uso constante de antibióticos apresenta problemas graves como o surgimento de cepas de bactérias resistentes e a presença de resíduos destes medicamentos no leite. Para reduzir esses problemas, formas alternativas de prevenção e tratamento da mastite têm sido estudadas, como o uso de preparações contendo espécies probióticas. Pesquisas recentes têm demonstrado o potencial de algumas destas espécies no tratamento e prevenção da mastite bovina tendo em vista sua atividade inibitória sobre os patógenos responsáveis por esta infecção. Desta forma, a proposta deste estudo foi desenvolver e avaliar a estabilidade de uma preparação probiótica na forma de emulsão de aplicação intramamária contendo 108 UFC/mL de um \"pool\" constituído de cinco cepas de Lactobacillus (L. acidophilus ATCC 4356, L. casei ATCC 7469, L. fermentum ATCC 9338, L. plantarum ATCC 8014 e L. paracasei Nestlé ST11). Para tanto, 12 formulações de emulsão base foram desenvolvidas e avaliadas em ensaios preliminares de estabilidade (centrifugação e estresse térmico), sendo a formulação contendo monestearato de glicerila, lanolina anidra, óleo mineral, Tween 80® e Spam 80® selecionada para formulação da preparação probiótica. Adicionalmente, selecionou-se como agente conservante sorbato de potássio visando aumentar a vida útil da preparação probiótica. A preparação, assim desenvolvida, foi submetida ao teste de estabilidade físico-químico por 90 dias a 50°C ± 2°C. Observou-se que o aspecto da preparação se manteve estável, mas com redução nos parâmetros pH, densidade e aumento na viscosidade. A manutenção da viabilidade dos Lactobacillus na preparação foi estudada em um ensaio de 120 dias, sendo avaliada a influência dos fatores: temperatura de estocagem, adição de sacarose e sorbato de potássio. Observou-se influência significativa da temperatura demonstrando a importância da refrigeração na manutenção na viabilidade dos Lactobacillus. Verificou-se também que, sob refrigeração, a adição de sacarose promoveu redução de 0,5 ciclo logarítmico em relação a população inicial de células viáveis. Observou-se redução do pH da preparação probiótica avaliada nestas condições. Estes resultados permitem concluir que a refrigeração da preparação é indispensável para a manutenção da viabilidade das bactérias probióticas. A adição de 2% de sacarose à preparação, mantida sob refrigeração, se mostrou eficiente na manutenção da população de células viáveis ao final de 120 dias de ensaio, contendo 108 UFC/g, característica desejável para um produto probiótico. / Brazil is the world\'s fifth largest milk producer, though its productivity has been considered low. One of the reasons for this low productivity is the high incidence of mastitis in the herd. Mastitis is the inflammation of the mammary gland, mainly caused by the invasion and action of pathogenic microorganisms. The treatment is accomplished through the use of intramammary application of antibiotics. However, the constant use of antibiotics has serious problems such as the emergence of resistant strains of bacteria and the presence of residues of these drugs in milk. To reduce these problems, alternative means of prevention and treatment of mastitis has been studied as the use of preparations containing probiotic species. Recent studies have demonstrated the potential of some of these species in the treatment and prevention of bovine mastitis due to their inhibitory activity on pathogen species responsible for the infection. Thus, the purpose of this study was to develop and evaluate the stability of probiotic preparation in the form of intramammary application emulsion containing 108 CFU/mL of five Lactobacillus strains (L. acidophilus ATCC 4356, L. casei ATCC 7469 L. fermentum ATCC 9338, ATCC 8014, L. plantarum and L. paracasei ST11 Nestle). Therefore, 12 basic emulsion formulations were developed and evaluated in preliminary tests for stability (thermal stress and centrifugation), and only one was selected. Additionally, potassium sorbate was selected as preservative in order to increase the shelf life of the preparation. The developed preparation was subjected to study the physicochemical stability for 90 days at 50 ° C ± 2 ° C. The results showed that the aspect of the preparation remained stable, but decreasing in pH and density and increasing in viscosity. The maintenance of the viability of the lactobacillus in the preparation was studied in a 120-day test, and flowing factors were considered: storage temperature, sucrose addition and the potassium sorbate addition. It was observed that there was significant differences in the temperature factor demonstrating the importance of cooling in maintaining the viability of Lactobacillus. It was also observed that sucrose decreased by 0,5 log cycle compared to initial population of viable cells in the refrigerated preparation. Regarding the pH, it was noted a decrease in the different formulations evaluated. These results show that the cooling of the preparation is indispensable for maintaining the viability of probiotic bacteria. The addition of 2% sucrose to the preparation proved efficient with a slower decrease in viability maintaining the population of viable cells at the end of the 120 days of the assay.

Introdução: A estabilidade fisica de sistemas emulsionados pode ser avaliada através de avaliação da distribuição de gotículas, propriedades reológicas, termoanálise, microscopia, entre outras técnicas. Objetivo: Avaliar a estabilidade fisica de emulsões obtidas com diferentes concentrações de emulsificantes aniônicos (A - cetil fosfato de potássio 3, 5 e 7%) e não-iônicos (N monoestearato de glicerila, 3, 5 e 7%), e a influência da transposição de escala de produção. Metodologia: Avaliação da distribuição das gotículas formadas através de difração de raio laser, análise reológica do tipo fluxo, microscopia e termogravimetria. Resultados e Conclusão: Os valores de 90% das gotículas foram menores que 92,66 &#181;m; 50,28&#181;m e 38,80&#181;m, respectivamente para 3, 5 e 7% de emulsificante N. No sistema A, 90% das gotículas foram menores que 3,85&#181;m; 4,89&#181;m e 63,57&#181;m, para 3, 5 e 7%, respectivamente. O aumento de escala de produção influenciou ambos os sistemas, com aumento de viscosidade: Sistema A: de 6,614 Pa.s para 81,55 Pa.s e Sistema N - de 3,366 Pa.s para 7,153 Pa.s no sistema N. Na análise TG, somente água livre pôde ser detectada no sistema N e, no sistema A, água interlamelar e livre puderam ser detectadas (inicial e em estabilidade) / lntroduction: The physical stability of emulsions can be evaluated through droplets distribution evaluation, rheological properties, thermal analysis, microscopy and others. Objective: Evaluate the physical stability of emulsions containg different concentrations of anionic (A - potassium cetyl phosphate 3, 5 e 7%) and non-ionic emulsifiers (N - glyceril monostearate, 3, 5 e 7%), and the influence ofthe scale-up processo Methodology: Evaluate the droplets distribution with laser diffraction, rheology analysis, microscopy and thermogravimetry (TG). Results and Conc1usion: The values of 90% of the droplets were below 92.66 &#181;m, 50.28&#181;m and 38.80&#181;m, respectively for 3, 5 and 7% ofN emulsifier. For system A, 90% ofthe droplets were below 3.85&#181;m, 4.89&#181;m and 63.57&#181;m, for 3, 5 and 7%. The scale-up process influenced both systems, with an increase in the viscosity on system A from 6.614 Pa.s to 81.55 Pa.s and from 3.366 Pa.s to 7.153 Pa.s for system N. ln the TG analysis, only bulk water could be detected in system N and, in the system A, both interlamellar and bulk water were detected (initial and stability).