Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:11:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335981.pdf: 1550609 bytes, checksum: b6ad46cf80287be5ae33a48bbd5e6b93 (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste estudo são avaliados os mecanismos, critérios e parâmetros utilizados no tratamento de efluentes têxteis, exclusivamente pela técnica de eletrólise, também conhecida como eletrofloculação, em uma estação de tratamento de efluentes industriais, com vazão de 70 m³/h, instalada em uma indústria têxtil na cidade de Brusque/SC. A estação foi monitorada através de laudos e análises efetuados por laboratório especializado onde os dados foram comparados com ensaios de bancada, buscando-se o melhor ajuste dos parâmetros operacionais. O sistema instalado na indústria demonstra ser funcional em laboratório, mas seu verdadeiro potencial foi prejudicado por deficiências de projeto nas operações unitárias anteriores e posteriores ao reator eletrolítico, que mesmo subdimensionado, mostrou-se de grande eficiência, atendendo a legislação ambiental na totalidade. Conclui-se que a técnica é indicada para situações onde não é possível a instalação de estações de tratamento convencionais, baseadas em lodos ativados e usa de reduzido espaço, baixo investimento inicial e de pequeno tempo de residência.<br> / Abstract : In this study are evaluated the mechanisms, criteria and parameters used to treat textile effluents exclusively by electrolysis technique, also known as eletrofloculação in a treatment plant, industrial wastewater with a flow rate of 70 m³ / h, installed in a textile industry in the city of Brusque / SC. The station was monitored through reports and analyzes made by specialized laboratory where the data were compared with bench trials, seeking the best fit of the operating parameters. The system installed in the industry proves to be functional in the laboratory, but its true potential has been hampered by design deficiencies in the previous unit operations and after the electrolytic reactor, even undersized, proved to be very efficient, meeting environmental legislation in full. It is concluded that the technique is suitable for situations where it is not possible to install conventional treatment plants based on activated sludge and use of small space, low initial investment and short residence time.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:11:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336047.pdf: 2532161 bytes, checksum: eb3193d707e6ab5dead059b772dd0565 (MD5) Previous issue date: 2015 / Saccharomyces cerevisiae é o principal micro-organismo produtor de etanol, empregado no Brasil. Devido a alta capacidade de adaptação a processos contínuos de produção, esse fungo possui caracterização genética muito bem definida, viabilizando otimizações de isoenzimas. Uma vez que alta concentração de glicose no meio reacional inibe-o, modificações genéticas foram realizadas a fim de que a sacarose fosse incorporada e submetida à hidrólise enzimática intracelular, obtendo glicose e frutose, evitando também contaminações e reduzindo a produção de células. Quantificou-se tais modificações pela Análise de Controle Metabólico (MCA). As entradas de glicose, via difusão facilitada (HXT) ou pelo simporte de sacarose (ATPase) e posterior hidrólise desta, foram avaliadas pelos coeficientes de controle dessas respectivas enzimas. Através das elasticidades de glicose intracelular, frutose-6- fosfato, quantificou-se localmente a influência de NAD e ATP em enzimas reguladoras e produtoras de compostos de interesse. Logo, a preferência entre rotas metabólicas foi identificada pela relação entre tais influências globais e locais, através dos coeficientes de resposta particionado, revelando quantitativamente a contribuição da permease no saldo energético e seu efeito consequente na rede metabólica. A interdisciplinaridade realizada entre MCA e Análise Dinâmica revelou o ganho de processo como uma elasticidade dimensional discreta. Dessa forma, perturbações em degrau na glicose extracelular revelaram as contribuições locais do substrato em cada reação do modelo estruturado, provando que esse recurso in silico deve ser usado paralelamente a análises cinéticas microbianas, para orientar a pesquisa e descrever a lógica metabólica pela técnica da MCA.<br> / Abstract : Saccharomyces cerevisiae is the most useful microorganism in Brazilian ethanol production. Because of its great ability in adaptation to continuous process, this fungus has a complete genetic characterization, allowing optimization of isoenzymes. Once high glucose concentration on reaction media inhibits it, genetic modifications were done in order to embody sucrose and hydrolyze it, freeing glucose and fructose, also avoiding contamination and reducing cell production. Such modifications were quantified by Metabolic Control Analysis (MCA). Glucose incomings, through facilitated diffusion (HXT) or sucrose symport (ATPase) and then its hydrolysis, were evaluated by their respective control coefficients. Through elasticities of intracellular glucose, fructose 6-phosphate, local influences of NAD and ATP over regulatory enzymes and high-value metabolite production were quantified. Therefore, the preference among metabolic routes was identified by the partitioned response coefficients, which are relations between local and global influences, uncovering quantitatively the permease contribution to energetic balance and then its effect at metabolic web. The interdisciplinarity between MCA and Dynamic Analysis defines the static gain as a dimensional and discrete elasticity. In order that, degree perturbations at extracelllular glucose reveal the substrate local contributions at each reaction defined on the estructured model, proving that in silico source must be used with microbian kinetic analysis, guiding the research and unveil the metabolic logic through MCA principles.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-25T04:02:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344794.pdf: 1673160 bytes, checksum: 8d303dd2d7916eb823566f30d12f1e77 (MD5) Previous issue date: 2016 / A espectroscopia por infravermelho tem se desenvolvido para o controle de qualidade dos mais diversos produtos e processos, ferramenta que se mostra com potencialidade para o controle do processo de produção de biodiesel. Os métodos de análise para o controle de produção de biodiesel são caras, trabalhosas, demoradas e exigem operadores qualificados, a técnica de infravermelho se apresenta uma técnica economicamente mais barata que as técnicas convencionais, rápida, de simples operação, com baixa geração de resíduo, de fácil adaptação para quantificação em linha de produção. Nesta dissertação construíram-se curvas de calibração multivariadas empregando a técnica de infravermelho médio com transformada de Fourier e ATR acoplado para quantificação direta de amostra através de correlação com métodos convencionais. As curvas desenvolvidas para quantificação de parâmetros importantes para o controle de qualidade da produção de biodiesel foram selecionadas em função da importância para a produção, quantidade de análises realizadas durante uma rotina de trabalho e métodos mais demorados e caros. Os parâmetros trabalhados foram o teor de acidez e fósforo para o refino do óleo, teores de mono, di, triacilglicerol e glicerol total na fase de transesterificação, e os teores de umidade, glicerol e cinzas no processo de tratamento de glicerina. As curvas para quantificação da acidez no óleo apresentaram boa correlação, precisão e exatidão. A curva para teor de fósforo no óleo de alimentação na planta de tratamento do óleo se mostrou eficiente, no entanto as curvas de fósforo nas etapas de centrifugação e óleo neutralizado não apresentaram boa correlação, precisão e exatidão, indicando a necessidade de melhoria para viabilizar o controle de qualidade do referido parâmetro pela técnica de infravermelho. As curvas para quantificação dos teores de mono, di, triacilglicerol e glicerol total na etapa de transesterificação não apresentaram boa correlação, precisão e exatidão e necessitam ser aprimoradas para possibilitar o controle da produção. As curvas para quantificação do teor de umidade, cinzas e glicerol na glicerina apresentaram boa correlação, precisão e exatidão possibilitando a utilização no controle de qualidade. A técnica se mostra viável para o controle de qualidade do processo de produção de biodiesel e de purificação de glicerina, mesmo as curvas que não apresentaram boa correlação, precisão e exatidão mostram o potencial da técnica e após evolução podem ser utilizadas no controle de qualidade.<br> / Abstract : The infrared spectroscopy has been developed for the quality control of various products and processes, tool that shows with potential to control biodiesel production process and glycerin. The methodologies of analysis for the control of biodiesel production are expensive, laborious, long and require skilled operators, the technical Infrared presents an economically cheaper that the techniques conventional, fast, simple operation, with low waste generation, easy adaptation to quantification production line. This was constructed curves of calibration multivariate employing the mid-infrared technique with Fourier transform and ATR coupled to direct quantitation of sample through correlation with conventional methodology. Curves developed for the quantification of important parameters for quality control biodiesel production were selected according to the importance for the production, amount of analyzes performed during a routine work and more long and expensive methodologies. The parameters work end were acid and phosphorous tenor for the treatment of oil, mono tenors, di, triacylglycerol and the total glycerol in the transesterification stage, and moisture tenor, glycerol and ashes in glycerin. The curves for quantification of acidity in oil show good correlation, precision and accuracy. The curve for phosphorus tenor in the feeding oil on treatment plant of oil proved effective, however the curves of phosphorus in the centrifugation steps and oil neutralized did not show good correlation, precision and accuracy, indicating the need for improvement to enable quality control of said parameter by infrared technique. The curves for quantification the tenor of mono, di, triacylglycerol and total glycerol in step transesterification did not show good correlation, precision and accuracy and need to be improved to enable the control of production. The curves to quantification the moistness tenor, ash and glycerol in glycerin showed good correlation, precision and accuracy allowing the use in quality control. The technique has proven feasible for the quality control of process production of biodiesel and glycerin purification, even the curves that no presented good correlation, precision and accuracy show the potential of the technique and after development can be used in quality control.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-25T04:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344693.pdf: 2453745 bytes, checksum: 99569ae63cd33a6b9dad5bfd76bd8435 (MD5) Previous issue date: 2016 / A redução magnesiotérmica da sílica é uma técnica alternativa de obtenção de silício metálico, através da reação da sílica com o magnésio metálico, produzindo óxido de magnésio e silício metálico, de acordo com a equação estequiométrica do processo: SiO2(s) + 2Mg(g) => 2MgO(s) + Si(s). Esta forma de redução revelou-se interessante pelo fato de consumir menos energia e não produzir efluentes gasosos, quando comparada com a redução carbotérmica, principal forma de obtenção do silício grau metalúrgico. Todavia o produto reacional formado é um pó que está física e ou quimicamente ligado, com cerca de 75% de óxido de magnésio e cerca de 25% de silício (além de outras espécies químicas de acordo com as condições de redução). Esta grande quantidade de MgO necessita ser separada do Si, para aproveitamento na indústria mundial. De acordo com a literatura a lixiviação ácida é uma técnica eficaz e bem sedimentada, empregada na solubilização de óxidos por um solvente ácido, como no caso específico do MgO por HCl, objetivando a concentração da espécie que se quer obter, neste caso o Si. Utilizou-se nesta dissertação um planejamento experimental fatorial para estudar o efeito da variação dos seguintes fatores: concentração (ácido clorídrico (HCl) em concentrações de 1, 2 e 3M), temperatura (50, 65 e 80ºC) e tempo (60, 90 e 120 min), com o intuito de obter silício metálico com purezas superiores a 94%, em uma única etapa. Além da lixiviação ácida, o material foi submetido a técnicas de caracterização (pó original e lixiviado) para conhecer suas características e quais os efeitos promovidos pela lixiviação. Os resultados foram comparados com outros estudos e especificamente o grau de pureza após a lixívia foi inter-relacionado com tabelas referenciais de silício metalúrgico e silício grau solar. As técnicas utilizadas na caracterização do material foram: determinação de fases mineralógicas por difração de Raios X, determinação da morfologia através da microscopia eletrônica de varredura ? MEV, distribuição do tamanho de partículas a laser, determinação da área superficial e volume de poros por BET e análise química elementar por espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente ? ICP OES. Essas técnicas provaram que o material original em pó (denominado redução 26) é composto por silício metálico, óxido de magnésio e tungstênio, não foram encontrados picos referentes a sílica e ou fosterita. O pó possui morfologia com tendência a esfericidade, em uma faixa de distribuição de tamanho de partículas entre 0,04 a 110 µm, possui área superficial total de poros de 1,5061 m2 g-1 e uma distribuição de poros(78%) entre 22 a 174 Å, podendo o mesmo ser considerado como um pó mesoporoso. Após os tratamentos verificou-se que a concentração é o principal fator que influi na lixiviação, havendo pequenos efeitos negativos combinados dos fatores temperatura e tempo, e efeitos positivos em menor proporção de todos os fatores combinados. Especificamente as lixívias com concentração de 1M de HCl, em todas das temperaturas e tempos não ultrapassaram 40% de fração lixiviada, evidenciando carência de reagente HCl. Com concentrações de 2M de HCl a conversão de MgO chegou no máximo a 52% de fração lixiviada, todavia com concentrações de 3M chegou-se a 76% de conversão, isto é, 99,66% de MgO extraído, resultado superior ao encontrado na literatura, em uma única etapa de lixiviação e com o mesmo material.<br> / Abstract : The magnesiotérmica reduction of silica is an alternative technique for obtaining metallic silicon by reaction of the silica with metallic magnesium to produce magnesium oxide and silicon metal, according to the procedure stoichiometric equation: SiO2 (s) + 2Mg (g) -> 2MgO (s) + Si (s). This way of reducing proved interesting because of consuming less power and does not produce emissions, when compared with the carbothermal reduction of the main form to obtain metallurgical grade silicon. However, the reaction product formed is a powder that is physically and or chemically bound with about 75% MgO and about 25% silicon metal (in addition to other chemical species under reducing conditions). This large amount of MgO needs to be separated from Si, for use in the global industry. According to the literature acid leaching is an effective and well sedimented technique employed in solubilizing oxides by an acid solvent, as in the specific case of MgO, aiming at concentration of the species to be obtained in this case Si. It was used in this work factorial experimental design to study the effect of varying the following factors: concentration (HCl hydrochloric acid at concentrations of 1, 2 and 3M), temperature (50, 65 and 80 ° C) and time (60, 90 and 120 min), in order to obtain metallic silicon with purities greater than 94% by one step. In the acid leaching, the material was subjected to characterization techniques (original and powder leached) to know their characteristics and which effects caused by leaching. The results were compared with the literature and specifically the purity after the leach was interrelated with reference tables metallurgical silicon and solar grade silicon. The techniques used in the characterization of the material were: determination of mineralogical phases by X-ray diffraction, determination of morphology by scanning electron microscopy - SEM, the laser particle size distribution, determination of surface area and pore volume by BET and elemental chemical analysis by atomic emission spectrometry by inductively coupled plasma - ICP OES. These techniques have proved that the powder material (called reduction 26) consists of silicon metal, magnesium oxide and tungsten were not found concerning peaks and silica or fosterita. The powder morphology has a tendency to sphericity, in a particle size distribution range of 0.04 to 110 micrometres has total surface area of pores of 1.5061 m 2 g -1 and a pore distribution (78%) of 22-174 Å, it may be considered as a mesoporous powder. After the treatments it was found that the concentration is the main effect of leaching within the specified levels, with little adverse effect ofcombined temperature and time, and positive effects in a smaller proportion of all factors combined. Specifically the lye with a concentration of 1 M HCl in all temperatures and times did not exceed 40% of leached fraction, suggesting lack of HCl reagent. HCl 2M concentrations converting MgO already reached 52% of leached fraction, however 3M concentrations was reached at 76% conversion, ie 99.66% of MgO extracted, higher than that found in the literature.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-25T04:07:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344692.pdf: 4722854 bytes, checksum: 837a05e683ec69442fa8e6721d1ae5c5 (MD5) Previous issue date: 2016 / O processo de secagem na indústria cerâmica visa a retirada de água da peça antes que esta prossiga para a fase da queima. Nas plantas de grande e médio porte, a etapa de secagem ocorre em regime convectivo em secadores túnel em contracorrente. Neste tipo de secador, tijolo e ar entram em vértices contrários e escoam em diferentes sentidos. A modelagem deste processo considerou os fenômenos de transferência de quantidade de movimento no ar de secagem e a transferência de calor e de massa entre o ar de secagem e o meio poroso. Doze estudos de caso foram simulados variando parâmetros de temperatura e de velocidade do ar de secagem e tempo de residência do tijolo no secador. Com os resultados espera-se que seja possível fornecer ao produtor subsídios teóricos de modo a se melhorar a produção, com um produto de maior qualidade e com menos energia gasta durante a secagem. Os resultados indicaram que um aumento na velocidade de entrada do ar de secagem leva a maiores valores médios dos coeficientes de transferência convectiva e taxas de secagem. Para maiores velocidades, os gradientes internos residuais calculados apresentavam os menores valores. Contudo, a eficiência no uso da energia é menor quanto maior for a velocidade de entrada do ar. Já o aumento da temperatura do ar de secagem causa a elevação dos coeficientes de transferência convectiva, aumento das taxas de secagem e da eficiência no consumo de energia e uma redução nos gradientes residuais. A redução do tempo de residência do tijolo dentro do secador reduz o tempo total demandado pela secagem, levando a um menor gasto de combustível. Nestes estudos de caso, as taxas de secagem e os coeficientes de transferência convectiva são baixos se comparados a outros estudos de caso com mesma velocidade de entrada do ar de secagem. Os maiores gradientes residuais de temperatura e umidade foram encontrados nestes estudos de caso. Para velocidades de 0,2 m s-1 obteve-se os maiores valores de eficiência térmica, mas também se obtiveram os maiores valores de gradientes residuais e em alguns estudos de caso o produto final da secagem apresentava uma quantidade maior de umidade do que o desejado. A elevação da temperatura do ar de secagem combinada com um ar entrando com velocidade de 0,5 m s-1 apresentou os melhores resultados combinados de eficiência térmica e gradientes residuais.<br> / Abstract : Drying process in the ceramics industry aims to remove water from the brick before it goes to the firing phase. In medium to big industries, drying phase occurs in convective regime in horizontal tunnel dryers of countercurrent type. In this type of operation, the drying air in contact with the brick becomes hotter as it approaches the outlet of the dryer, which is the entry point of drying air. Modelling for this process took into consideration momentum transfer in the drying air and heat and mass transfer between air and porous medium. Twelve simulations were made taking varying parameters such as drying air inlet velocity and temperature as well as the movement of the brick inside the tunnel. With the results, this work aims to give to manufacturers the theoretical knowledge of how to increase thermal energy consumption efficiency as well as an increase of the production. Results have indicated that increasing the drying air inlet velocity results in the increase of drying rates, convective transfer coefficients and lower residual gradients of temperature and moisture, for higher velocities the thermal energy consumption efficiency is lower. Rising drying air temperature leads to increasing convective transfer coefficients, drying rates and thermal energy consumption efficiency, and decreases the residual gradients. Increasing the displacement velocity of the brick leads to a lower time for the drying, but also lower are the values calculated for convective transfer coefficients, drying rates and thermal efficiency and it also leads to the highest calculated values for the residual gradients. For a drying air inlet velocity of 0,2 m s-1 the biggest values of thermal efficiency were calculated, but also biggest were the residual gradients and for some simulations the final moisture content were higher than expected, indicating a non-complete drying. Elevating the drying air temperature combined with drying air inlet velocity of 0,5 m s-1 the best results for residual gradients and thermal efficiency.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:18:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345243.pdf: 1969441 bytes, checksum: 8b074c9d01828dc2d1d4028d7ad14054 (MD5) Previous issue date: 2016 / Um dos desafios da indústria têxtil é a remoção de corantes dos efluentes, considerando que muitos são recalcitrantes ao tratamento biológico. A biodegradação de corantes por lodo ativado possui algumas limitações, incluindo a complexidade da cadeia do corante. O biofilme, formado pelo aglomerado de células que crescem e se desenvolvem sobre um suporte, possui uma estrutura de células que faz com que a biodegradação seja potencializada, pois na sua espessura é criado um ambiente com gradiente de oxigênio possibilitando simultaneamente os metabolismos anaeróbio e aeróbio dos microrganismos, bem como a adsorção do componente a ser degradado e tornando-o disponível para a ação bacteriana. Neste trabalho estudou-se a biodegradação do corante, tipo RR141, por biofilme formado em suporte nutricional. O material utilizado para suporte do biofilme foi o adsorvente obtido da pirólise do lodo ativado biológico excedente do tratamento de efluentes da indústria têxtil, utilizando assim um subproduto da própria indústria visando uma otimização econômica para o suporte. Os nutrientes selecionados para a impregnação, e consequente formação do suporte nutricional, foram baseados na presença em meios de cultura basais para o desenvolvimento de microrganismos, sendo os que aparecem em maior concentração sendo eles o nitrogênio, fósforo e potássio. O objetivo da impregnação com nutrientes é obter uma superfície onde os microrganismos, provenientes de lodo ativado, possuam maior afinidade, facilitando assim a adesão e formação do biofilme. Primeiramente foram testados nutrientes de baixa complexidade como cloreto de amônio e nitrato de sódio, para nitrogênio e para fósforo e potássio utilizou-se os compostos KH2PO4 e K2HPO4. Através do planejamento fatorial, pode-se concluir que o fator mais significativo foi o nutriente nitrogênio. O suporte, sem ativação ácida, impregnado com cloreto de amônio e fosfato dipotássio apresentou a melhor biodegradação do corante, com percentual de remoção de 62,54%. A partir do conhecimento da significância do nutriente nitrogênio, estudou-se também compostos mais complexos, além do cloreto de amônio, como Ureia e Peptona. Para este caso, a ureia apresentou o biofilme com melhor desempenho de biodegradação (78,8%), pouca diferença quanto ao resultado da peptona (70%); considerando que a peptona é um nutriente complexo e com custo elevado, recomenda-se a ureia como o melhor resultado.<br> / Abstract : The textile effluent is a challenge for the industries employing the dyeing as finishing process of fabrics. The dyes added, the great majority of synthetic origin, remain in the dye bath and the effluent must be treated to remove these compounds before the final destination. Many studies have been developed to minimize the impacts of this pollutant in the environment, and produce more efficient processes. The biodegradation of dyes by activated sludge has some limitations including the complexity of the dye chain. The biofilm formed by a cluster of cells which grow and develop on a support, has a cell structure that promotes the biodegradation since in the thickness it is created an atmosphere with an oxygen gradient enabling the aerobic and anaerobic metabolism of microorganisms, as well as the component adsorbing to be degraded making it available. The aim of this work is to study the biodegradation of the dye RR141 type, using the biofilm formed in nutritional support. The material used for support of biofilm was obtained from the pyrolysis of the activated coal obtained from sludge of biological treatment of textile effluents. The pre-impregnated support with nutrient compounds that supplies nitrogen, potassium and phosphorus, makes the microorganisms present in activated sludge are attracted to the surface and form a biofilm denser and more power degradation. First they were tested with low complexity nutrients such as ammonium chloride and Sodium Nitrate to Nitrogen and to phosphorus and potassium it was used KH2PO4 and K2HPO4 compounds. Through factorial planning, it can be concluded that the most significant factor was the nitrogen nutrient. The support, without acid activation, impregnated with ammonium chloride and dipotassium phosphate showed the best biodegradation of the dye, with 62.54% removal percentage. From the knowledge of the nitrogen nutrient significance, more complex compounds besides ammonium chloride, such as Urea and Peptone, were also studied. In this case, urea had the best biodegradation performance (78.8%), with little difference in the peptone result (70%), considering that peptone is a complex nutrient and with high cost, it is recommended to Urea as the best result.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345242.pdf: 3150980 bytes, checksum: c9767d9e70627c19aef5bb6c0f831810 (MD5) Previous issue date: 2016 / Os filtros solares são classificados em filtros químicos ou orgânicos, constituídos por moléculas orgânicas, e filtros físicos ou inorgânicos, compostos por partículas de óxidos metálicos (TiO2 e ZnO). Filtros físicos possuem um baixo potencial alergênico, sendo especialmente importantes para formulações de produtos infantis, produtos para uso diário e para indivíduos com peles sensíveis. Possuem, entretanto, a capacidade de gerar radicais livres e espécies reativas de oxigênio (ROS) durante exposição à radiação UV, que quando em excesso são prejudiciais ao organismo. Além disso, partículas muito grandes são cosmeticamente inaceitáveis pelo fato de serem opacas e formarem um filme muito esbranquiçado. Visando atender aos requisitos que o mercado consumidor exige no que tange à estética e à segurança dos produtos cosméticos, este trabalho propõe a utilização de um filtro físico nanoparticulado e protegido por um material polimérico - de forma a diminuir a geração de radicais durante a exposição à radiação UV. Para isso, realizou-se a encapsulação de nanopartículas de ZnO (NPs-ZnO) em nanopartículas poliméricas pelo método de polimerização em miniemulsão. As NPs-ZnO tiveram a superfície modificada com 3-trimetoxisilil propil metacrilato (MPS) e foram encapsuladas com o copolímero poli(estireno-co-metacrilato de metila) e com os respectivos homopolímeros, poli(metacrilato de metila) e poliestireno, adicionando até 20% de NPs-ZnO na fase polimérica. Também foram encapsuladas NPs-ZnO juntamente com um composto orgânico utilizado como filtro solar químico, octocrileno, para aumentar o fator de proteção solar (FPS) do látex produzido. Pelas imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), pode-se observar a encapsulação das NPs-ZnO/MPS em nanopartículas de poli(estireno-co-metacrilato de metila) e nanopartículas de poliestireno, que também foram comprovadas pelas análises de Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Difração de Raio X (DRX). Pelo espectro de Reflectância Difusa confirmou-se que as NPs-ZnO/MPS mesmo encapsuladas continuam absorvendo radiação UV abaixo de 380 nm. O tamanho médio final das nanopartículas medido por Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS) ficou na faixa de 160-270 nm e os látexes permaneceram estáveis após 30 dias. A análise de fotorreatividade mostrou que a atividade fotocatalítica das NPs-ZnO é reduzida substancialmente quando estas NPs são encapsuladas, diminuindo a geração de radicais livres. Nas análises de MET, DRX e Reflectância Difusa, do látex obtido com o filtro orgânico octocrileno, observou-se a encapsulação das NPs-ZnO, e pelas análises de FTIR comprovou-se a incorporação do octocrileno nas nanopartículas poliméricas. Os resultados das análises de permeabilidade cutânea mostraram que provavelmente não houve permeação das nanopartículas contidas na amostra analisada. Portanto, a técnica de encapsulação por polimerização em miniemulsão mostrou-se como uma técnica vantajosa por permitir a encapsulação simultânea de filtros físico e químico, em uma única etapa, durante a reação de polimerização. E as nanopartículas poliméricas produzidas contendo NPs-ZnO e octocrileno possuem propriedades muito interessantes para aplicações de proteção solar.<br> / Abstract : Sunscreens are classified in chemical sunscreens, i.e. those that present organic molecules in their composition, and in physical sunscreens, i.e. those that present metal oxides (TiO2 and ZnO) in their composition. Physical sunscreens present low allergenic potential, therefore being especially important in products for children, for daily use and for people with sensitive skin. However, large oxide particles are cosmetically undesired due to their opacity and the formation of a whitish film. In addition, these oxides can generate free-radicals and reactive oxygen species (ROS) under UV light which, in excess, are prejudicial to the organism. In order to satisfy the consumer market requisites, this work proposes the encapsulation of ZnO inorganic nanoparticles in polymeric shell, through miniemulsion polymerization technique. ZnO-NPs had their surface modified with MPS (3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate) and the polymerization was carried out in ways to obtain poly(styrene-co-methyl methacrylate), PMMA only and also PS only. Polymerizations were carried out with a weight percentage of ZnO-NPs up to 20%. Furthermore, ZnO-NPs/MPS were encapsulated together with a chemical compound, namely octocrylene, within the poly(styrene-co-methyl methacrylate) nanoparticles in order to enhance the sun protection factor (SPF) of the final product. the encapsulationof ZnO-NPs/MPS in the poly(styrene-co-methyl methacrylate) nanoparticles and in the PS nanoparticles was observed by Transmission Electron Microscopy (MET). These results were further confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-Ray Diffraction (XRD), which have clearly shown the presence of the inorganic material within the polymeric matrix. Analysis of diffuse reflectance spectroscopy confirmed that, even after encapsulation, the ZnO nanoparticles absorb UV radiation in wavelengths lower than 380 nm. The average particles sizes measured by Dynamic Light Scattering (DLS) was around 160-270 nm. The lattices remained stable after 30 days. The photocatalytic activity of ZnO-NPs was greatly reduced after encapsulation, resulting in a smaller amount of free radicals generated. In addition, the results observed by TEM, XRD and diffuse reflectance spectroscopy analyses showed that is also possible to encapsulate octocrylene together with ZnO-NPs within the polymeric nanoparticles; and FTIR spectroscopy confirmed the incorporation of octocrylene to the polymeric matrix. The results of skin permeability studies indicated no signs of nanoparticles permeation through the tissue. Polymeric nanoparticles produced containing ZnO-NPs and octocrylene possess interesting properties for sunscreen applications. Furthermore, the encapsulation of active compounds through miniemulsion polymerization technique is advantageous for permitting the simultaneous encapsulation of physical and chemical sunscreen agents during the polymerization reaction in a single step.

CARMO, F. R. do. Modelagem do comportamento de fases e propriedades volumétricas dos fluidos de reservatório de petróleo utilizando equações de estado cúbicas e não-cúbicas. 2012. 123 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-31T17:51:21Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_frdocarmo.pdf: 3483384 bytes, checksum: bba1f7d8168f52ff75cefb0ad0c31abf (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-11-01T17:12:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_frdocarmo.pdf: 3483384 bytes, checksum: bba1f7d8168f52ff75cefb0ad0c31abf (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-01T17:12:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_frdocarmo.pdf: 3483384 bytes, checksum: bba1f7d8168f52ff75cefb0ad0c31abf (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Reservoir simulators are widely used in petroleum engineering projects. The simulators of compositional type using equations of state (EOS’s) for calculate various properties of petroleum fluids, as such the density of oil phase, the compressibility factor of gas phase, the saturation pressure, etc. In this work was studied the predictive capacity of three EOS’s, two cubic and widely used in reservoir simulators (Soave- Redlich-Kwong and Peng-Robinson) and a non-cubic EOS, that has had notoriety and comes of statistical mechanics, the Perturbed Chain – Statistical Association Fluid Theory (PC-SAFT). Several data from literature were collected and modeled with these EOS’s. A simulator in object-oriented language (Delphi 7®) for calculations of liquid-vapor equilibrium and volumetric properties of petroleum fluids was developed during this work. The EOS’s present good results for some properties, such as relative volume,compressibility factor and oil density. Even the PC-SAFT EOS present similar results when compared with other EOS’s studied, much can be still improved in this equation for applications in reservoir simulators, since it contain few studies on this type of application. / Simuladores de reservatórios são amplamente utilizados em projetos de Engenharia de Petróleo. Os simuladores do tipo composicional utilizam Equações de Estado (EdE’s) para o cálculo de diversas propriedades dos fluidos petrolíferos, como a densidade da fase oleosa, o fator de compressibilidade da fase gasosa, a pressão de saturação, dentre outras. No presente trabalho estudou-se a capacidade preditiva de três equações de estado (EdE’s): duas cúbicas, e amplamente utilizadas em simuladores de reservatórios (Soave-Redlich-Kwong e Peng-Robinson), e uma não-cúbica, que vem ganhando notoriedade no meio científico e é oriunda da mecânica estatística, a EdE Perturbed Chain – Statistical Association Fluid Theory (PC-SAFT). Diversos dados da literatura foram coletados e modelados pelas EdE’s selecionadas. Durante o trabalho desenvolveu-se um simulador em linguagem orientado ao objeto (Delphi 7®) para cálculos de equilíbrio líquido-vapor e de propriedades volumétricas de fluidos petrolíferos. As EdE’s apresentaram bons resultados para propriedades como o volume relativo, fator de compressibilidade e a densidade do óleo. Porém não apresentaram resultados consideráveis para a pressão de saturação, razão gás-óleo e fator-volume de formação do óleo. Mesmo a EdE PC-SAFT apresentando resultados similares aos das outras EdE’s estudadas, muito ainda pode ser melhorado para esta equação na aplicação em simuladores de reservatórios, pois a mesma apresenta poucos estudos neste tipo de aplicação.

RODRIGUES, D. C. Influência de amido de mandioca e cera de carnaúba sobre as propriedades físicas de filme à base de goma de cajueiro. 2012. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-11-23T11:23:39Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_dcrodrigues.pdf: 3334490 bytes, checksum: 79b0c0efa3c77474da8ec5608bbb1185 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-11-23T13:58:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_dcrodrigues.pdf: 3334490 bytes, checksum: 79b0c0efa3c77474da8ec5608bbb1185 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-23T13:58:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_dcrodrigues.pdf: 3334490 bytes, checksum: 79b0c0efa3c77474da8ec5608bbb1185 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / The search for new packaging materials to keep or even improve food quality, at the same time reducing generation of nonbiodegradable waste, has motivated the exploitation of edible and/or biodegradable materials based on renewable resources. Film formation requires the presence of a component which forms a continuous and cohesive matrix. Starch has such a property and, being abundant and relatively cheap, is an interesting material for film formation. Cashew tree gum is a complex polysaccharide whose film forming properties are still poorly exploited. Polysaccharides such as starch and cashew tree gum, due to their high polarity, have good barrier to oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2), but high water vapor permeability. The incorporation of hydrophobic components such as waxes to polysaccharide-based films improves their barrier to water vapor. The main objective of this study was to develop composite edible films based on starch, cashew tree gum and carnauba wax. A mixture (simplex centroid) design generated 10 treatments with the following proportions (on a weight basis): starch, 15 to 30%; cashew tree gum, 75 to 85%; and carnauba wax, 0 to 15%. In order to check the temperature used is sufficient had occurred to starch gelatinization, one ray diffraction analysis - x (X-DR) were performed. The film characterization was based on the following analyses: tensile properties (tensile strength - TS, elongation at break - EB, elastic modulus- EM), opacity (OP), water solubility (SOL), water vapor permeability (WVP) and glass transition temperature (Tg). The relative starch:cashew tree gum proportions did not significantly affect the overall film properties. Incorporation of carnauba wax reduced water solubility and water vapor permeability, since it decreased the hydrophilic content of the films. On the other hand, carnauba wax increased the film opacity and reduced their tensile strength and elastic modulus. For elongation at break, the influence of carnauba wax was the opposite, i.e., the property was favored by the wax. The presence of wax in the film promoted the onset of endothermic peaks in the curve of heat flow. However, the films without hydrophobic content, endothermic peaks were not observed, thus we can conclude that there was an interaction between the materials used. / A busca por novos materiais de embalagem com o propósito de manter ou melhorar a qualidade dos alimentos e, ao mesmo tempo, reduzir a geração de lixo não biodegradável, temVencorajado a exploração de materiais comestíveis e/ou biodegradáveis à base de recursos renováveis. A formação de filmes exige a presença de um material que forme uma matriz contínua e coesa. O amido possui tal propriedade e, por ser abundante e de baixo custo, é uma matéria-prima interessante para produção dos filmes. A goma de cajueiro é um polissacarídeo complexo, de propriedades filmogênicas ainda pouco exploradas. Polissacarídeos, como amido e goma de cajueiro, por sua alta polaridade, têm boa barreira a oxigênio (O2) e dióxido de carbono (CO2), mas têm alta permeabilidade a vapor de água. A incorporação de componentes hidrofóbicos, como ceras, a filmes de polissacarídeos melhora a barreira ao vapor de água. O principal objetivo do estudo foi desenvolver filmes comestíveis compósitos à base de amido, goma de cajueiro e cera de carnaúba. Foram obtidos 10 tratamentos por meio de um delineamento de misturas (centroide simplex) com as seguintes proporções mássicas: amido, 15 - 30%; goma de cajueiro, 75 - 85%; e cera de carnaúba, 0 - 15%. Com intuito de verificar se a temperatura utilizada seria suficiente para que ocorresse a gelatinização do amido, uma análise de difração de raio - x (DR-X) foi realizada. A caracterização dos filmes foi realizada por meio das seguintes análises; propriedades mecânicas (resistência à tração - TR, elongação na ruptura - ER, módulo elástico - ME), opacidade (OP), solubilidade em água (SOL), permeabilidade ao vapor de água (PVA) e temperatura de transição vítrea (Tg). A DR-X comprovou que a temperatura de gelatinização utilizada foi suficiente para provocar a ruptura dos grânulos de amido. As proporções relativas de amido e goma de cajueiro não afetaram muito as propriedades dos filmes formados. A incorporação de cera de carnaúba, por minimizar o teor hidrofílico da matriz filmogênica, reduziu a solubilidade em água e a permeabilidade ao vapor de água. Por outro lado, a cera de carnaúba aumentou a opacidade dos filmes, e reduziu a resistência à tração e o módulo elástico. Para a elongação na ruptura o comportamento foi oposto, ou seja, a cera de carnaúba favoreceu a elongação. A presença de cera nos filmes promoveu o aparecimento de picos endotérmicos na curva de fluxo de calor. Entretanto, nos filmes, sem o conteúdo hidrofóbico, picos endotérmicos não foram observados, com isto pode-se concluir que houve uma interação entre os materiais utilizados.

FREITAS, M. F. M. de. Produção de β-galactosidase por Kluyveromyces lactis NRRL Y1564 em soro de leite e imobilização em quitosana. 2013. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-04-29T13:54:25Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_mfmdefreitas.pdf: 789302 bytes, checksum: 2471460e7196f0f3ab7fd34a98ff8396 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-04-29T17:50:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_mfmdefreitas.pdf: 789302 bytes, checksum: 2471460e7196f0f3ab7fd34a98ff8396 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-29T17:50:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_mfmdefreitas.pdf: 789302 bytes, checksum: 2471460e7196f0f3ab7fd34a98ff8396 (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / In this work, the enzyme β-galactosidase which catalyzes the hydrolysis of lactose to glucose and galactose, was produced by cultivating the micro-organism Kluyveromyces lactis NRRL Y1564 in whey supplemented with yeast extract. The enzyme is an intracellular metabolite, the release enzyme is very important, therefore were studied various chemical and mechanical methods of extraction and stirring with glass beads, sonication, addition of ethanol and toluene, noting also their effects on enzymatic activity. Subsequently, trials were carried out to study the influence of temperature (30, 34, 37 and 40 ° C) in the production of the enzyme from the cheese whey. In the enzyme extraction, using glass beads by a vórtex was more efficient method compared to others evaluated. The enzyme not presented inhibited or denatured when incubated with ethanol, toluene or ethanol-toluene. The optimum temperature for enzyme production by K. lactis NRRL Y1564 was 30 °C with enzymatic activity of 4418.37 U/g of cells at 12 h of fermentation. The enzyme produced was immobilized on chitosan 2.0% w/v. Different activation protocols using glutaraldehyde, epichlorohydrin or glycidol were evaluated. Was also studied, the contact time the enzyme-carrier (3, 5, and 10 hours) to obtain a biocatalyst to produce high yield, recovered activity and half-life in order to hydrolysis of lactose in batch reactor and fixed bed. The influence of temperature and pH on the hydrolysis of lactose was evaluated using as substrate a synthetic solution (lactose 5.0% (w/v) in potassium phosphate buffer 100 mM with 0.1 mM MnCl2) and skimmed milk containing 4.3% w/v lactose. The support shows better results in the parameters of immobilization was chitosan 2% actived with glutaraldehyde and contact time of 5 hours. The biocatalyst produced in this study showed a stability factor of 17.37 and a storage stability of 100% when stored at 4 °C for 90 days. Temperature optimum hydrolysis of lactose was 40 °C and the optimal pH 7.0. The conversion of lactose to 40 °C for this derivative (3.0 U/g) was on average 53% in 10 cycles (consecutive batches). In batch reactor, the conversion to glucose by the hydrolysis of lactose using synthetic solution was approximately 86% for the soluble enzyme (3.8 U/mL) and 83% of the immobilized enzyme (3.8 U/g). The conversion obtained in the hydrolysis of skim milk was 17% for the soluble enzyme and 20% for the immobilized enzyme. / Neste trabalho, a enzima β-galactosidase, que catalisa a hidrólise da lactose em glicose e galactose, foi produzida pelo cultivo do micro-organismo Kluyveromyces lactis NRRL Y1564 em soro de leite suplementado com extrato de levedura. A enzima é um metabólito intracelular, sendo a liberação da enzima para o meio uma condição essencial, por isso estudaram-se diferentes métodos químicos e mecânicos de extração como, agitação com pérolas de vidro, ruptura em ultrassom com pérolas de vidro, adição de etanol e tolueno, observando também, seus efeitos na atividade enzimática. Posteriormente, realizaram-se ensaios para estudar a influência da temperatura (30, 34, 37 e 40 °C) na produção da enzima a partir do soro de queijo. Na extração da enzima, o uso de esferas de vidro em vórtex foi o método mais eficiente quando comparado com os outros avaliados. A enzima, não sofreu inibição ou desnaturação quando incubadas com etanol, tolueno ou etanol-tolueno. A temperatura ótima de produção da enzima por K. lactis NRRL Y1564 foi 30 °C, com atividade enzimática de 4418,37 U/g de células em 12 h de fermentação. A enzima produzida foi imobilizada em quitosana 2,0% m/v. Diferentes protocolos de ativação usando glutaraldeído, epicloridrina ou glicidol foram avaliados. Estudou-se também, o tempo de contato enzima-suporte (3, 5 e 10 horas) a fim de se obter um biocatalisador que apresentasse alto rendimento, atividade recuperada e tempo de meia-vida, visando a hidrólise da lactose em reator batelada e leito fixo. A influência da temperatura e do pH na hidrólise da lactose foi avaliada, usando como substrato uma solução sintética (lactose 5,0% (m/v) e leite desnatado, contendo 4,3% m/v de lactose. O suporte que apresentou melhores resultados nos parâmetros de imobilização foi a quitosana 2% reticulada com glutaraldeído no tempo de imobilização de 5 horas. O biocatalisador produzido nesse estudo apresentou um fator de estabilidade de 17,37 vezes maior que a enzima solúvel, com uma estabilidade de armazenamento de 100% quando armazenada a 4 °C por 90 dias. A temperatura ótima de hidrólise da lactose foi de 40 °C e o pH ótimo foi 7,0 . A conversão da lactose a 40 °C para este derivado (3,0 U/g) foi em média 53% em 10 ciclos (bateladas consecutivas). Em reator batelada, a conversão em glicose a partir da hidrólise da lactose, usando solução sintética, foi aproximadamente 86 % para a enzima solúvel (3,8 U/mL) e 83 % para a enzima imobilizada (3,8 U/g). A conversão obtida na hidrólise do leite desnatado foi de 17 % para a enzima solúvel e 20 % para a enzima imobilizada.