O presente trabalho mostra a investigação da influência da temperatura sobre a absorção de SO2 por calcários na combustão de carvão mineral em reator de leito fluidizado atmosférico. Introduz-se bateladas de carvão no reator fluidizado com ar pré-aquecido a temperaturas entre 700 e 900ºC, e a combustão se desenvolve produzindo gases contendo SO2. Bateladas de calcário são injetadas para absorção do SO2. Considera-se duas situações distintas: injeção simultânea de carvão e calcário e injeção defasada. Na primeira situação investiga-se sulfatação direta, enquanto na segunda estuda-se sulfatação com o calcário previamente calcinado. Utiliza-se um carvão energético CE4500 procedente de Criciúma-SC, e dois tipos de calcário : um calcítico procedente de Itaú-MG, outro dolomítico de Ipeúna-SP. Os resultados mostram absorção de SO2 mais eficiente quando os calcários são previamente calcinados. As máximas conversões são observadas em temperaturas em torno de 800ºC. / This work shows the investigation about the influence of temperature on the absorption of SO2 by limestones in atmospheric bubbling fluidized bed combustion of mineral coal. Batches of coal are introduced into the reactor fluidized by air pre-heated at temperatures between 700 and 900ºC, and the combustion develops producing gases containing SO2. Batches of limestone are injected for sulfur absorption. Two distinct situations are considered: simultaneous and non-simultaneous injection of coal and limestone. In the first situation direct sulfation is investigated, while in the second situation sulfation is carried out by pre-calcined limestone. A CE4500 energetic coal from Criciúma-SC is used, alongside with two types of limestone : a calcitic limestone from Itaú-MG, and a dolomite from Ipeúna-SP. The results show that tha absorption of SO2 is more efficient for limestones previously calcined. The maximum conversions were observed for temperatures around 800ºC.

A aglomeração de partículas é um processo muito usado na indústria, que permite melhorar as propriedades de instantaneização de produtos em pó sem alterar suas características nutricionais e sensoriais. O objetivo deste trabalho foi realizar o processo de aglomeração de partículas de farinha de banana verde com alto conteúdo de amido resistente, usando um leito fluidizado pulsado avaliando seu efeito sobre as características finais da farinha, para ser usada como ingrediente funcional na melhora do índice glicêmico e níveis de insulina plasmática no sangue. A matéria prima usada foi farinha de banana verde com alto conteúdo de amido resistente e um leito fluidizado, constituído com um sistema de pulsação proporcionado por uma válvula de esfera, trabalhando à frequência de 600 rpm. Solução de alginato de sódio (5 g/100 g, a 35°C) foi usada como agente ligante na atomização a uma vazão de 3,0 mL/min. As condições de processamento como temperatura, pressão, vazão de ar, e tempo total de processo, foram mantidas em 95°C, 1,0 bar, 0,3 m/s, 50 min., para amostras de 400 g. Resultados após o processo de aglomeração indicam que houve uma diminuição do teor de umidade, aumento do diâmetro médio das partículas e do índice de fluidez, assim como elevada porosidade da partícula com forma irregular, características decorrentes de um produto aglomerado. A farinha aglomerada apresentou conteúdo de amido resistente de 53,95 ± 0,22 % em comparação a 57,49 ± 0,43 % na matéria prima. Pode-se concluir que o processo de aglomeração não alterou as propriedades funcionais da farinha de banana verde mantendo os níveis do AR, resultando na melhora das propriedades de instantaneização das partículas e dispersão em água. / The powder agglomeration process is widely used in food industry, due to increases the instant properties, rapidly dissolving in liquids without altering their nutritional and sensory characteristics. The aim of this study was to assess the particle agglomeration process of the green banana four (GBF) with high resistant starch (RS) content, using a pulsed fluidized bed and evaluating its effect on the final characteristics of flour, to be used as a functional ingredient in improving glycemic and plasma insulin levels in the blood. It was used samples of 400 g of GBF and a fluidized bed constituted with a pulsation system provided by a sphere valve, working at frequency of 600 rpm. Solution of sodium alginate (5 g/100 g, 35°C) was used as the binder in the spray at a rate of (3.0 mL/min). The processing conditions such as temperature, pressure, air flow and total process time were maintained at 95°C, 1.0 bar, 0,3 m/s and 50 min. As results, they were seen a reduction of moisture content, an increase of average particle diameter, high flowability and porosity with irregular shape, typical characteristics from an agglomerated product. The agglomerated flour has RS content of 53.95 ± 0.22 % in comparison to 57.49 ± 0.43 % to the original content. In conclusion, the agglomeration process did not affect the functional properties of green banana flour, maintaining levels of resistant starch, and results in an improvement in the instant properties of the particles and dispersibility in water.

Visando ampliar as rotas de produção de biodiesel, o objetivo deste trabalho foi utilizar uma tecnologia alternativa para a produção de biodiesel por via enzimática. Neste processo, células do fungo Mucor circinelloides URM 4182 foram cultivadas em meio apropriado, imobilizadas in situ em espuma de poliuretano e utilizadas diretamente como biocatalisador na síntese de ésteres de ácidos graxos em reações de transesterificação do óleo de coco usando etanol como agente acilante. O trabalho experimental foi desenvolvido em 4 etapas. Inicialmente, as propriedades bioquímicas do biocatalisador foram determinadas, incluindo valores ótimos de pH (7,3) e temperatura (40° C) e constantes cinéticas (Vmax= 610 U/g e Km= 263 mM). Na segunda etapa foram realizados testes utilizando reatores de tanque agitados operados em regime descontínuo confirmando a eficiência do M. circinelloides UMR 4182 para converter os ácidos graxos presentes no óleo de coco em ésteres correspondentes (rendimento de transesterificação da ordem de 96% em 144 horas). Com objetivo de aumentar a produtividade do sistema, na terceira etapa, estudos foram conduzidos em reator de leito fixo operando em fluxo contínuo empregando dois reatores (A e B) com diferentes relações geométricas altura/diâmetro (l/d=4,2 e l/d=14). Avaliou-se inicialmente no reator A o comportamento do sistema para substratos preparados em diferentes razões molares (1:6, 1:8 e 1:10 óleo/álcool). Comparativamente os rendimentos mais elevados (da ordem de 62%) foram obtidos para substratos preparados na razão molar de 1:8 (óleo/álcool), indicando a necessidade de investigar outros parâmetros do processo. A presença de caminhos preferenciais detectada visualmente no reator A pela injeção do corante lipossolúvel indicou limitações de transferência de massa, justificando a baixa conversão em ésteres de etila. Em seguida, mediante a avaliação da geometria dos reatores, foi selecionado o reator B (volume útil - 286 mL) para determinar a influencia do tempo espacial (60, 70 e 80 horas) no desempenho do processo utilizando a condição pré-estabelecida, etanol em excesso na razão molar 1:8 (óleo/etanol). O melhor desempenho do reator foi constatado para tempo espacial de 80h (vazão volumétrica = 0,06 mL.min-1). Nessa condição, 92,7 ??1,5% dos ácidos graxos presentes no óleo de coco foram convertidos nos ésteres de etila correspondentes, alcançando uma produtividade média de 51,0 ??1,4 mgéster.g-1meio.h-1 e fornecendo uma operação estável do sistema por 25 dias. As amostras purificadas apresentaram valores de viscosidade 5,14 mm2/s e teores residuais de monoglicerídeos (3,2 m/m%) e diglicerídeos (3,4 m/m%). Na quarta etapa foram realizados testes em reatores agitados operados em regime descontínuo na presença de solvente (terc-butanol e/ou líquido iônico), em diferentes proporções (10 - 50%). Os resultados foram comparados com a reação conduzida na ausência de solvente que apresentou baixa velocidade de reação e rendimento reduzido (44,5% em 6 dias de reação). Ambos os solventes aumentaram as conversões e velocidades de reação; no entanto, terc-butanol apresentou melhor desempenho em menor proporção (15%). Nessa condição, rendimentos da ordem de 96% foram alcançados em 96 horas, provavelmente devido à polaridade moderada e baixa viscosidade deste solvente que dilui o glicerol acumulado no suporte e melhora a transferência do substrato para o interior das células imobilizadas, impedindo a inibição da enzima por limitação da transferência de massa. De forma geral, os resultados foram promissores e demonstraram a potencialidade das células íntegras de M. circinelloides URM 4182 imobilizada em poliuretano para mediar a síntese de biodiesel em um reator de leito fixo em fluxo contínuo. / Aiming at expanding routes for biodiesel production, the goal of this work was to use an alternative technology for the production of biodiesel by enzymatic route. In this case, whole-cells from filamentous fungus Mucor circinelloides URM 4182 were growth in appropriate medium, simultaneously immobilized on low-cost support and used directly as a biocatalyst in the transesterification reactions of coconut oil using ethanol as the acylating agent. The experimental work was carried out in four steps. Initially, the biochemical properties of the immobilized biocatalyst were determined, including values for optimum pH (7.3) and temperature (40 °C) and kinetics parameters (Vmax 610 U/g and Km= 263 mM). Following this, tests were carried out in stirred batch reactors confirming the efficiency of M. circinelloides URM 4182 to produce biodiesel from coconut oil (96% in 144 hours). However, the low productivity attained motivated the replacement of the batch system for packed bed reactor operating under continuous flow using two reactor (A and B) having different geometric relations height/diameter (l/d = 4.2 and l/d = 14). Initially, the performance of the reactor A was assessed for substrates at different molar ratios (1:6, 1:8 and 1:10 oil/alcohol). Comparatively the best conversion (62%) was achieved for substrate at molar ratio of 1:8 (oil/alcohol); suggesting the need to investigate other process parameters to overcome such limitations. The presence of preferential paths visual detected for Reactor A by tracer assay indicated severe mass transfer limitations, justifying the low conversion attained in ethyl esters. Following this, Reactor B was selected to run the continuous experiments using substrate at pre-established condition (molar ratio oil/ethanol 1: 8) under different space times (60, 70, and 80 hours). Better reactor performance was found for space time of 80 h (volumetric flow = 0.06 mL min-1). In this condition, 92.7±1.5% of the fatty acids present in the coconut oil have been converted into the corresponding ethyl esters, reaching an average volumetric productivity of 51.0 ??1.4 mgester.g-1medium.h-1 with no significant reduction in the efficiency during 25 days. The purified samples presented values of 5.14 viscosity mm2/s and residual levels of monoglycerides (3.2 wt %) and diglycerides (3.4 wt%). In the fourth step, transesterification reactions were performed in stirred tank reactors in the presence of solvent (tert-butanol and/or Ionic Liquid) at different proportions (10-50%) in relation to the total weight oil and ethanol. The results were compared with the reaction carried out in the absence of solvent which has low reaction rate and reduced yield (44.5% in 6 days of reaction). Both solvents enhanced the transesterification yields and reaction rates; however tert-butanol showed better performance at lower proportion (15%). Under this condition, yields in the order of 96% were attained in 96 hours, probably due to the moderate polarity and lower viscosity of this solvent which dilutes the glycerol accumulated in support and improved the substrate transfer into the interior of the immobilized cells by preventing the enzyme inhibition by limitation of the mass transfer. Overall, the results were promising and showed the potential of whole-cells from M. circinelloides URM 4182 immobilized in polyurethane to mediate the synthesis of biodiesel in a continuous packed bed reactor.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor José Miguel Loureiro

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Dissertation submitted for obtain the degree of Doctor in Chemical Engineering, at the Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, under supervisory Dr. Alírio Egídio Rodrigues

Tese de doutoramento. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-11-01Bitstream added on 2014-08-13T18:01:37Z : No. of bitstreams: 1 000741253_20150101.pdf: 141727 bytes, checksum: bf2e02cb75454b0d8c9536e890144bde (MD5) Bitstreams deleted on 2015-01-05T11:00:41Z: 000741253_20150101.pdf,Bitstream added on 2015-01-05T11:01:44Z : No. of bitstreams: 1 000741253.pdf: 2376805 bytes, checksum: d8aaa4bb45713ee7c22ca08294c74e07 (MD5) / O leito fluidizado é uma importante operação unitária de grande interesse na indústria química, geração de energia, extração e refino do petróleo, entre outros. As muitas aplicações do leito fluidizado na indústria e a demanda constante de melhorias na eficiência do processo de fluidização, tem produzido um aumento no número de trabalhos envolvendo simulações numéricas do escoamento gás-sólido em leito fluidizado através de CFD. Na simulação numérica, ainda não existe consenso na seleção de um modelo de arrasto e na definição de um valor adequado para o coeficiente de restituição. Nesta tese investiga-se a influência de diferentes modelos de arrasto e do coeficiente de restituição; sobre a fluidodinâmica do escoamento gás-sólido em leito fluidizado, através de simulações numéricas. Para isto é usado um modelo baseado na abordagem Euleriana-Euleriana considerando um leito fluidizado bidimensional, o qual será resolvido usando o codigo livre MFIX. Para avaliar os modelos de arrasto, os resultados numéricos são validados por meio da determinação dos dados experimentais de Taghipour et al. (2005), o qual apresenta parâmetros de projeto de leito fluidizado, tais como a queda de pressão, expansão do leito, velocidade mínima de fluidização e distribuição das fases. Estudou-se também o efeito do coeficiente de restituição sobre a fluidodinâmica do escoamento, através do desenvolvimento de uma correlação em função da fração de vazio. Os resultados demonstram que o modelo de arrasto têm uma influência muito grande na determinação das variáveis de projeto de leito fluidizado. No estudo, um grupo de modelos representam adequadamente a fluidodinâmica, sendo que o modelo de arrasto de Gidaspow (1994) foi o que mais se aproximou aos resultados experimentais. Foram desenvolvidas simulações ... ( Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Fluidized bed is an important unit operation of great interest in petroleum, chemical, metallurgical and energy industries. The large number of applications of fluidized bed in the industry and constant demand for improvements in the efficiency of the fluidization process, has produced an increase in the number of studies involving numerical simulations of gas-solid flow in fluidized bed through CFD. In numerical simulation, there is not yet an agreement on the selection of a drag model and in defining a suitable value for the coefficient of restitution. The purpose of this work was to study the influence of different drag models and restitution coefficient on the hydrodynamics of gas-solid flow in fluidized-bed, through numerical simulations. It is used a model based on the Eulerian-Eulerian approach considering a two-dimensional fluidized bed, which will be resolved using the open source MFIX code. To evaluate drag models, numerical results will be validated through the determination of the experimental data of Taghipour et al. (2005), which presents fluidized bed design parameters, such as fluidization curve, bed expansion, minimum fluidization velocity and void fraction profiles. It was also studied the effect of restitution coefficient on the hydrodynamics, through the development of a correlation in function of void fraction. The results demonstrated that drag model have an great influence in fluidized bed design parameters determination. In this study, a group of models were able to represent adequately the hydrodynamics, however Gidaspow (1994) drag model was the most accurate to represent the experimental data. Simulations were carried out considering restitution coefficient as a function of void fraction and using Gidaspow (1994) drag model. The simulation results obtained was able to improve the prediction of void fraction profile

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/ Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-28T14:37:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-28T19:04:28Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-30T18:58:22Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-12-04T14:43:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-12-05T14:11:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Roberta Honorato Goria null (robertacgb@reitoria.unesp.br) on 2017-12-06T13:16:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 chaucanes_pam_me_ilha.pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-06T13:16:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 chaucanes_pam_me_ilha.pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) Previous issue date: 2017-10-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo mostra o funcionamento dos processos de oxidação de matéria orgânica junto com os processos simultâneos de nitrificação e desnitrificação (SND) dentro do reator aeróbio de leito fluidizado de tubos concêntricos com uma terceira câmara para gerar condições anóxicas (necessárias para garantir o processo de desnitrificação). O reator foi operado por um período de 140 dias, durante o qual a remoção de demanda química de oxigênio (DQO) e de nitrogênio total (NT), atingiu 80% e 44% respectivamente, para um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 3 horas. A configuração dos diâmetros dos tubos concêntricos resultou em diferentes relações de áreas e, portanto em diferentes vazões para cada câmara. Na operação do reator foram aplicadas duas relações de vazões alterando o nível de esgoto dentro do reator. Os efeitos destas relações de vazões, alterou a concentração de oxigênio dissolvido (OD) entre os compartimentos aeróbio e anóxico do reator e a relação C:N, as quais foram estudadas durante o funcionamento deste sistema. Os resultados indicaram que a relação de vazões 2(4,8: 3,8: 1 para as câmaras 1, 2 e 3, respectivamente) beneficiou as remoções de DQO e NT. A concentração de OD no compartimento aeróbio apresentou valores médios de 3,57 ± 1,24 mg.L -1 , e no topo da câmara 3, a concentração de OD foi de 1,41 ± 0,78 mg.L -1 . As relações C:N que apresentaram maiores eficiências de remoção de NT foram as superiores a 10, sendo a máxima remoção de T na relação C:N de 17. O tempo de retenção celular (TRC) alcançado no reator foi de 3,16 ± 3,07 dias. Neste trabalho de pesquisa foi concluído que a configuração de três câmaras concêntricas para o reator aeróbio de leito fluidizado beneficia a remoção de NT, tornando este reator uma alternativa para o tratamento de águas residuárias domésticas. / This study shows the operation of the organic matter oxidation processes together with the simultaneous processes of nitrification and denitrification (SND) inside the aerobic fluidized bed reactor of concentric tubes with a third chamber to generate anoxic conditions (necessary to guarantee the denitrification process). The reactor operated over a period of 140 days, during which chemical oxygen demand (COD) and total nitrogen (TN) removal reached 80% and 44% respectively, for a 3 hour hydraulic detention time (HDT). The configuration of the diameters of the concentric tubes resulted in different area ratios and therefore in different flow rates for each chamber. In the reactor operation were applied two flow ratios, altering the sewage level inside the reactor. The effects of these flow rates were changing the concentration of dissolved oxygen (DO) between the aerobic and anoxic compartments of the reactor and the C: N ratio, which was studied during the operation of this system. The results indicated that the ratio of flows 2 (4.8: 3.8: 1 for chambers 1, 2 e 3, respectively) benefited the COD and TN removal. The DO concentration in the aerobic compartment presented average values of 3.57 ± 1.24 mg.L-1 , and on top of chamber 3, the DO concentration was 1.41 ± 0.78 mg.L-1 . The C:N ratios that showed higher nitrogen removal efficiencies were higher than 10, with the maximum TN removal at the C:N ratio of 17. The cell retention time reached (CRT) in the reactor was 3.16 ± 3.07 days. In this research, was concluded that three concentric chambers configuration for the aerobic fluidized bed reactor benefits the TN removal, became this reactor an alternative in domestic wastewater treatment.