Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia experimental visando à produção de extrato seco padronizado de Bauhinia forficata Link. Um planejamento experimental de três fatores e três níveis tipo Box-Behnken e análise multi-resposta foram empregados na otimização do processo de extração. Dois processos distintos de secagem foram investigados: o processo leito de jorro e a secagem por nebulização (ou spray-drying). O objetivo foi avaliar a viabilidade e desempenho de ambos secadores para a produção de extrato seco. As variáveis estudadas foram a razão percentual entre a vazão mássica da solução extrativa alimentada ao sistema pela capacidade de evaporação, (Ws/Wmáx), a temperatura de entrada do gás de secagem, (Tge), a posição do sistema de atomização no leito de jorro (top spray e bottom spray) e a vazão do gás de secagem utilizada no spray-dryer, (Wg). O desempenho operacional dos secadores foi avaliado principalmente através da produtividade, da eficiência térmica do processo, da taxa de evaporação volumétrica, da razão entre a massa de ar usada/massa de água evaporada e da taxa de recuperação do produto. O produto seco foi caracterizado quanto a distribuição granulométrica, morfologia das partículas, teor de umidade residual, taxa de degradação dos flavonóides (marcadores químicos) e características farmacotécnicas. Os resultados reportados mostram que o leito de jorro apresentou significativa superioridade em todos os parâmetros estudados em relação ao processo spray-dryer, para as configurações e condições operacionais investigadas. Isso permite concluir que o secador de leito de jorro é uma alternativa tecnologicamente viável para a produção de extratos secos de plantas medicinais brasileiras apresentando maior eficiência e produtividade, fornecendo um produto de alta qualidade e valor comercial. / This work presents the development of an experimental methodology aiming to the production of standardized dried extracts of Bauhinia forficata Link. An experimental planning of three factors and three levels type Box-Behnken and multi-response analysis were used in the optimization of the extraction process. Two different drying processes were studied: the spouted bed and the spraydrying processes. The objective was the evaluation of the viability and of the performance of both dryers for the production of dry extract. The investigated parameters were the percentile ratio between the mass feed flow rate of extractive solution to the system by the evaporation capacity of the dryer, (Ws/Wmáx), the inlet temperature of the drying gas, (Tge), the position of the atomization system in the spouted bed (top spray and bottom spray) and the mass flow rate of the drying gas used in the spray-dryer, (Wg). The operational performance of the dryers was evaluated mainly by the productivity, thermal efficiency of the process, rate of volumetric evaporation, ratio between the mass of air used by the mass of evaporated water and by the product recovery rate. The dried product was characterized by the particle size distribution, particles morphology, moisture content, flavonoid degradation rate (chemical marker), and by evaluation of pharmacotechnical properties. The results reported show that the spouted bed process presented a significant superiority in all parameters evaluated relative to the spray-drying process, for the configurations and operational conditions investigated. These results lead to the conclusion that the spouted bed process is an alternative technologically viable for the production of dry extracts of medicinal Brazilian plants, presenting high thermal efficiency and productivity, yielding a product of high quality and commercial value.

Neste trabalho investigou-se o potencial tecnológico e econômico do processo de secagem em leito de jorro para a produção de extratos secos padronizados de plantas medicinais brasileiras utilizando como modelo experimental a Bauhinia forficata Link. O objetivo foi demonstrar que essa é uma tecnologia potencial para o processamento de plantas medicinais, mercado mundial que gira em torno de 22 bilhões de dólares anuais. Os extratos vegetais apresentam composição química complexa (ácidos graxos, açúcares, fibras, proteínas e resinas) o que torna a etapa de desidratação destes materiais uma tarefa desafiadora, principalmente quando a secagem ocorre sobre a superfície de corpos inertes como no secador de leito de jorro. Torna-se imprescindível, portanto, a utilização de adjuvantes de secagem como as maltodextrinas, amidos, dióxido de silício coloidal entre outros. Dentre os problemas operacionais frequentemente observados pode-se citar o acúmulo de produto sobre a superfície do material inerte tornando-o mais pesado e acarretando em instabilidades fluidodinâmicas e redução da produtividade do equipamento. Um aumento nas taxas de degradação térmica dos princípios ativos também é observado devido à elevação do tempo de exposição do material a elevadas temperaturas. A influência dos adjuvantes de secagem em diferentes proporções (20 a 80 %) sobre as propriedades físicas dos extratos foi avaliada através de ensaios de tensão superficial, ângulo de contato, desprendimento do filme de extrato da superfície inerte, densidade e comportamento reológico. Ensaios de secagem com diversos adjuvantes apontaram o dióxido de silício coloidal como o responsável pelos melhores resultados, sendo o material de escolha para os ensaios seguintes. Os ensaios de secagem realizados em duas configurações de leito de jorro (convencional e com instalação de tubo draft) foram delineados através de um planejamento composto central onde as variáveis estudadas foram a % de adjuvante (% Adj), a vazão do ar de secagem (Q/Qjm), e a vazão de suspensão alimentada ao sistema (Ws/Wg), sendo a temperatura de secagem (Tge), fixada em 150 C. Os resultados da análise estatística e as tendências observadas dos efeitos das variáveis independentes estudadas (% Adj, Q/Qjm e Ws/Wg) sobre as variáveis respostas, recuperação do produto (Rec), acúmulo de material no leito (Ac), perda por dessecação (Xp), degradação dos flavonóides (DTF), e diâmetro médio das partículas (Dp), mostram que as variáveis % Adj e Q/Qjm apresentaram significância estatística sobre o processo de secagem, para as condições operacionais estudadas. Análises físicas e químicas como Xp, DTF, Dp, perfil cromatográfico, difração de raios X e comportamento térmico, e o monitoramento do desempenho do equipamento de secagem (Rec e Ac) foram realizadas. Ensaios de atividade antioxidante e hipoglicemiante foram realizados para os melhores extratos apresentando resultados promissores. De posse do conhecimento tecnológico do processo, realizou-se um levantamento de sua viabilidade econômica. Foram estimados os gastos necessários para a montagem de uma unidade (pequena escala) produtora de extratos secos e os custos médios envolvidos na obtenção do produto final. Os resultados deste trabalho indicam a viabilidade técnica e econômica do processo em leito de jorro para a obtenção de extratos secos de plantas medicinais, despontando como um processo alternativo frente ao spray dryer comumente usado nas indústrias de processamento fitoterápico. / The aim of this work was to investigate the technological and economical feasibility of the spouted bed drying process for production of the standardized dried extracts of Brazilian medicinal plants using the Bauhinia forficata Link as an experimental model. The objective was to demonstrate the potential of this technology for the processing of medicinal plants, a world market of 22 billions of dollars a year. Vegetable extracts have a complex chemical composition (fatty acids, sugars, fibers, proteins and resins), making the dehydration of these materials a challenging task, mainly for drying on the surface of inert bodies, like the spouted bed drying. Thus, the use of drying aids like maltodextrins, starch, colloidal silicon dioxide is mandatory. Among the operating problems frequently observed, there is the product accumulation on the surface of the inert material increasing its weight, causing hydrodynamic instabilities and reduction of the equipment productivity. A high increase in the thermal degradation of the active substances is also observed. This behavior is attributed to the increase in the exposure time of the material at high temperatures. The effects of the different proportions of drying aids (20 to 80 %) on the physical properties of the extracts were evaluated through determination of the surface tension, contact angle, detachment of the extract film from the surface of the inert material, density and rheological behavior. Drying tests carried out with several drying aids showed a better performance with the colloidal silicon dioxide, being the selected material for the further tests. Drying runs were carried out in two spouted bed configurations (conventional and with draft tube), according to a central composite design. The variables studied were the % of the drying adjuvant, the drying gas flow rate, parameterized by the ratio Q/Qjm, and the flow rate of the extract fed to the system (Ws/Wg). The statistical analysis results and the effects presented by independent variables (% Adj, Q/Qjm and Ws/Wg), on the responses product recovery (Rec), product accumulation in the bed (Ac), loss on drying (Xp), flavonoid degradation (DTF), and mean powder diameter (Dp), showed a significant effect of the parameters % Adj and Q/Qjm, for the operating conditions investigated. Physical and chemical analysis of the dried product, such as loss on drying, degradation of the active substances, particle size distribution, chromatographic profiles, X-ray diffraction, thermal behavior, and the monitoring of the equipment performance (Rec and Ac) were performed. Evaluation of the antioxidant and hypoglycemic activity were carried out for the extracts obtained at optimized conditions, presenting promising results. After the technological investigation, an evaluation of the economical viability of the process was carried out. The installation costs of a small scale unity for production of dried extracts, and the average costs involved for the obtaining of the final product were estimated. The results of this work indicated the technical and economical feasibility of the spouted bed drying for the production of dried extracts of medicinal plants, emerging as an alternative to the spray drying, commonly used in the phytotherapic processing industries.

Orientadores: Osvaldir Pereira Taranto, Flavio Vasconcelos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T20:04:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pavanelli_PaulaEdilene_M.pdf: 1842381 bytes, checksum: ae8746d54834e8c938141f3e78903477 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta o controle e monitoramento em tempo real do regime de jorro estável através do método de identificação dos regimes de contato gás-sólido por medidas de pressão no leito de jorro. O trabalho foi realizado em duas etapas: 1) identificação em tempo real dos regimes fluidodinâmicos no processo em leito de jorro baseada na análise espectral das flutuações de queda de pressão do leito e 2) controle do processo em regime estável por malha PI. O sistema constitui-se de um leito construído em acrílico com dimensões de 0,70m de altura de coluna e 0,143m de diâmetro interno, operando com três diferentes partículas, esferas de vidro (dp = 2,59mm e Pp = 2,487 g/cm3), poliestireno (dp = 2,19mm e Pp = 1,196 g/cm3) e ABS (dp = 3,08mm e Pp = 1,029 g/cm3). Determinou-se a faixa da freqüência dominante 7,2-7,9 Hz, característico do regime de jorro estável, através do algoritmo da Transformada Rápida de Fourier (FFT) para cada partícula. Todas as medidas de pressão do leito durante o processo foram coletadas pelo sistema de aquisição através da placa PCI 6024E (National Instruments) utilizando o software LabView 7.1TM. Com o intuito de controlar o regime de jorro estável no processo em leito de jorro foram definidas como variáveis controlada e manipulada a freqüência dominante do espectro de potência (Hz) e o sinal de comando para o inversor de freqüência (V), respectivamente. A freqüência dominante foi determinada pela análise espectral das flutuações de queda de pressão no leito. O sinal de comando para inversor de freqüência atuava na variável de processo vazão de ar. Aplicaram-se perturbações degrau em malha aberta na variável manipulada para determinar os parâmetros do controlador e implementou-se a malha de controle no processo. Nos experimentos em malha fechada foram aplicadas perturbações na carga como adição de partículas e alteração na posição de abertura da válvula de ar de entrada no leito afim de testar o desempenho do controlador. Os resultados obtidos mostraram que o controlador PI manteve o sistema operando em regime estável mesmo quando aplicadas perturbações na carga, atingindo assim o objetivo do trabalho proposto / Abstract: This work describes the control and on line monitoring of the spouted bed steady regime using the gas-solid contact regimes identification method by pressure measurements. The work presents two main features: 1) the on line identification of fluid dynamic regimes in the spouted bed process based in the spectral analysis of the pressure fluctuations and 2) the process control using PI controllers. Experiments were performed in an acrylic cylindrical column 0.70m high and with 0.143m of internal diameter. The bed was made of three different particles: glass spheres (dp = 2.59mm and Pp = 2.4873 g/cm3), polystyrene (dp = 2.19mm and Pp = 1.1962 g/cm3) and ABS (dp = 3.08mm and p = 1.0286 g/cm3). The dominant frequency band was determined: 7.2-7.9 Hz for steady regime, through the algorithm of the Fast Fourier Transform (FFT), for each particle. All the measurements of pressure during the process were collected by a data acquisition system and using software LabView 7.0TM. The procedure to control the steady regime in the spouted bed process was: define the dominant frequency as the controlled variable and the signal of command for frequency inverter as the manipulated variable. The dominant frequency was determined by the spectral analysis of pressure fluctuations in the spouted bed. The command signal for frequency inverter affected the air flow variable. Step disturbances were applied in open loop in the manipulated variable to determine the parameters of the controller and control system was implemented in the process. Step disturbances like addition of particles in the spouted bed and change the position of opening of the air valve were applied in closed-loop to test the performance of the controller. The results show that PI controller was able to maintain the system operating in steady regime when disturbances were applied in the feed stream, which was the goal of this research / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Marcos José Salvador, Carlos Amilcar Parada / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T07:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_AlyneGrasiela_M.pdf: 2262328 bytes, checksum: 66c66f7a3fa3f4137fae0f3a0d3fe076 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este estudo teve por objetivo a preparação de extratos padronizados (fluidos e secos em leito de jorro) das folhas de Maytenus ilicifolia (Celastraceae), a elaboração de formulações tópicas (creme, gel e gel-creme) contendo os extratos ativos, a caracterização química dos extratos por CLAE-DAD/ESI-MS e UPLC-MS e a avaliação in vitro da atividade antioxidante utilizando ensaios indiretos mediados pela transferência de elétrons, tais como redução do radical DPPH e Folin-Ciocalteu (FCR) e ensaios diretos baseados em mecanismos de transferência de hidrogênio, tais como ensaio beta-caroteno e ORACFL. O extrato fluido concentrado foi submetido ao processo de secagem por leito de jorro, utilizando como adjuvante de secagem o dióxido de silício coloidal (Tixosil 333®, Rhodia, São Paulo, Brasil) na proporção de 40, 60 e 80% em relação ao total de sólidos do extrato fluido e a capacidade antioxidante dos extratos foram analisados. Observou-se que tanto o extrato fluido concentrado, como os extratos secos apresentaram atividade antioxidante in vitro, porém os extratos secos mostraram atividade mais intensa, com destaque para o extrato seco com 40% de dióxido de silício coloidal (Mi40). A análise dos constituintes químicos presentes nos extratos ativos utilizando CLAE-DAD/ESI-MS e UPLC-MS sugeriu a presença de flavonols (aglicona e O-heterosídeos) e catequinas, sendo quantificados por UPLC-MS a (+)-catequina, (-)-epicatequina e rutina que apresentaram promissora atividade antioxidante nos ensaios DPPH e ORACFL. Os extratos (fluidos e secos em leito de jorro) mostraram considerável conteúdo de constituintes fenólicos (2,15 a 3,72 mg de GAE/kg), assim como atividade antioxidante elevada nos dois ensaios (IC50 entre 7,98 e 51,79 ?g/mL no DPPH e capacidade antioxidante entre 5828,3 e 15249,3 ?mol de TE/g de extrato no ORACFL). Os resultados demonstraram que, de maneira geral, a atividade antioxidante e os perfis cromatográficos dos extratos secos não foram consideravelmente afetados pela operação de secagem em leito de jorro, mas os melhores resultados quanto à atividade antioxidante e maior quantidade de (+)-catequina, (-)-epicatequina e rutina foram verificados no extrato seco Mi40 com menor percentagem de adjuvante de secagem. Visando avaliar o comportamento dos extratos ativos em formulação farmacêutica e com o propósito de avaliar a possibilidade de uma nova aplicação para o extrato hidroalcoólico das folhas de M. ilicifolia em uso tópico, os extratos com promissora atividade antioxidante foram incorporados em formulações tópicas (creme, gel e gel creme), estabelecendo-se um estudo comparativo da atividade antioxidante dos extratos (fluidos e secos em leito de jorro) e destes nas formulações elaboradas. Os melhores resultados observados em termos de atividade antioxidante foram para as formulações creme, gel e gel creme contendo como ativo o extrato seco Mi40 a 10% / Abstract: This study aimed to the preparation of standardized fluid and spouted bed-dried extracts from the leaves of Maytenus ilicifolia, preparation of topical formulations (cream, gel and gel-cream) containing the active extracts, chemical characterization of the extracts by HPLC-DAD/ESI-MS and UPLC-MS and in vitro evaluation of antioxidant activity assays using indirect mediated electron transfer, such as reduction of DPPH and Folin-Ciocalteu (FCR) and direct assays based on hydrogen transfer, such as beta-carotene assay and ORACFL. The concentrate fluid extract was subjected to spouted bed drying, using as drying adjuvant, the colloidal silicon dioxide (Tixosil 333®, Rhodia, Sao Paulo, Brazil) in a proportion of 40, 60 and 80% in relation to total solids of the fluid extract, and the antioxidant capacity of the extracts was analyzed. It was observed that both the concentrated fluid extract, such as spouted bed-dried extracts showed antioxidant activity in vitro, but the dried extracts showed the strongest activity, with emphasis on the dried extract with 40% colloidal silicon dioxide (Mi40). The analysis of chemical constituents present in the active extracts using HPLC-DAD/ESI-MS and UPLC-MS suggested the presence of the flavonols (aglycone and O-glycosides) and catechin. Using UPLC-MS analysis were quantify the (+)-catechin, (-)-epicatechin and rutin that showed antioxidant activity in the DPPH and ORACFL assays. The fluid and spouted bed-dried extracts showed significant content of phenolic constituents (2.15 to 3.72 mg of GAE kg) and high antioxidant activity in both methods (IC50 between 7.98 and 51.79 ?g/ mL in DPPH and antioxidant capacity between 5828 and 15249 micromol TE/g extract in ORACFL). The results showed that, in general, the antioxidant activity and the chromatographic profiles of the dried extracts were not significantly affected by the drying operation in spouted bed, but the best results for antioxidant activity and higher amount of (+)-catechin, (-)-epicatechin and rutin were observed in the dry Mi40 with lowest percentage of drying adjuvant. To evaluate the behavior of active extracts in pharmaceutical formulation, the extracts with antioxidant activity have been incorporated into topical formulations (cream, gel cream and gel), setting up a comparative study of the antioxidant activity of the fluid and spouted bed-dried extracts and these in developed formulations. The best results were observed in terms of antioxidant activity for formulations cream, gel and gel cream containing the dried extract Mi40 as active at 10% / Mestrado / Fármacos, Medicamentos e Insumos para Saúde / Mestra em Biociências e Tecnologia de Produtos Bioativos

No revestimento por solidificação de material fundido o agente de revestimento é aplicado em seu estado liquefeito e se solidifica na superfície do substrato, formando a cobertura desejada, eliminando o uso de solventes. O presente trabalho teve como objetivo estudar dois tipos de processo: revestimento de partículas grandes em leito de jorro e revestimento de partículas finas em leito fluidizado, e avaliar a influência de parâmetros do processo sobre propriedades físicas e farmacotécnicas das partículas revestidas, assim como usá-las no preparo de comprimidos. As partículas grandes foram revestidas com PEG 4000, sendo o estudo do processo feito através de um planejamento fatorial completo 23 com triplicatas no ponto central. As variáveis estudadas foram pressão do ar de atomização, vazão de atomização e altura do bico de atomização. Para as partículas revestidas foram determinados a distribuição granulométrica, o fator de Hausner e o índice de Carr. Os comprimidos destas partículas foram submetidos a ensaios de dissolução in vitro, para avaliação dos perfis de liberação de paracetamol. As partículas finas foram revestidas com uma dispersão sólida de PEG 4000 e curcumina, sendo o estudo do processo feito através de um planejamento fatorial completo 23, seguido de um planejamento Box-Behnken. As variáveis estudadas foram pressão do ar de atomização, vazão de atomização e quantidade de dispersão sólida. Para as partículas revestidas foram determinados a distribuição granulométrica, densidades aparente e compactada, fator de Hausner, capacidade de compactação, porosidade total, além de serem submetidas a microscopia eletrônica de varredura e a análise por DSC. A dispersão sólida também foi caracterizada através de análise por DSC, espectroscopia no infravermelho, difração de raios X, sendo também feita a determinação da solubilidade da curcumina em água. Os comprimidos destas partículas foram caracterizados através da obtenção do diagrama de Heckel, curvas de dureza em função da pressão de compressão aplicada e ensaio de dissolução in vitro. Para as partículas grandes, o estudo do processo sugeriu que a vazão de atomização foi o fator de maior influência sobre o tamanho das partículas, influenciando o grau de aglomeração durante o processo. Uma menor vazão de atomização resultou em um menor grau de aglomeração das partículas. A caracterização da dispersão sólida mostrou que houve um aumento da solubilidade da curcumina e que ela interage com PEG 4000. Para as partículas finas, o estudo do processo sugeriu que a pressão do ar de atomização foi fator de maior influência sobre o tamanho das partículas, sendo o seu revestimento favorecido quando se operou com o altos valores de pressão. Ambos os tipos de partículas revestidas resultaram em comprimidos com características adequadas. / The hot-melting coating is a solvent-free technique used to coat pharmaceutical solid dosage forms. The coating agent is applied in its melted state, and after its solidification, the coating is formed. The objective of this present work was to study two types of processes: coarse particle coating in spouted bed and fine particle coating in fluidized bed, evaluate the influence of process parameters on particle size and flow properties, as well as their tableting. Coarse particles were coated with PEG 4000, and the process study followed a full factorial design 23 with triplicates in the central point. The factors studied were atomization air pressure, atomization rate, and vertical position of the spray nozzle. Particle size distribution, Hausner factor and Carr index were determined for coated particles. Tablets of these particles were submitted to dissolution tests to obtain their release profile of paracetamol. Fine particles were coated with a solid dispersion of PEG 4000 and curcumin, in a study of the process that followed a full factorial design 23, and a Box-Behnken design. The factors studied were air atomization pressure, atomization rate, and the PEG 4000 content. Coated particles were characterized by their bulk and tapped densities, particle size distribution, Hausner factor, ability to settle, total porosity, scanning electron microscopy and DSC analysis. Solid dispersion was also characterized by DSC analysis, infrared spectroscopy, X-ray diffraction, being also made the determination of the curcumin solubility in water. Heckel´s plot, hardness as function of the applied pressure and in vitro dissolution tests were used to characterize the tablets. The study of the coating process of coarse particles suggested that the atomization rate was the most significant factor, influencing the particle agglomeration degree during the process. The lower the atomization rate, the lower the degree of particles agglomeration. Curcumin in the solid dispersion showed an increase in water solubility and also showed an interaction with PEG 4000 by hydrogen bounding. The study of the fine particles coating process showed that the atomization air pressure was the most significant factor on particle size. All tablets prepared from both types of coated particles showed adequate characteristics.

A aplicação da técnica de leito de jorro na secagem de pastas têm sido objeto de inúmeras investigações nos últimos anos, devido a possibilidade de obtenção de produtos de alta qualidade em uma operação de reduzido custo. No presente trabalho, avaliou-se a influência dessa técnica sobre as características e o desempenho de liberação de microcápsulas contendo diferentes fármacos modelo. Microcápsulas de caseína-pectina contendo indometacina e paracetamol foram preparadas por coacervação e posteriormente secas por leito de jorro e por spray drying. Após a secagem por leito de jorro, verificou-se uma redução na quantidade de indometacina recuperada a partir das microcápsulas. Não se observou segregação do fármaco durante a operação de secagem por leito de jorro, indicando que a reduzida recuperação do mesmo foi resultado do estabelecimento uma interação fármaco-polímero, a qual ocorre especificamente entre a caseína e a indometacina. A avaliação físico-química desses materiais indicou que a interação proposta possui natureza covalente e os estudos in vivo de atividade antiinflamatória das microcápsulas contendo indometacina mostraram a irreversibilidade dessa ligação em ambiente biológico. A metodologia de estímulo resposta foi avaliada e otimizada para a determinação do tempo de residência das microcápsulas em leito de jorro. Apesar de confiáveis, os valores de tempo de residência obtidos não puderam ser correlacionados à formação da interação fármaco-polímero, por se apresentarem estáveis quando da variação das condições operacionais do secador. Por outro lado, a vazão e a temperatura do ar de secagem mostraram influência significante sobre a formação da referida interação. Posteriormente à investigação da interação indometacina-caseína, foi avaliada a funcionalidade das microcápsulas obtidas por leito de jorro e por spray drying. Para tanto, foram realizados estudos de liberação in vitro, os quais mostraram a similaridade entre os perfis de dissolução da indometacina do paracetamol independentemente do método de secagem empregado. Uma exceção está na formulação não reticulada contendo indometacina, que apresentou um elevado nível de ruptura após a secagem por leito de jorro. Os dados obtidos na avaliação da funcionalidade dos sistemas juntamente com a constatação experimental do maior aproveitamento energético na secagem por leito de jorro, permitem considerar que a utilização dessa técnica na secagem de microcápsulas é promissora, visto que a interação fármaco-polímero discutida nesse trabalho é específica e dependente do tipo de fármaco encapsulado / The use of spouted bed technique in the drying of paste has been subject to many researches in the past years due to the possibility of obtaining high quality products at low cost. In present work the influence of this technique on microcapsule drug delivery systems performance was evaluated. Casein-pectin microcapsules with entrapped indomethacin and acetaminophen were prepared using the complex coacervation method. Thereafter the coacervates were dried using the spouted bed and spray drying techniques. After spouted bed drying an interaction between indomethacin and casein was observed, with reduction of drug recovery from microcapsules. The mass balance studies showed the absence of indomethacin segregation during spouted bed drying, which indicates drug-polymer interaction. This interaction was not observed for acetaminophen. The physico-chemical evaluation suggests that the indomethacin interaction had covalent nature and in vivo studies showed its stability under enzymatic biological conditions. The microcapsule residence time during spouted bed drying was determined using a validated and optimized stimulus response method. Despite the reliable results obtained it was not possible to determine the influence of residence times on drug-polymer interaction due to the stability of those values with operational conditions. On the other hand air temperature and air flow rate during spouted bed drying affected significantly the degree of drug polymer interaction. In order to evaluate the spouted bed and spray dried microcapsule?s performance a dissolution study was performed. The results showed very similar drug release, with exception for the non-crosslinked formulations dried in spouted bed. These microcapsules were ruptured by spouted bed mechanical stresses. The results obtained on the microcapsules performance evaluation and the characteristics of thermal efficiency and high evaporative capacity of spouted bed demonstrate the potential application of casein-pectin spouted bed drying

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia experimental visando à produção de extratos secos padronizado de Bidens pilosa L. Esta planta, conhecida popularmente como picão-preto, é utilizada na medicina tradicional devido à suas propriedades antimalárica, antioxidante, antimicrobiana, hepatoprotetora e para o tratamento da icterícia. A primeira etapa deste trabalho foi a caracterização do material vegetal quanto ao perfil farmacognóstico, tamanho de partícula, perda por dessecação, teores de flavonoides e polifenóis totais. Foram coletadas populações de diferentes locais dividindo as plantas em raízes, caules e folhas-flores analisando-se comparativamente os extratos quanto ao teor de polifenóis, flavonoides totais e atividade antioxidante. A partir dos resultados obtidos selecionou-se o local de coleta onde a planta apresentou os maiores teores dos compostos estudados, os quais estão associados à atividade antioxidante e observou-se que as folhas-flores são as partes da planta que apresentam os maiores teores destes compostos. Uma vez selecionado o material vegetal foram estudadas a influência da temperatura e concentração de etanol no processo extrativo de compostos antioxidantes por meio de um planejamento experimental associado à análise de superfície de resposta. Complementando esta etapa, foi analisada a atividade antifúngica das soluções extrativas encontrando-se uma relação inversa com a atividade antioxidante. As condições ótimas de extração foram selecionadas baseando-se nos resultados do planejamento experimental e nas análises comparativas com outros métodos de extração. O extrato, assim otimizado foi utilizado no estudo do processo da secagem. Inicialmente foram realizados ensaios preliminares de secagem pelos métodos de spray drying e leito de jorro avaliando diferentes composições de secagem, empregando-se o extrato liofilizado como referência. Os extratos secos foram caracterizados em relação ao teor de flavonoides, distribuição granulométrica, solubilidade, umidade e propriedades de fluidez. Compostos previamente isolados desta planta reportados na literatura foram utilizados como marcadores e monitorados utilizando cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O desempenho do processo de secagem foi avaliado mediante a determinação da recuperação, acúmulo e elutriação do produto. Estes ensaios permitiram selecionar como adjuvantes de secagem a composição de Aerosil® e Celulose microcristalina a qual foi avaliada em diferentes condições operacionais, utilizando a técnica de planejamento experimental. Os extratos secos foram analisados física e quimicamente para definir as condições ótimas de secagem. Os resultados mostraram uma menor degradação dos compostos secos pelo método de spray drying assim como uma melhor eficiência de secagem. As análises antimicrobianas dos extratos secos mostraram que a atividade antifúngica do extrato liofilizado da infusão aquosa da planta foi superior à dos extratos secos por spray drying e leito de jorro obtidos a partir das condições de extração otimizadas para a atividade antioxidante. / This work presents the development of an experimental methodology in order to produce a standardized dried extract of Bidens pilosa L. This plant is commonly known as picão-preto and is used in traditional medicine due to its biological activities as antimalaric, antioxidant, antimicrobial, hepatoprotector and for jaundice treatment. The first stage of this work was the characterization of the plant material, regarding to pharmacognostic profile, particle size, drying loss, total flavonoids and polyphenol content. Different populations of B. pilosa were collected from different places and the plants were divided in roots, steams and leaves-flowers. Extracts were analyzed comparatively with respect to flavonoid and polyphenol content and antioxidant activity. Based on the results was selected the plant material that presented the higher content of compounds analyzed which were associated to the antioxidant activity. It was also determined that the leaves-flowers were the plant part that presented the higher antioxidant activity, flavonoid and polyphenols content. Once selected the plant material, an experimental design associated to response surface was employed in order to analyze the temperature and ethanol concentration influence on the extraction process of antioxidants. Antifungic activity of the extracts was determined presenting and inverse relationship with antioxidant activity. Optimum conditions were selected based on the results of the experimental design and a comparative study with others extractions methods. The selected solution was employed in the drying process stage. Initially, preliminary studies were performed by spray drying and spouted bed drying testing different drying carriers, freeze dried extract was set as reference. Dried extracts were characterized in flavonoid content, particle size, solubility, water content and the flowing properties. Compounds previously isolated from this plant and reported in the literature were set as markers and its degradation were monitored by high performance liquid chromatography (HPLC). Drying efficiency was also assessed by product recovery, elutriation and accumulation. These experiments allowed to select a blend of Aerosil® and microcrystalline cellulose as the best drying carrier and were tested in different operational conditions using an experimental design. Extracts from those planed experiments were characterized by its physicsl and chemical properties in order to define the optimum drying conditions. Results showed lower compounds degradation by spray drying and a better drying efficiency. Finally antifungal activity of a freeze dried water infusion was higher than the antifungal activity of spray and spouted bed dried extracts obtained at the optimized conditions for antioxidant extraction

Submitted by Andrea Pereira (andrea.pereira@unipampa.edu.br) on 2017-04-10T17:11:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) AVALIAÇÃO DA FLUIDODINÂMICA E DO RECOBRIMENTO DE GRÂNULOS DE UREIA EM LEITO DE JORRO PARA MINIMIZAR AS PERDAS DE NITROGÊNIO_ Tamíris Pacheco da Costa.pdf: 4347722 bytes, checksum: 08ea14f09c3f8c19335af29619fc1e37 (MD5) / Approved for entry into archive by Andrea Pereira (andrea.pereira@unipampa.edu.br) on 2017-04-10T17:13:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) AVALIAÇÃO DA FLUIDODINÂMICA E DO RECOBRIMENTO DE GRÂNULOS DE UREIA EM LEITO DE JORRO PARA MINIMIZAR AS PERDAS DE NITROGÊNIO_ Tamíris Pacheco da Costa.pdf: 4347722 bytes, checksum: 08ea14f09c3f8c19335af29619fc1e37 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-10T17:13:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) AVALIAÇÃO DA FLUIDODINÂMICA E DO RECOBRIMENTO DE GRÂNULOS DE UREIA EM LEITO DE JORRO PARA MINIMIZAR AS PERDAS DE NITROGÊNIO_ Tamíris Pacheco da Costa.pdf: 4347722 bytes, checksum: 08ea14f09c3f8c19335af29619fc1e37 (MD5) Previous issue date: 2015-06-12 / O papel positivo dos fertilizantes foi comprovado como o fator que, isoladamente, mais contribui para o aumento da produtividade agrícola. O nitrogênio ocupa posição de destaque dentre os elementos essenciais ao desenvolvimento das espécies vegetais, fornecido geralmente através da aplicação da ureia. No entanto, o nitrogênio presente na ureia apresenta alta susceptibilidade à volatilização, que pode chegar a 80 % em algumas condições. Para que haja a minimização destas perdas, o recobrimento da ureia é uma estratégia que vem sendo muito difundida atualmente. Este trabalho teve como objetivo realizar o estudo da fluidodinâmica dos grânulos de ureia em leito de jorro e estudar o processo de recobrimento utilizando uma suspensão polimérica que proporcione uma liberação lenta do nitrogênio presente na ureia. As etapas deste estudo compreenderam: realizar a caracterização física das partículas de ureia; formular e caracterizar uma suspensão que possa ser utilizada no recobrimento de ureia e que seja composta por insumos de baixo custo; caracterizar o filme de recobrimento; estudar a fluidodinâmica das partículas no leito de jorro; utilizar um planejamento experimental fatorial do tipo composto central rotacional para o estudo do recobrimento; avaliar a taxa de liberação de nitrogênio por volatilização; e caracterizar o produto obtido. As variáveis estudadas no planejamento experimental fatorial foram: vazão da suspensão de recobrimento e temperatura do ar de entrada; e como respostas foram avaliadas a eficiência do recobrimento, o crescimento da partícula e a redução da volatilidade do nitrogênio presente na ureia. Os resultados mostraram que o rendimento do recobrimento variou de 17 a 46 %, enquanto o crescimento das partículas ficou entre 0,8 e 4,4 %. O filme de recobrimento proporcionou uma diminuição das perdas por volatilização de nitrogênio para todas as condições do planejamento experimental fatorial, em que o percentual de redução da volatilidade ficou entre de 11 e 50 %. O perfil de liberação do nitrogênio volatilizado durante o período analisado de 14 dias apresentou um pico de volatilização no terceiro dia. Este comportamento foi observado com menos intensidade para a ureia recoberta, demonstrando que o filme de recobrimento foi efetivo no controle da liberação do nitrogênio contido no interior da partícula. As análises obtidas por microscopia demonstraram que o filme de recobrimento envolveu a partícula conforme o esperado. As condições ótimas de temperatura do ar de entrada e vazão da suspensão foram estimadas com base na função desejabilidade. / The positive role of the fertilizers was proven as the factor that alone contributes most to increasing agricultural productivity. The nitrogen occupies a prominent position among the essential elements for the development of the vegetais species, usually provided through the application of urea. However, the nitrogen present in the urea is highly susceptible to volatilization, which can reach 80 % in some conditions. So the minimization of these losses can be performed by the lining of urea, a strategy that has been very utilized today. This work aims to conduct the study of fluid dynamics of urea granules in spouted bed and study the coating process using a polymer suspension that provides a slow release of nitrogen present in the urea. The steps of this study include: performed the physical characterization of urea particles; formulate and characterize a suspension that can be used in the coating of urea and is composed of inexpensive ingredients; characterize the coating film; study the particle fluid dynamics in spouted bed; use a central composite rotational design to coating study; evaluate the nitrogen release rate by volatilization; and characterize the product obtained. The variables studied in the experimental factorial design were: coating suspension flow rate and inlet air temperature; and the responses were evaluated as coating efficiency, particle growth and the volatility of the nitrogen present in the urea. The results showed that the yield obtained for the experimental design was from 17 to 46 %, while the growth of the particles was between 0.8 and 4.4 %. The coating film showed a decrease in nitrogen volatilization losses for all of the experimental factorial conditions, where the volatility reduction percentage was between 11 and 50 %. The release profile of nitrogen volatilized during the analysis period of 14 days presented a peak of volatilization on the third day. This behavior was observed with less intensity for the coated urea, demonstrating that the coating film was effective in controll nitrogen release contained within the particle. The analysis obtained by microscopy demonstrated that coating the film involved the particle as expected. The optimum conditions of inlet air temperature and suspension flow rate were estimated based on the desirability function.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2019-03-13T13:12:10Z No. of bitstreams: 1 Dionisson de Andrade Michelotto_.pdf: 2807252 bytes, checksum: 019edcb4e2819bea433fa3dde1057c15 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-13T13:12:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dionisson de Andrade Michelotto_.pdf: 2807252 bytes, checksum: 019edcb4e2819bea433fa3dde1057c15 (MD5) Previous issue date: 2018-10-26 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O impacto ambiental ocasionado pela combustão do carvão mineral em máquinas térmicas estimula buscas de alternativas sustentáveis. Uma das alternativas pode ser a substituição do carvão pela biomassa em reatores de leito fluidizado. A velocidade mínima de fluidização das partículas é um parâmetro fluidodinâmico que influencia fortemente o comportamento em projetos de reatores de leito fluidizado. A maioria das pesquisas utiliza como um dos principais parâmetros em suas correlações a esfericidade. Outros estudos afirmam que a razão de aspecto influencia bastante a velocidade mínima de fluidização. Utilizando um reator de leito fluidizado com distribuidor de placa perfurada, partículas de bambu cilíndricas com razões de aspecto de 2, 4 e 6, pertencente ao grupo D da classificação Geldart, foram fluidizadas. Nos resultados experimentais foi possível observar que a razão de aspecto influência na velocidade mínima de fluidização, quanto maior a razão de aspecto, maior a velocidade. Os resultados foram comparados com outros autores, onde cinco ficaram suficientemente próximos dentro de uma variação de 20% dos valores obtidos nos experimentos. Como a fluidização se comportava tipo jorro, foi comparado com correlações de jorro, onde uma única correlação ficou com variação em torno de 20% dos valores obtidos nos experimentos, enquanto as outras correlações ficaram com diferenças maiores. Uma nova correlação foi proposta modificando-se a equação de Ergun através da substituição da esfericidade pela razão de aspecto e ajustando seus coeficientes. Nesta nova correlação os valores da velocidade mínima de fluidização calculados ficaram próximos aos resultados experimentais dentro de uma variação de 15%. / The environmental impact caused by the combustion of mineral coal in thermal plants stimulates researches for sustainable alternatives. One of the alternatives may be the replacement of coal by biomass in fluidized bed reactors. The particle minimum fluidization velocity is a fluid dynamics parameter that strongly influences the behavior in fluidized bed reactor designs. Most academic papers use the sphericity as one of the main parameters in their correlations. Other studies state that the aspect ratio greatly influences the minimum fluidization velocity. Using a fluidized bed reactor with perforated plate distributor, cylindrical bamboo particles with aspect ratios of 2, 4 and 6, belonging to group D of the Geldart classification, were fluidized. In the experimental results it was possible to observe that the aspect ratio influences the minimum fluidization velocity. The results were compared with other authors, where five were sufficiently close within a variation of 20% of the values obtained in the experiments. As fluidization behaved like a spout, it was compared with spout correlations, where a single correlation achieved differences below 20% than the values obtained in the experiments, while the other correlations obtained larger differences. A new correlation was proposed based in the Ergun equation replacing sphericity by the aspect ratio and adjusting its coefficients. In this new correlation the calculated minimum fluidization velocity values were close to the experimental results within a range of 15%.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-03T12:01:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoQualidadeSementes.pdf: 5339465 bytes, checksum: 74e9d3b93c068c2e0e18f0c841bfd118 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-07T16:35:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoQualidadeSementes.pdf: 5339465 bytes, checksum: 74e9d3b93c068c2e0e18f0c841bfd118 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T16:35:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AvaliacaoQualidadeSementes.pdf: 5339465 bytes, checksum: 74e9d3b93c068c2e0e18f0c841bfd118 (MD5) Previous issue date: 2015-03 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A variedade de feijão-caupi (Vigna unguiculata L. Walp.),conhecida como feijão manteiguinha, é nativa da região Amazônica, seu cultivo é realizado principalmente por pequenos produtores, onde predomina a agricultura familiar. A qualidade fisiológica das sementes de feijão manteiguinha, no que diz respeito ao poder germinativo e índice de velocidade de emergência, estão diretamente ligados ao teor de umidade nas sementes, por tanto, são necessários estudos que avaliem o comportamento das sementes deste tipo de feijão quanto ao seu potencial higroscópico e às condições de secagem. Com o intuito de contribuir para melhorias na produtividade agrícola de feijões-caupi, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar a qualidade de sementes de feijões manteiguinha, após processo de secagem em leito de jorro convencional. Neste sentido, primeiramente foram definidas as características físicas, químicas e fisiológicas das sementes in natura seguindo para obtenção de suas isotermas de sorção de umidade nas temperaturas de 40, 55 e 70 °C. Os parâmetros termodinâmicos de sorção, como calor isostérico, entropia e variação da energia livre de Gibbs, foram avaliados a partir do modelo de GAB e por meio das relações de Clausius-Clapeyron e Gibbs-Helmholtz. A teoria de compensação entalpia-entropia foi adequadamente aplicada às isotermas indicando que o fenômeno de sorção de umidade nas sementes de feijão manteiguinha é controlado pela entalpia. Para dar seguimento ao processo de secagem foram definidas as condições de operação do leito de jorro por meio da análise dos parâmetros fluidodinâmicos (queda de pressão máxima, queda de pressão no jorro estável, queda de pressão no mínimo jorro e a velocidade de mínimo jorro). Na execução dos ensaios de secagem foi aplicada a técnica de planejamento de experimentos Box-Behnken e por meio de análise estatísticas dos dados experimentais foi possível avaliar influência das variáveis de entrada: Temperatura do ar (Tar), velocidade do ar (Uar) e tempo de secagem (t), sobre as respostas, razão de umidade (XR), percentual de germinação (G) e índice de velocidade de emergência (IVE). O ponto ótimo do processo de secagem, estimado pela função desejabilidade global, foi obtido quando o leito de partículas operava na temperatura e velocidade do ar de secagem de 57°C e 0,934 m/s, respectivamente, por um período de 240 minutos. Nestas condições são obtidas sementes com umidade final 0,12 kg de água/kg de sólido seco, germinação de 82,53% e índice de velocidade de emergência de 14,73. / The variety of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.), known as manteiguinha beans, is native from Amazon region, the cultivation is mainly done by small producers dominated by family farms. The physiological quality of manteiguinha bean seeds, in concern to the germination and emergence rate index are directly connected to the moisture content of the seeds. Therefore, are required studies to evalute the behavior of seeds such as beans their potential hygroscopic and drying conditions. In intention for contribute to improvements in agricultural productivity cowpea, the main objective of this study was to qualitative evaluate of manteiguinha beans seeds behind drying process in conventional spouted bed. In this context, it was first defined the physical, chemical and physiological characteristics of fresh seed according to obtain their moisture sorption isotherms at temperatures of 40, 55 and 70 °C. The thermodynamic parameters of sorption, as isosteric heat, and entropy change in Gibbs free energy were evaluated from the GAB model and through Clausius-Clapeyron and Gibbs-Helmholtz relations. The compensation theory enthalpy-entropy was properly applied to the isotherms indicating that the moisture sorption phenomenon in manteiguinha bean seeds is controlled by enthalpy. To carry on the drying process were defined operating conditions of the spouted bed trhough fluidodynamics parameters analysis (maximum pressure drop, pressure drop in stable spout, pressure drop in the minimum spouting and the minimum spouting velocity). In carry out of the drying tests were applied to experimental design technique Box-Behnken and through statistical analysis of the experimental data was possible to evaluate the influence of input variables: air temperature (Tar), air velocity (Uar) and time drying (t) on the responses, moisture ratio (XR), germination percentage (G) and emergence speed index (ESI). The optimal point of the drying process, estimated by global desirability function obtained when the bed particles operated at temperature and drying air rate of 57 °C and 0.934 m / s, respectively, for a period of 240 minutes. These conditions are obtained seeds with final humidity 0,12 kg water/ kg dry solid, germination of 82.53% and 14.73 and emergence speed index.