Inspiré par la technique couche par couche traditionnelle (LBL), Ce travail de thèse démontre le premier effort pour développer une nouvelle méthodologie pour l’auto-assemblage des multicouches sur la base des interactions hydrophobes et d'adsorption physique pour fabriquer des films composites stratifié en Polyéthylène (LLDPE) - organoargile (OMMT). Contrairement à la technique LbL électrostatique, ici, les films multicouches ont été synthétisés en partant d'un substrat de polymère non polaire/non chargé et successivement le dépôt de couches d’organo-argile apolaire et de couches de PE non polaires/non chargés avec des dépôts répétitifs qui se suivent. La variation alternative de l'angle de contact (85° en moyenne pour l’organo-argile et 107° pour les couches de PE) a confirmé la profilométrie et les résultats de la microscopie électronique à balayage, ainsi que le modèle de croissance linéaire, la formation très stratifiée réussie de bicouches répétitives composées de 450 nm couches d’organo-argiles et 2,25 µm couches de PE. Ultérieurs essais de caractérisation ont été effectués pour évaluer l'effet de la variation des principaux paramètres de processus identifiés (concentration, température, les étapes de rinçage et de séchage, et le type de solvant), sur la formation et la croissance d'épaisseur des films. En conséquence, la forte dépendance de l'auto-assemblage aux paramètres du procédé testés a été montrée par les résultats expérimentaux obtenus. Les propriétés de barrière des films multicouches ont également été évaluées par la caractérisation de la perméabilité à la vapeur d'eau, à l'oxygène (O2) et au dioxyde de carbone (CO2), ainsi que la sorption de la vapeur d'eau. Un revêtement de 5 bicouches (OMMT/PE) (~ 14 µm d'épaisseur) a réduit la perméabilité à l'O2 d'un film de PE de 160 µm d'épaisseur de 84,4% et la perméabilité au CO2 de 70%, tandis que la perméabilité a la vapeur d’eau a été réduite de 45%. Ces réductions de perméabilité obtenues par seulement l’ajout de 2,4% (v/v) de nano-argile se sont révélés être significativement plus élevée par rapport aux valeurs de réduction rapportées dans la littérature pour les nanocomposites dispersés préparés à base de PE/organo-argile. Cette connaissance peut être utilisée dans la mise en place d'une approche pour produire des micro/nanostructures stratifiés ayant des propriétés de barrière sur mesure pour l'application dans l'emballage alimentaire. / Inspired by the traditional Layer-by-Layer (LbL) assembly technique, this PhD study demonstrates the first effort to develop a novel methodology for multilayer self-assembly on the basis of hydrophobic interactions and further physical adsorption to fabricate stratified Polyethylene(LLDPE)-organoclay(OMMT) nano-enabled composite film. In contrary to the electrostatic LbL technique, here, the multilayer films were synthesized by starting from an uncharged apolar polymer substrate and successively depositing apolar organoclay and uncharged apolar PE layers with subsequent repeating depositions. The alternate variation of contact angle (85° average for organoclay and 107° for PE layers) confirmed the profilometry and the scanning electron microscopy results as well as the linear growth pattern, i.e. the successful highly stratified assembly of repetitive bilayers comprised of 450 nm organoclays and 2.25 µm PE layers. Further characterization tests were performed to evaluate the effect of the main identified process parameters (concentration, temperature, rinsing and drying steps, and solvent type) variation on the formation and thickness growth of the films. As a consequence, the high dependence of the self-assembly’s growth to the tested process parameters was showed by the obtained experimental results. The barrier properties of the multilayer films were also evaluated by characterizing the Water vapour, Oxygen (O2), and Carbon dioxide (CO2) permeability as well as the water vapour sorption. A 5-bilayer (OMMT/PE) coating (∼14 µm thick) reduced the O2 permeability of a 160 µm-thick PE film by 84.4% and the CO2 permeability by 70%, while the WVP was reduced by 45%. These permeability reductions obtained by only 2.4 v/v % of nanoclay addition level were found to be significantly greater compared to the reduction values reported in the literature for prepared blend PE/organoclay nanocomposites. This knowledge can be used in the establishment of an approach to produce stratified micro/nanostructures with tailored barrier properties for food packaging application.

O processo estudado utilizou tubos cerâmicos porosos fabricados predominantemente com alumina e produzidos pela técnica da colagem de barbotina e sinterizados a temperaturas próximas a 1450 graus Celsius, para seleção de uma temperatura. O meio micro poroso foi caracterizado pela técnica de porosimetria por intrusão de mercúrio, apresentando tamanho médio de poro de 0,5 'mü'm. Os tubos foram submetidos à impregnação com solução de citrato de zircônio (precursor) por capilaridade. Posteriormente, os tubos foram calcinados e tratados termicamente até 600 e 900 graus Celsius, com o objetivo de eliminar componentes orgânicos voláteis e transformar o precursor no óxido metálico. A impregnação foi realizada em diferentes proporções e os tubos microporosos foram testados na bancada de micro-filtração, onde foram variados parâmetros fluidodinâmicos do processo (Reynolds e pressão transmembrana) e analisada as propriedades físico-químicas do volume de permeado, através de medidas da concentração de carbono orgânico total (TOC), condutividade elétrica, pH e a caracterização da mistura (concentrado) através de microscopia óptica. O meio micro poroso impregnado foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), para analisar a morfologia do material impregnado e sua composição qualitativa. Os resultados do fluxo de permeado foram analisados e observou-se que os melhores resultados quanto ao fluxo transmembrana foram obtidos para o tubo impregnado a 900 graus Celsius. O tubo impregnado a 600 graus Celsius apresentou melhor desempenho relativo à desemulsificação, por apresentar menores valores de TOC. Em relação ao processo de transferência de massa, o tubo impregnado 900 graus Celsius obteve maiores valores de Sherwood, portanto a temperatura após impregnação influenciou no transporte de massa durante o processo de separação. A retenção da fase óleo analisada através de medidas de TOC foi de até 99%. / The studied process used porous ceramic tubes manufactured predominantly with alumina and produced by the technique of the collage with barbotina and sintered to close temperatures for 1450 Celsius degrees, for selection of a temperature. The microporous enviroment was characterized by mercury porosimetry, presenting medium size of pore of 0,5 'mü'm. The tubes were submitted to the impregnation with solution of citrate of zirconium (precursory) by capillarity. Later on, the tubes were burned and thermally treated up to 600 and 900 Celsius degrees, with the objective of to eliminate volatile organic components and to transform the precursory in the metallic oxide. The impregnation was accomplished in different proportions and the microporous tubes were tested in apparatus of microfiltration process, where were varied fluid dynamics parameters of the process (Reynolds and transmembrane pressure) and analyzed the physical-chemical properties of the volume of permeated, through measures of the concentration of total organic carbon (TOC), electric conductivity, pH and the characterization of the mixture (concentrated) through optical microscopy. The enviroment impregnated microporous was characterized by scanning eletronic microscopy (SEM), to analyze the morphology of the impregnated material and its qualitative composition. The results of the flow of having permeated were analyzed and it was observed that the best results with relationship to the transmembrane flux were obtained for the tube impregnated for 900 Celsius degrees. The tube impregnated for 600 Celsius degrees presented better relative acting to the demulsifying, for presenting smaller values of TOC. In relation to the process of mass transfer, the impregnated tube 900 Celsius degrees obtained larger values of Sherwood, therefore the temperature after impregnation influenced in the mass transport during the separation process. The retention of the phase oil analyzed through measures of TOC was of up to 99%.

O processo de absorção do CO2 em soluções aquosas de alcanolaminas foi estudado em uma coluna de parede molhada empregando-se uma tela metálica, de 28 mesh, como promotor de película e operando em contracorrente. As alcanolaminas testadas nos diferentes experimentos foram: monoetanolamina (MEA), 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP) e piperazina (PZ). Os experimentos de absorção foram realizados nas soluções aquosas individuais da MEA e AMP; e, nas misturas MEA:AMP e AMP:PZ; visando avaliar a velocidade de absorção do CO2 em diferentes vazões do líquido, a saber: 3.10-7, 6.10-7 e 10.10-7 m3/s. O presente sistema de absorção foi caracterizado através da determinação dos principais parâmetros de transferência de massa: área interfacial efetiva, coeficiente de transferência individual da fase gasosa e o coeficiente volumétrico global médio de transferência de massa. Determinou-se a área interfacial efetiva da coluna, por meio da absorção do CO2 diluído em ar em uma solução aquosa de NaOH, para as diferentes vazões de líquido, sendo os resultados obtidos igual a 106, 126 e 144 m2/m3, respectivamente. O coeficiente volumétrico de transferência de massa da fase gasosa foi determinado por meio da absorção de SO2 diluído em ar em uma solução aquosa de NaOH. Os resultados experimentais mostram que o coeficiente volumétrico individual de transferência de massa e a área interfacial são função da vazão do líquido. As velocidades de absorção do CO2 diluído em ar, em soluções de aminas e suas misturas foram determinadas experimentalmente para diferentes vazões de líquido, sendo os resultados expressos na forma de coeficientes globais de transferência de massa e parâmetros cinético-difusivos da fase líquida. As velocidades de absorção em MEA são bem superiores aos de AMP e NaOH. No caso das misturas foram obtidas velocidades superiores em comparação às das aminas individuais. A velocidade de absorção em AMP é fortemente incrementada na presença de PZ, mesmo em baixa concentração. / The CO2 absorption process in alkanolamine aqueous solutions was studied in a wetted wall column employing a film promotor of thin stainless steel woven wire, 28 mesh, which was operated in countercurrent. The tested alkanolamines were monoethanolamine (MEA), 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) and piperazine (PZ). The absorption experiments were performed in individual aqueous solutions of MEA and AMP and the mixtures MEA:AMP and AMP:PZ, with the aim of evaluating the CO2 absorption rate in different liquid flow rates, namely: 3.10-7, 6.10-7 e 10.10-7 m3/s. This absorption system was characterized through determining of the main parameters of mass transfer: effective interfacial area, individual mass transfer coefficient of the gas phase and the average overall mass transfer volumetric coefficient. The effective interfacial area was determined by the absorption of CO2 diluted in air into an aqueous solution of NaOH for the different liquid flow rates, and the results obtained are 106, 126 and 144 m2/m3, respectively. The mass transfer volumetric coefficient of the gas phase was determined by chemical method of the absorption of SO2 diluted in air into an aqueous solution of NaOH. The experimental results show that the individual mass transfer coefficient and interfacial area are a function of liquid flow rate. On the other hand, the results of the performance of CO2 absorption into amine aqueous solutions were expressed in function of the average overall mass transfer volumetric coefficient and liquid phase diffusive kinetic parameters, which were measured experimentally for different liquid flow rates. The absorption rate in MEA are higher in comparison with AMP and NaOH. In the case of the blended, the absorption rate in AMP is enhanced by piperazine, even in low concentration.

A transferência de oxigênio é um fator limitante para grande parte dos cultivos em biorreatores que operam com organismos estritamente aeróbios devido à baixa solubilidade do oxigênio em meios de cultivo. A introdução de meios não convencionais, como polidimetilsiloxanos (PDMS), em biorreatores pode ser vista como uma melhoria para o ajuste desses processos. Este trabalho propõe uma investigação do emprego de polidimetilsiloxano fluido e emulsificado, usados como carreadores de oxigênio, em meios de cultivo na produção de lipases de Staphylococcus warneri EX17, cepa capaz de utilizar glicerol residual como substrato, visando melhorar a disponibilidade de oxigênio e aperfeiçoar a produtividade. Inicialmente, foram realizados estudos para selecionar o uso de glicerol residual, oriundo da síntese química de biodiesel como fonte de carbono. A atividade lipolítica foi semelhante com glicerol comercial e residual. Após a seleção do glicerol foram realizados experimentos em incubadora rotatória horizontal nas condições previamente otimizadas em trabalhos anteriores do grupo, adicionando PDMS. Dois tipos de PDMS foram testados, fluido e emulsificado. A produção de lipase foi significativamente maior no meio contendo PDMS. Assim, ferramentas de planejamento experimental, delineamento composto central (DCC) foram utilizadas para verificar a influencia do PDMS no coeficiente de transferência de oxigênio kLa em meio de cultivo produtor de lipase livre de células. O kLa aumentou significativamente no meio de cultivo contendo PDMS. Dois novos planejamentos foram desenhados, para otimizar a produção de lipase em meio de cultivo com células. Um para PDMS fluido e outro para PDMS emulsificado. No meio contendo PDMS fluido, a atividade lipolítica foi cinco vezes maior, enquanto que no meio contendo silicone emulsificado a atividade lipolítica foi três vezes maior. Este estudo demonstrou que a lipase de S. warneri EX17 pode ser produzida utilizando glicerol residual como fonte de carbono, e polidimetilsiloxanos como carreadores de oxigênio aumentando a transferência de oxigênio no meio e elevando a produção da enzima, que apresenta diversas possibilidades de aplicação, principalmente na indústria de alimentos. / The oxygen transfer is a limiting factor in many bioreactors cultivations, in which strictly aerobic organisms are grown due to the low solubility of oxygen in culture media. The introduction of unconventional media, such as polydimethylsiloxanes (PDMS) in bioreactors can be seen as a potential improvement for these processes. This work proposes an investigation of the use of polydimethylsiloxane in its two forms, fluid and emulsified, used as carriers of oxygen in culture media for the lipase production of Staphylococcus warneri EX17, strain capable of using glycerol as substrate, to improve the oxygen availability and improve enzyme productivity. Initially, studies were performed to select the use of residual glycerol, derived from the chemical synthesis of biodiesel as a source of carbon. The lipase activity was similar in both commercial and residual glycerol. Experiments were performed on orbital shaker, using conditions previously optimized in another work of the group, but with the addition of PDMS. Two types of PDMS were tested, the fluid and the emulsified. The lipase production was significantly higher in medium containing PDMS. Experimental design and central composite design (CCD) were used to evaluate the influence of PDMS on the oxygen transfer coefficient kLa in culture medium free of lipase-producing cells. The kLa increased significantly in the medium containing PDMS. Two new experimental plannings were designed to optimize the production of lipase in culture medium with cells. In the medium containing the PDMS fluid lipase activity was five times higher than medium without the oxygen carrier, while in the medium containing the emulsified silicone lipase activity was three times higher. This study showed that the lipase from S. warneri EX17 can be produced using residual glycerol as carbon source and that polydimethylsiloxanes works as interesting carrier of oxygen by increasing oxygen transfer rates, improving enzyme production, which has several possible applications, especially in the food industry.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2010. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-08-14T19:32:49Z No. of bitstreams: 1 guilherme.pdf: 1455874 bytes, checksum: ee339bbda3653f3a5e0cc12b76b0c6e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2012-12-02T12:34:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 guilherme.pdf: 1455874 bytes, checksum: ee339bbda3653f3a5e0cc12b76b0c6e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-12-02T12:34:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 guilherme.pdf: 1455874 bytes, checksum: ee339bbda3653f3a5e0cc12b76b0c6e0 (MD5) Previous issue date: 2010 / O despejo de efluentes industriais contendo corantes é um grave problema ambiental, tanto para a vida aquática quanto para a saúde pública. Com o intuito de remover estes corantes dos efluentes, a adsorção é uma técnica de fácil execução e extremamente viável, principalmente quando envolve o uso de bioadsorventes. Um potencial bioadsorvente para a remoção de corantes é a quitosana, pois, pode ser obtida de matérias-primas renováveis e de baixo custo. O objetivo deste trabalho foi utilização do biopolímero quitosana para a adsorção de três corantes alimentícios: azul brilhante, amarelo tartrazina e amarelo crepúsculo. O estudo foi realizado mediante a comparação da quitosana com adsorventes comerciais, construção das isotermas de equilíbrio, determinação dos parâmetros termodinâmicos, definição de condições ótimas do processo, cinética, mecanismos e natureza da adsorção. A quitosana foi mais eficiente que o carvão ativado, terra ativada e terra diatomácea na remoção dos três corantes estudados, preferencialmente em pH ácido alcançando percentuais de remoção de até 90%. O modelo de Langmuir foi mais adequado para representar as isotermas de equilíbrio, sendo que as capacidades máximas de adsorção na monocamada obtidas a 298 K foram 1134 mg g-1, 1684 mg g-1 e 1977 mg g-1 para os corantes azul brilhante, amarelo tartrazina e amarelo crepúsculo respectivamente. Valores negativos de entalpia (-51,7 a -34,2 kJ mol-1), entropia (-0,14 a -0,10 kJ mol-1 XIII K-1) e energia livre de Gibbs (-8,52 a -2,24 kJ mol-1) mostraram que o processo de adsorção de todos os corantes foi exotérmico, espontâneo e favorável. Os corantes, amarelo tartrazina e amarelo crepúsculo apresentaram comportamento similar, e desta maneira apenas o corante amarelo crepúsculo foi utilizado para a otimização do processo. As condições ótimas de processo foram pH 3, 60 minutos e 150 rpm para o corante azul brilhante, e pH 3, 60 minutos e 50 rpm para o corante amarelo crepúsculo obtendo-se capacidades de adsorção de 210 mg g-1 e 295 mg g-1, respectivamente. Os modelos de pseudo-segunda ordem e Elovich foram os mais adequados para representar a cinética de adsorção para todos os corantes, obtendo-se 85% da capacidade máxima de adsorção em 40 minutos. O processo de adsorção ocorreu simultaneamente por difusão no filme e difusão intrapartícula, sendo que um aumento na taxa de agitação causou uma diminuição na resistência à transferência de massa no filme, sendo este mecanismo o limitante do processo. A adsorção dos corantes foi de natureza química, devido a interações eletrostáticas dos grupamentos amino e hidroxila da quitosana com os grupamentos sulfonados dos corantes. / The disposal of industrial effluents containing dyes is a serious environmental problem, for aquatic biota and public health. Adsorption is an alternative method used in order to dye removal from effluents, due to simplicity and high efficiency, mainly when involves bioadsorbents. Chitosan is a bioadsorbent used in order to removal dyes from effluents in adsorption systems, due its high adsorption capacities and low-cost materials obtained from natural resources. In this work adsorption of food dyes acid blue 9, FD&C yellow n°5 and food yellow 3 onto chitosan was studied. The research was carried out in following steps: Chitosan comparison with commercial adsorbents; isotherm and thermodynamic analysis; process optimization; Kinetic, mechanisms and nature of adsorption process. Chitosan was more efficient in relation activated carbon, diatomaceous earth and activated earth for all dyes removal, mainly in acid mean, reaching 90% of dye removal. The Langmuir model showed the best fit with equilibrium experimental data, being that maximum adsorption monolayer obtained at 298 K were 1134 mg g-1, 1684 mg g-1 e 1977 mg g-1 for acid blue 9, FD&C yellow n°5 and food yellow 3, respectively. Negative values of enthalpy (-51,7 a -34,2 kJ mol-1), entropy (- 0,14 a -0,10 kJ mol-1 K-1) and Gibbs free energy (-8,52 a -2,24 kJ mol-1) showed that adsorption was exothermic, spontaneous and favorable. Optimal process conditions were pH 3, 60 min and 150 rpm for acid blue 9, and pH 3, 60 min and 50 rpm for food yellow 3, obtaining adsorption capacities 210 mg g-1 and 295 mg g-1, respectively. For all dyes pseudo-second order and Elovich models showed best fit with kinetics experimental data, being that 85% of maximum adsorption capacity was reached in 40 min. Film and intraparticle diffusion occurred simultaneously in adsorption process, being that stirring rate increase caused a decrease in film mass transfer resistance. Film diffusion was the rate limiting step in adsorption process. Adsorption process occurred thought electrostatic interactions between sulfonated groups of the dyes and chitosan amino and hydroxyl groups.

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Alessandra Faria Baroni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T00:15:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tonon_RenataValeriano_M.pdf: 2352252 bytes, checksum: 8ce418cb4bdc4465381fc1b73064410d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo estudar a cinética de desidratação osmótica de metades de tomate (Lycopersicum esculentum M.) em soluções contendo sacarose e cloreto de sódio numa concentração total de 65% (p/p), variando-se a composição da solução, a temperatura de processo e os níveis de agitação utilizados, a fim de se obter diferentes números de Reynolds. O processo foi realizado em um tanque encamisado de aço inoxidável, conectado a um banho termostático, e a agitação da solução osmótica foi promovida por um agitador mecânico, sendo a velocidade de rotação da turbina medida por um tacômetro digital. Foram realizados 17 ensaios, de acordo com um planejamento experimental 23 completo. A cinética de transferência de massa da água e dos solutos foi modelada de acordo com uma equação empírica que considera uma dependência linear entre perda de água, ganho de sal e ganho de sacarose e a raiz quadrada do tempo, e permite o cálculo de um coeficiente global de transferência de massa (K). A atividade de água e a retenção de carotenóides nas amostras também foram determinadas. Os coeficientes globais de transferência de massa da água, do NaCl e da sacarose foram influenciados positivamente pela temperatura e pelo aumento do teor de sal na solução. A agitação teve influência significativa apenas sobre a perda de água, o que indica que neste caso, o mecanismo de transferência de massa não é governado apenas por um mecanismo interno, como parece ser o caso dos solutos. A proximidade do equilíbrio atingida em cada ensaio foi verificada através da relação entre as atividades de água da solução e das amostras e observou-se que as amostras processadas em soluções com maior quantidade de sal foram as que se apresentaram mais distantes do equilíbrio, após 6 horas de processo. Em relação à retenção de carotenóides, a desidratação osmótica parece não ter afetado a quantidade destes nutrientes nos produtos processados, podendo, assim, ser considerada um método eficiente, que permite a obtenção de produtos com menor teor de umidade e alto valor nutritivo / Abstract: The objective of this work was studying the osmotic dehydration kinetics of tomato¿s halves (Lycopersicum esculentum M.) in solutions with sucrose and sodium chloride in a total concentration of 65% (w/w), with varied solution composition, process temperature and agitation level, in order to obtaining different Reynolds numbers. The process was carried out in a jacketed stainless steel tank, connected to a thermostatic bath, and osmotic solution agitation was promoted by a mechanical stirrer, being the turbine rotation speed controlled by a digital tachometer. Seventeen tests were made, according to a 23 experimental design. Water and solutes mass transfer kinetics was modeled according to an empirical equation that considers a linear dependence between water loss, salt gain and sucrose gain on the square root of time, and allows calculating an overall mass transfer coefficient (K). Water activity and carotenoids retention in samples were also determined. Water, NaCl and sucrose overall mass transfer coefficients were positively influenced by temperature and by increasing solution salt content. Agitation had significant influence only on water loss, which indicates that in this case, the mass transfer mechanism is not governed only by an internal mechanism, as seems to be the case of solutes. Equilibrium proximity reached in each test was verified through the relationship between solution and samples water activities. The samples processed in solutions with higher salt content seemed to be more distant of equilibrium, after 6 hours of process. In respect to carotenoids retention, osmotic dehydration seems not to affect this nutrient content in processed products, and therefore, it can be considered an efficient method, which allows obtaining products with low moisture content and high nutritive value / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Teresa Massako Kakuta Ravagnani, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T04:47:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lang_JeanPierre_M.pdf: 1967050 bytes, checksum: 0383f4c0388e6e7aa19f19c4c4688052 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: As colunas de recheio são equipamentos intensamente aplicados em operações de separação tais como destilação, absorção de dessorção. No entanto, a sua capacidade à transferência de massa em contracorrente é limitada devido à sua inundação. Uma nova tecnologia HIGEE ('high g¿ ¿ alta gravidade é proposta para superar esta limitação. Uma cluna HIGEE utiliza um recheio rotativo que induz acelerações centrífugas acima de 1000 vezes a aceleração da gravidade terrestre. O aumento da força motriz permite o aumento da capacidade e da eficiência da coluna. De acordo com vários autores, o tamanho do equipamento fica consideravelmente reduzido, apresentando vantagens econômicas e operacionais. A principal proposta deste trabalho é avaliar a forma como a coluna com recheio rotatico se comporta quando o raio externo do rotos é aumentado de 8 (Nascimento, 1999 e 2003) para 13cm.Os experimentos foram conduzidos em condições de refluxo total, sendo utilizando dois sistemas destilantes: n-hexano/n-heptano e etanol/água. A velocidade do rotor foi variada de 500 a 2300 rpm, criando acelerações contrifugas de 26 a256 vezes a aceleração da gravidade. O efeito da vazão de vapor, velocidade de rotação e do sistema destilante sobre o coeficiente de transferência de massa, 'K IND. y¿¿a IND. e¿ depende do fluxo de vapor, mas fracamente da velocidade do rotor...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Packed colummns are equipment intensively applied in separations such as distillation, absorption and stripping , absorption and strippig. However, its for counter-current mass transfer is limited due to its flooding. A new HIGEE (high g ¿ high gravity) technology is proposal to overlap this limitation. A HIGEE column uses a rotating machine that promotes centrifugal accelerations above 1000 times the terrestrial gravity acceleration. The increase of the driving force allows the increase of column¿s capacity and efficiency. In accordance with some authors, the equipment size considerably reduced presenting economic and operational advantages. The main proposal of this work is to evaluate how the mass transfer behavior of the HIGEE column changes when the external rotor radius is increased from 8 (Nascimento 1999 and 2003) to 13 cm. The experiments had been conduced in total reflux conditions using two distilling system n-hexane/n-heptane and ethanol/ water. The rotor's speed was vaied from 500 to 2300 rpm , provided centrifugal accelerations from 26 to 556 times higher than terrestrial gravity acceleration. The effect of the vapor outflow, rotation speed and distilling system on mass transfer coefficient 'K IND. y¿¿a IND. e¿ and transfer unit area, 'AUT IND. G¿had been analyzed for each rotor size...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Florencia Cecilia Menegalli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monnerat_SandraMourao_D.pdf: 2359962 bytes, checksum: 3df7969a948ecae9b1a169de42e7087a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No presente trabalho investigou-se a desidratação osmótica de maçãs (variedade Fuji), seguida ou não de secagem convectiva com ar quente. Foram determinados perfis de concentração de água e soluto(s) em amostras de maçãs cortadas ao meio e desidratadas osmoticamente em soluções aquosas binárias (30% e 50% de sacarose, p/p) e solução ternária (50% de sacarose e 10% de cloreto de sódio, m/m), sob agitação vigorosa e temperatura constante (27°C). As amostras imersas na solução osmótica durante 2, 4 e 8 h foram fatiadas a partir da superfície plana exposta. A densidade e os teores de água, açúcares totais e redutores e cloreto de sódio foram determinados em cada fatia. O modelo matemático que descreve o transporte de cada espécie estudada (água, sacarose e cloreto de sódio) se baseia na equação de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido. O modelo foi ajustado aos dados experimentais, através do método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson para determinar os coeficientes efetivos de difusão como uma função da concentração, utilizando coordenadas materiais e integrando simultaneamente as equações diferenciais de cada componente (água e sacarose ou água, sacarose e cloreto de sódio). Imagens de microscopia ótica de tecidos tratados osmoticamente, previamente pigmentados com o corante vital vermelho neutro, foram obtidas variando-se a concentração das soluções e o tempo de exposição. Os registros fotográficos retratam alterações da estrutura celular, que variam de acordo com a intensidade do processo de desidratação. A secagem convectiva com ar quente foi realizada em amostras de maçãs cortadas ao meio, frescas e previamente tratadas em solução aquosa de sacarose a 50% p/p durante 4 horas (27°C). Os perfis de umidade foram determinados a partir da superfície, após a exposição da face plana das metades das maçãs ao fluxo de ar quente (60°C ) durante 3, 6, 10 e 24 horas de secagem. O modelo matemático que descreve o transporte da água se baseia nas equações de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido e a concentração inicial não homogênea para o tecido previamente tratado. De maneira similar à desidratação osmótica, a difusividade de água na secagem também foi determinada em função da concentração, utilizando-se o método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson e coordenadas materiais. Obtevese um bom ajuste dos modelos matemáticos aos dados experimentais de desidratação osmótica e de secagem. A ordem de magnitude dos coeficientes obtidos para a desidratação osmótica foi uma ou duas vezes menor que de coeficientes de difusão binários de soluções puras de sacarose e de cloreto de sódio. No caso da secagem, o comportamento da difusividade mostrou dependência significativa com a concentração de água. O tecido fresco apresentou coeficientes superiores aos do tecido pré-tratado osmoticamente além de funcionalidades distintas para diferentes tempos de secagem (inferior e superior a 6 horas). O tecido tratado apresentou um comportamento mais estável da difusividade da água no material e foi descrito por uma única função. Este fato está relacionado com as mudanças estruturais ocorridas durante a secagem, mais severas para o tecido fresco em relação ao tecido tratado / Abstract: In this study it was investigated the osmotic dehydration of apples (Fuji variety) followed or not by convective drying with hot air. Concentration profiles were determined for water and solute(s) in samples of apples cut in half and osmotically dehydrated in binary aqueous solutions (30% and 50% sucrose, w/w) and ternary solution (50% sucrose and 10% sodium chloride, w/w) under vigorous stirring and constant temperature (27°C). The samples immersed in the osmotic solution for 2, 4 and 8 h were sliced from the exposed flat surface. The density and water, total and reducing sugars and sodium chloride contents were determined in each slice. The mathematical model that describes the transport of each species studied (water, sucrose and sodium chloride) is based on the continuity equation and on the of Fick's diffusion law and considers the tissue shrinkage. The model was fitted to experimental data through the finite difference implicit method of Crank-Nicolson, to determine the effective diffusion coefficients as a function of concentration, using material coordinates and integrating simultaneously the differential equations of each component (water and sucrose or water, sucrose and sodium chloride). Light microscopy images of osmotically processed tissues previously pigmented with the vital dye neutral red, were obtained, varying the concentration of solutions and time of exposure. The photographic records show changes in cellular structure, which vary with the intensity of the dehydration process. The convective air drying was carried out on samples of apples cut in half, fresh and treated in aqueous solution of sucrose to 50% w/w for 4 hours (27°C). The moisture profiles were determined from the surface, after exposure of the flat face of half of the apples to the flow of hot air (60 ° C) during 3, 6, 10 and 24 hours of drying. The mathematical model that describes the water transport is based on the continuity equation, the Fick's diffusion law, the tissue shrinkage and the nonhomogeneous initial concentration of the previously treated tissue. Similarly to the osmotic dehydration, the water diffusivity in drying was also determined in terms of concentration, using the finite difference implicit method of Crank-Nicolson and coordinated materials. It was possible to obtained a good fit of mathematical models to experimental data of osmotic dehydration and drying. The order of magnitude of the coefficients obtained for the osmotic dehydration was one or two times lower than diffusion coefficients of pure binary solutions of sucrose and sodium chloride. For drying, the behavior of diffusivity showed significant dependence with the concentration of water. The fresh tissue showed coefficients greater than the osmotically pre-treated tissue than it needs distinct functions for different times of drying (and less than 6 hours). The treated tissue showed a more stable behavior of the water diffusivity in the material and was described by a single function. This fact is related to the structural changes during drying, more severe for the fresh tissue than for the treated tissue / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Marco Aurelio Cremasco / Teses (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T17:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mochi_VanessaTrevizan_D.pdf: 4291696 bytes, checksum: 00eed0c36eb7ff3fb840a796ffbd434f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A busca de tecnologias apropriadas para tratamento de água potável ou efluente tem sido direcionada para o desenvolvimento de novos métodos ou aprimoramento de métodos já existentes. Uma técnica que tem se mostrado bastante promissora é a ozonização. Diante desse contexto, a presente Tese de Doutorado visou montar e desenvolver uma unidade experimental de ozonização. Primeiramente, dimensionou-se e montou-se a unidade com o reator semicontínuo para estudo da solubilidade de ozônio em líquidos. Em seguida, determinou-se a solubilidade do ozônio em água destilada a 21oC e pH 7 pelo método convencional (isocrático). Diante dos resultados, optou-se por propor um novo método para determinação da solubilidade do ozônio em água destilada a 21oC e pH 7, denominado método por gradiente em etapas.Com esse método, obteve-se uma única curva com seis degraus, onde cada degrau está relacionado com uma concentração de ozônio na fase gasosa. Para a condição avaliada, o novo método reduziu a quantidade de experimentos de seis para um experimento, quando comparado com o método convencional (isocrático). A redução do número de experimentos resultou numa redução do tempo de 36 % e o método proposto apresentou o mesmo resultado que o método tradicional de determinação de solubilidade de ozônio em líquido.O valor da constante de Henry obtida também foi corroborado pelos valores encontrados na literatura para a solubilidade de ozônio em água a 21 °C e pH 7, o que permitiu concluir que o sistema experimental é robusto e possibilita a obtenção de dados confiáveis. A próxima etapa foi a montagem da unidade de ozonização com a coluna de borbulhamento. Para avaliar esta parte da unidade experimental, investigou-se a ozonização de solução aquosa alcalina. Para tanto, fez-se uso de um planejamento experimental, cujas variáveis analisadas foram: pH inicial da fase líquida; concentração de ozônio na fase gasosa; vazão da corrente gasosa contendo ozônio; e, vazão de recirculação do líquido. Os resultados demonstram que todos os parâmetros operacionais estudados influenciam a concentração de ozônio dissolvido. O aumento da concentração de ozônio na fase gasosa e/ou da vazão da mistura gasosa oxigênio-ozônio proporciona acréscimo significativo na concentração de ozônio dissolvido na solução. Diante dos resultados, concluiu-se que a unidade de ozonização é bem robusta e garante a repetibilidade dos dados. / Abstract: The search for appropriate technologies for treatment of drinking water or wastewater has been directed to the development of new methods or improvement of existing methods. One promising technique is the ozonation. Due to this consideration, this Doctor Thesis aimed the installation of an experimental unit of ozonation, which was divided into two stages. First, the experimental unit with the semi-batch reactor was designed and installed to study the solubility of ozone in solution. Next, it was determined the solubility of ozone in distilled water at 21oC and pH 7 by the conventional method (isocratic). Then it was decided to propose a new method for determining the solubility of ozone in distilled water at 21oC and pH 7, known as method of gradient steps. With this method, it was obtained a single curve with six steps, where each step is related to a concentration of ozone in the gas phase. For the condition evaluated, the new method reduced the number of experiments from six to one experiment, when compared with the conventional method (isocratic). Reducing the number of experiments resulted in a reducing time of 36% and the proposed method showed the same result as the traditional method of determining the solubility of ozone in liquid. The Henry's constant obtained was also corroborated by the values of ozone solubility in water at 21 °C and pH 7 found in literatures, what allowed concluding that the experimental system is robust and allows for obtaining reliable data. In sequence, the unit experimental with the bubble column was installed and the ozonation process of alkaline solution in the bubble column was studied. Through this, the ozone concentration in liquid phase over time was evaluated and the ozone concentration in liquid phase at steady state was studied by means of experimental design. The influences of the following parameters were studied: ozone concentration in the gas phase; gas flow rate; initial pH of the aqueous solution and recirculation flow rate of the liquid phase. The results show that all the operating parameters studied influence the concentration of dissolved ozone in liquid phase. Increasing the concentration of ozone in the gas phase and / or flow of oxygen-ozone gas mixture gives a significant increase in the concentration of dissolved ozone in solution. Results allowed concluding that the experimental unit of ozonation is very robust and guarantees the data repeatability. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Nesta dissertação de mestrado é estudado o desempenho fluidodinâmico de um meio poroso fixo e compactado, construído por sinterização com esferas de vidro para a retenção de partículas. A análise experimental visou o processo de retenção de partículas a partir de pastilhas circulares de diâmetro de 29 mm confeccionadas com esferas de vidro variando de 1,0 a 3,3 mm de diâmetro e sinterizadas como um elemento rígido a partir de aquecimento contínuo até cerca de 750ºC. As pastilhas foram submetidas a diferentes pressões de coluna de água, e a vazão no meio poroso foi analisada para diferentes pressões. Os experimentos foram realizados com a adição em batelada de polpa de açaí, areia fina, areia grossa e esferas de vidro próprias da composição do meio poroso. As vazões mássicas adimensionais são apresentadas graficamente para diferentes pressões de coluna de água variando entre 0,1 e 0,5 atmosferas (atm), em regime permanente e estacionário. Os resultados experimentais foram comparados e apresentados na forma de parâmetros adimensionais que caracterizam o regime de escoamento num leito fixo. Os resultados experimentais foram modelados a partir da modificação dos modelos de Vortmeyer e Schuster (1983) e Subagyo et al. (1998) para estabelecer sobre os mesmos parâmetros adimensionais uma adequada aproximação com os resultados teóricos. / The present dissertation reports the performance of steady flow in circular fix bed which was created by sinterization of glass spheres. The experimental analysis aimed the process of retention of particles from circular packed bed of 29 mm of diameter. The circular fix bed was created with spheres of glass of diameter between 1.0 and 3.0 mm, and made by sintering one rigid body from continuous heating until 750ºC. The circular and rigid fix bed was subjected to different pressures of column of water varying between 0.1 and 0.5 atm for analysis of flux (kg/s). The experiments were carried out with the addition of one amount of açai pulp, sands fine, sands thick and spheres of glass own of composition of fix bed. The dimensionless flux was present for different pressures of column of water on the fix bed; the results were compared and presented in the form of dimensionless parameters of literature what characterize the flow in packed bed. The experimental results were modeled based on Vortmeyer e Schuster (1983) and Subagyo et al. (1998) models, establishing on the dimensionless parameters an appropriate approach with the theoretical flux of circular fix bed.