O silverskin é um resíduo, rico em compostos antioxidantes, como o ácido 5-cafeoilquínico (5-CQA) e a cafeína (CAF), produzido durante a torrefação dos grãos de café. O objetivo deste estudo foi desenvolver uma metodologia de extração, aliando a extração assistida por ultrassom e o planejamento de experimentos, para a recuperação simultânea do 5-CQA e da CAF da silverskin. Os extratos gerados foram caracterizados e tiveram a capacidade antioxidante e a toxicidade investigadas. A metodologia de superfície de resposta e a função Desejabilidade foram empregadas na otimização da extração. A LC-DAD/MSn foi utilizada para a caracterização dos extratos, os métodos de sequestro do radical DPPH e de redução do ferro (FRAP), para avaliar a capacidade antioxidante; enquanto o ensaio da Artemia salina foi usando para avaliar a toxicidade. As condições ótimas de extração foram: 45 % de etanol em água como solvente de extração, razão amostra-solvente 1/20, extração por 7 min a 59 °C, com rendimentos de 5-ACQ e CAF de respectivamente 2,00 e 6,26 mg g-1. No total, 9 derivados clorogênicos foram tentativamente identificados. Os teores de teofilina, ácido cafeico e derivados clorogênicos foram respectivamente: 0,53, 0,06 e 4,40 mg g-1. O extrato demonstrou considerável capacidade antioxidante, com concentração eficiente de 46,87 mg L-1 e capacidade redutora de ferro de 152,71 μM de FeSO4 g-1, além de alta toxicidade. O método desenvolvido obteve rendimento similar ao da extração sólido-líquido para o 5-ACQ. / Silverskin is a waste generated during the coffee beans roasting. This residue has been showing antioxidant compounds, mainly 5-caffeoylquinic acid (5-CQA) and caffeine (CAF). The aim of this study was used the design of experiments and ultrasound-assisted extraction to develop an extraction method for the efficient recovery of 5-CQA and CAF from silverskin, simultaneously. In addition, the optimized extract was characterized, and its antioxidant capacity and acute toxicity were investigated. The response surface methodology and Desirability function were employed to optimize the extraction. The chemical characterization was carry out by LC-DAD/ESI-MSn. Antioxidant capacity was evaluated by DPPH (2, 2-diphenyl-1 picryl hydrazyl) and FRAP (ferric reducing antioxidant power) methods and the acute toxicity by Artemia salina assay. The optimal extraction conditions were 45.0 % ethanol in water, the solid-to-liquid ratio was 1:20, and extraction for 7.0 min at 59 °C. Under optimal conditions, the yield of 5-CQA and CAF were 2.00 and 6.26 mg g-1, respectively. Theophylline, caffeic acid, and total chlorogenic acid concentrations were 0.53, 0.06 e 4.40 mg g-1, respectively and 9 chlorogenic acids were identified in the extract. The extract showed considerable antioxidant capacity, with efficient concentration value of 46,87 mg L-1 in the DPPH assay and 152,71 μM FeSO4 g-1 (FRAP) and high toxicity. The developed extraction methodology showed similar performance as solid-liquid extraction to 5-CQA yield.

Esta dissertação apresenta um estudo desenvolvido com o intuito de consolidar uma metodologia para a otimização de projeto de porta-sedes de uma válvula de esfera trunnion. Este trabalho está dividido em dois artigos. Primeiramente, é apresentado um estudo comparativo entre diferentes modelos de porta-sedes, realizado com o apoio do método dos elementos finitos (FEA). O porta-sede de melhor desempenho foi determinado utilizando a Função de Perda Quadrática Multivariada. O objetivo principal deste primeiro artigo é identificar os principais parâmetros da geometria de um porta-sede, que possam garantir o desempenho funcional da válvula e correspondente atendimento dos requisitos de qualidade. O segundo artigo descreve uma aplicação da metodologia de Projeto de Experimentos (DOE), conduzida com o intuito de identificar a configuração geométrica da válvula que conduza a condição ótima de funcionamento, fornecendo, desta forma, subsídio para a área de Desenvolvimento de Produtos na elaboração de válvulas mais robustas. Uma das principais contribuições deste trabalho é a constatação que os quatro fatores controláveis incluídos no estudo exercem efeito significativos sobre as variáveis de resposta utilizadas (pressão de contato e força de reação). Excetuando-se o fator “pressão de operação da válvula”, que caracteriza a condição operação, mas não é um parâmetro de projeto, o fator que revelou efeito mais pronunciado sobre as variáveis resposta foi a “área da pista de vedação”. / This thesis presents a study conducted in order to consolidate a methodology for seat-retainer design optimization of a trunnion ball valve. This work is divided in two papers. Initially a comparative study between different seat-retainer models, developed with the support of the finite element analysis (FEA), is presented. The best performance seat-retainer was determined using the Multivariate Quadratic Loss Function. The main purpose of this first article is to identify the main parameters of the seat-retainer geometry, which could ensure the functional performance of the valve and corresponding quality requirements. The second paper describes an application of Design of Experiments (DOE) methodology, conducted in order to identify the geometric configuration of the valve that leads to the optimal operating condition, providing thereby, contribution to the Product Development area in designing more robust valves. The main contribution of this work is the finding that the four control factors included in the study exert significant effect on the response variables used (contact pressure and reaction force). Except for the factor "valve operating pressure" that characterizes the operation condition, but is not a design parameter, the factor that showed more pronounced effect on the response variables was the “seat sealing area”.

Este trabalho apresenta algumas contribuições para métodos de controle baseados em dados obtidos em apenas um experimento, a fim de torná-los mais atrativos quanto à aplicação em processos industriais. A partir de dados obtidos em experimentos no processo, os métodos baseados em dados estimam os parâmetros de um controlador de estrutura fixa por meio da minimização do erro entre a saída do sistema real em malha fechada e uma saída desejada, dada por um modelo de referência. O método Virtual Reference Feedback Tuning - VRFT é o método mais expressivo na literatura que estima os parâmetros do controlador usando apenas uma batelada de dados, mas o mesmo apresenta alguns inconvenientes em sua formulação que limitam a sua aplicação. Neste trabalho, o método VRFT é modificado de forma que se obtém um método VRFT flexível, o qual minimiza um critério flexível, pelo qual são estimados tanto os parâmetros do controlador quanto os parâmetros do numerador do modelo de referência; assim, caso a planta que se deseja controlar seja de fase não-mínima, o critério é capaz de estimar esses zeros e os mesmos devem ser incluídos no modelo de referência que será utilizado no projeto do controlador. Além disso, em sistemas com ruído, o método VRFT necessita de uma variável instrumental para que a estimativa dos parâmetros do controlador seja não-polarizada. Para eliminar a necessidade de usar variáveis instrumentais, um novo método de controle baseado em dados é proposto, o qual é descrito sob a ótica de identificação. Este método pode ser visto como a identificação de um sistema, no qual a função de transferência do processo é reparametrizada em função do controlador ideal e do modelo de referência. Além disso, estende-se a teoria de projeto de experimento com solução baseada em restrições LMI para o caso da identificação do controlador ótimo. Todas essas contribuições são ilustradas através de simulações. / This work presents some contributions to data-based control methods where data is obtained in only one experiment, in order to make them more attractive to industrial process applications. Using data from experiments on the process, data-based methods estimate the parameters of fixed structure controller, through the minimization of the error between the closed loop response of the system and the desired response, given by a reference model. The Virtual Reference Feedback Tuning - VRFT method is the most expressive method in the literature that estimates the controller parameters using only one batch of data, but this method presents some inconveniences in its formulation which limit its application. In this work, the VRFT method is modified in order to obtain a flexible VRFT method, which minimizes a flexible criterion, and then obtains the controller parameters together with the parameters related to the reference model numerator; thus, if the plant which we want to control is non-minimum phase, then the criterion is able to estimate these zeros and they need to be included in the reference model that will be used in the control design. Besides, when dealing with noisy systems, the VRFT method needs an instrumental variable so the controller parameters estimate is unbiased. In order to eliminate this necessity, a new data-based control is proposed in this work, which is formulated using identification theory. This method can be seen as the identification of a system, where the process transfer function is reparameterized as a function of the ideal controller and the reference model. Besides, we extend the experimental design theory where the problem is solved using LMI constraints to the case of the optimal controller identification method. All these contributions are illustrated through simulations.

Um novo laboratório experimental desenvolvido para investigar a combustão de carvão em atmosferas de oxicombustão é descrito em detalhes na tese. Um reator ciclônico é utilizado para a combustão de carvões de baixo rank em condições de escoamento turbulento e com swirl, e operando em temperaturas similares às encontradas em câmaras de combustão industriais. Um sensor potenciométrico de oxigênio, instalado dentro do reator ciclônico, é utilizado para medir o consumo de oxigênio durante a combustão das amostras de carvão. Amostras de carvão com alto teor de cinzas, das minas do Leão e Bonito localizadas no sul do Brasil, e amostras de carvão linhito pré-seco (LTBK), da região da Lusácia, na Alemanha, foram submetidos à combustão em atmosferas de ar e de oxicombustão (O2/CO2/H2O). Os experimentos foram realizados em três temperaturas médias do gás de combustão: 1073, 1173 e 1273 K. Para as amostras do carvão LTBK, a oxicombustão foi composta com duas atmosferas de O2/CO2 sem vapor d’água (21/79 e 30/70) e três atmosferas de O2/CO2/H2O (30/60/10, 30/50/20 e 30/40/30) em base molar, enquanto para as amostras dos carvões Leão e Bonito, a oxicombustão foi composta com duas atmosferas de O2/CO2 (21/79 e 30/70). As amostras de carvão foram peneiradas para uma faixa de tamanho de partículas de 1250 a 2000 μm e 125 a 500 μm, e com massas de 1g e 3g. Em adição aos testes, amostras de char dos carvões Leão e LTBK foram preparadas para investigar o comportamento da combustão de suas matrizes carbonosas com diferentes níveis de matéria volátil. Primeiramente, a investigação da combustão do carvão é feita diretamente a partir das curvas de concentração de oxigênio medidas para a combustão das amostras de carvão LTBK submetidos às atmosferas de ar e oxicombustão com vapor d’água, conforme explicado no Capítulo 2 desta tese. Entretanto, devido ao grande número de experimentos realizados e a necessidade de entender a influência dos fatores, como temperatura e as composições das atmosferas oxidantes, e as interações entre esses fatores na combustão do carvão, a análise pela metodologia do Projeto de Experimentos (DoE) é aplicada nos experimentos, conforme detalhado no Capítulo 3. A reatividade dos carvões de baixo rank é investigada por meio do cálculo dos parâmetros cinéticos globais e dos coeficientes da taxa de reação de combustão do char, considerando a hipótese de um reator bem misturado, a ser verificada ao longo da investigação, conforme descrito no Capítulo 4. A partir da análise das curvas de concentração de oxigênio (Capítulos 2 e 3), os resultados mostram que a atmosfera de oxicombustão com 79% de CO2 (21/79, O2/CO2) aumenta o consumo de oxigênio para os carvões de alto teor de cinzas, Bonito e Leão, e para o carvão linhito com alto teor de voláteis (LTBK), devido à influência da reação de gaseificação do CO2 a partir de temperaturas acima de 1073 K. A partir da análise dos parâmetros cinéticos globais calculados para avaliar a reatividade dos carvões, os resultados mostram que a hipótese do reator bem misturado não é o suficiente para capturar a cinética da combustão do carvão por batelada no interior do reator ciclônico. A reatividade dos carvões investigados, através das constantes efetivas da taxa de reação, variando-se a composição da atmosfera oxidante, temperatura do gás de combustão, tamanho de partículas, massa da amostra e posição do sensor de oxigênio, têm influência do escoamento com swirl e seus termos advectivos e difusivos. / A novel laboratory facility designed to investigate coal oxy-fuel combustion is described in the present work. A cyclone chamber allows for the combustion of low-rank coal under turbulent conditions and swirling flows, covering a temperature range similar to those found on practical furnaces. A potentiometric oxygen sensor with oxide-ion conducting solid electrolytes, as stabilized zirconia, installed within the cyclone reactor, is used to measure the oxygen consumption during the combustion of coal samples. High ash coals samples, from Leão and Bonito mining sites located in South Brazil, and pre-dried lignite coal samples (LTBK), from the Lusatian region, in Germany, were burned under air and oxy-fuel (O2/CO2/H2O) atmospheres. Experiments were carried out at three average gas combustion temperatures: 1073, 1173 and 1273 K. For LTBK coal, oxy-fuel combustion was composed with two O2/CO2 atmospheres (21/79 and 30/70) and three O2/CO2/H2O atmospheres (30/60/10, 30/50/20 and 30/40/30) in molar basis, whereas for Leão and Bonito coals, the oxy-fuel combustion was composed with two O2/CO2 atmospheres (21/79 and 30/70). Coal samples were sieved to a size range of 1250 to 2000 μm and 125 to 500 μm and with 1g and 3g. In addition, char samples from Leão and lignite coals were prepared in order to investigate the combustion behavior of its carbon matrix for different levels of volatile matter. The investigation of coal combustion behavior is made firstly directly on the oxygen concentration curves measured for LTBK coal samples burned under air and oxy-fuel atmospheres with water vapor, as detailed in Chapter 2 of this thesis. However, due to the great number of experiments performed and the need to understand the influence of the factors, as temperature and atmosphere compositions, and the interactions between them on the coal combustion, the Design of Experiments (DoE) analysis is applied in the laboratory test facility, as developed in Chapter 3. The reactivity of low rank coals is assessed by means of global kinetic parameters and of char combustion reaction coefficients, under assumption of a well stirred reactor to be tested along the investigation, as described in Chapter 4. From the analysis of oxygen concentration curves (Chapter 2 and 3), results show that oxidizer oxy-fuel atmosphere with 79% CO2 (21/79, O2/CO2) increases the oxygen consumption for high ash coals, Bonito and Leão, and for pre-dried lignite coal, LTBK, due to the influence of CO2 gasification reaction on their coal combustion reactions from gas combustion temperatures higher than 1073 K. From the analysis of global kinetic parameters calculated to assess the coal reactivity, the results show that the hypothesis of a well stirred reactor is not enough to capture the kinetic involved in coal combustion burned in batch mode within the cyclone reactor. The coal reactivity investigated with the effective reaction rate constants for different oxidizer atmospheres, gas combustion temperatures, particle diameters, sample masses and oxygen sensor position, is influenced by the swirling flow with its advective and diffusive terms.

Esta dissertação apresenta um estudo desenvolvido com o intuito de consolidar uma metodologia para a otimização de projeto de porta-sedes de uma válvula de esfera trunnion. Este trabalho está dividido em dois artigos. Primeiramente, é apresentado um estudo comparativo entre diferentes modelos de porta-sedes, realizado com o apoio do método dos elementos finitos (FEA). O porta-sede de melhor desempenho foi determinado utilizando a Função de Perda Quadrática Multivariada. O objetivo principal deste primeiro artigo é identificar os principais parâmetros da geometria de um porta-sede, que possam garantir o desempenho funcional da válvula e correspondente atendimento dos requisitos de qualidade. O segundo artigo descreve uma aplicação da metodologia de Projeto de Experimentos (DOE), conduzida com o intuito de identificar a configuração geométrica da válvula que conduza a condição ótima de funcionamento, fornecendo, desta forma, subsídio para a área de Desenvolvimento de Produtos na elaboração de válvulas mais robustas. Uma das principais contribuições deste trabalho é a constatação que os quatro fatores controláveis incluídos no estudo exercem efeito significativos sobre as variáveis de resposta utilizadas (pressão de contato e força de reação). Excetuando-se o fator “pressão de operação da válvula”, que caracteriza a condição operação, mas não é um parâmetro de projeto, o fator que revelou efeito mais pronunciado sobre as variáveis resposta foi a “área da pista de vedação”. / This thesis presents a study conducted in order to consolidate a methodology for seat-retainer design optimization of a trunnion ball valve. This work is divided in two papers. Initially a comparative study between different seat-retainer models, developed with the support of the finite element analysis (FEA), is presented. The best performance seat-retainer was determined using the Multivariate Quadratic Loss Function. The main purpose of this first article is to identify the main parameters of the seat-retainer geometry, which could ensure the functional performance of the valve and corresponding quality requirements. The second paper describes an application of Design of Experiments (DOE) methodology, conducted in order to identify the geometric configuration of the valve that leads to the optimal operating condition, providing thereby, contribution to the Product Development area in designing more robust valves. The main contribution of this work is the finding that the four control factors included in the study exert significant effect on the response variables used (contact pressure and reaction force). Except for the factor "valve operating pressure" that characterizes the operation condition, but is not a design parameter, the factor that showed more pronounced effect on the response variables was the “seat sealing area”.

As simulações computacionais são comumente empregadas no estudo do processo da dispersão da pluma de efluente de esgoto no mar como suporte no projeto de sistemas de emissários submarinos. Os modelos de campo próximo são uma ferramenta eficiente para prever o comportamento desses sistemas, através da previsão da diluição inicial, das principais dimensões da pluma e da concentração final de poluentes, informações úteis para o projeto do difusor. Usando modelos de campo próximo, como o NRFIELD e o UM3 do Visual Plumes, é possível simular diferentes alternativas de emissários. No entanto, a realização de muitas simulações resulta numa grande quantidade de informações que impede a obtenção de conclusões objetivas, consumindo muito tempo do projeto. Uma estratégia para um processo de simulação eficiente que permita a obtenção da máxima informação possível com um número mínimo de simulações é fundamental. Na análise dos resultados de simulações nas quais seus parâmetros de entrada são modificados de forma controlada, as causas das mudanças na resposta podem ser facilmente identificadas. Devido a isto, o uso da análise estatística foi considerado. As ferramentas estatísticas podem ser úteis na organização das simulações e na análise subsequente dos resultados. O Planejamento de Experimentos (DOE) é a metodologia estatística para uma experimentação eficiente, permitindo a identificação das variáveis estatisticamente significativas em qualquer sistema ou processo e, a Metodologia de Superfície de Resposta permite a otimização de sistemas a partir de suas variáveis estatisticamente significativas. Considerando isso, o objetivo principal desta pesquisa foi apresentar uma nova abordagem para otimizar, por meio da simulação computacional com modelos de campo próximo e da utilização das ferramentas estatísticas: Planejamento de Experimentos e Superfícies de Resposta, a quantidade de simulações necessárias para a obtenção do valor de diluição inicial mais próximo do ótimo, no projeto de emissários submarinos, através da identificação das variáveis estatisticamente significativas, na predição da diluição inicial, nos modelos de campo próximo do Visual Plumes. Os resultados do trabalho mostraram que só três variáveis geométricas, da configuração do difusor de um emissário, são estatisticamente significativas para a previsão da diluição inicial, e que apenas umas poucas simulações, estatisticamente planejadas, são indispensáveis para a obtenção de uma configuração de emissário mais eficiente. / The computational simulations are commonly employed in the study of the process of dispersion of sewage plume at sea as support in the design of submarine outfall systems. The near field models are an efficient tool to predict the behavior of these systems, by predicting the initial dilution, the main dimensions of the sewage plume and the final concentration of pollutants, useful information for the design of the diffuser. Using near field models such as NRFIELD and UM3 from Visual Plumes, it is possible to simulate different submarine outfall alternatives for their posterior comparison and analysis. However, when many simulations are conducted, it is resulted a large amount of information, which make more difficult to obtain objective conclusions and it is much more time consuming solution. A strategy for an efficient simulation process, that allows obtaining the maximum possible information with a minimum number of simulations, is quite fundamental. In the analysis of the results of simulations in which its input parameters are modified in a controlled way, the causes of the changes in the response can be easily identified. Because of this, the use of statistical analysis was considered. Statistical tools can be useful in organizing the simulations and in the subsequent analysis of the results. The Design of Experiments (DOE) is the statistical methodology to guarantee an efficient experimentation, allowing the identification of the statistically significant variables in any system or process, and the Response Surface Methodology allows the optimization of the systems using their statistically significant variables. Considering this, the main objective of this research was to present a new approach to optimize, through computational simulation with near field models and the use of statistical tools: Design of Experiments and Response Surfaces Methodology, the number of necessary simulations to obtain the initial dilution value closer to the optimum, in the design of submarine outfalls, through the identification of the statistically significant variables, in the prediction of the initial dilution, in the near field models. The results of the work showed that only three of the diffuser geometric variables are statistically significant for the initial dilution prediction, and that only a few statistically planned simulations are indispensable for obtaining a more efficient submarine outfall configuration.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-19T12:18:56Z No. of bitstreams: 1 anamariadoresbernardocuvaca.pdf: 1256292 bytes, checksum: 4b658a65a999025394370fe4b78b9cf0 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-09T11:58:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 anamariadoresbernardocuvaca.pdf: 1256292 bytes, checksum: 4b658a65a999025394370fe4b78b9cf0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T11:58:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 anamariadoresbernardocuvaca.pdf: 1256292 bytes, checksum: 4b658a65a999025394370fe4b78b9cf0 (MD5) Previous issue date: 2017-05-11 / Este trabalho teve como objetivo avaliar, usando técnicas espectrométricas a lixiviação de metais de bijuterias em diferentes soluções extratoras. A técnica de espectrometria de massas com fonte de plasma acoplado indutivamente (ICP-MS) foi usada inicialmente para fazer uma varredura nos extratos de quatro soluções para verificar os metais que estavam sendo lixiviados. O planejamento 23 com triplicata no ponto central foi empregado de modo a estudar os parâmetros de lixiviação. Os parâmetros escolhidos foram temperatura (26º C), tempo de 24 h, pH 5,0 (solução 3) e pH 7,5 (solução 1). Após isto, os parâmetros escolhidos foram aplicados para a lixiviação de Cd e Pb em cinco amostras de bijuterias. Amostras de bijuterias de mesmo lote também foram digeridas para a determinação do teor total de Cd e Pb. As soluções resultantes da lixiviação e da digestão das cinco amostras de bijuterias foram analisadas utilizando a técnica de espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS). As amostras de bijuterias digeridas continham de 1,96 x 10-6 a 3,74 x 10-6 % m/m de Cd e 1,24 x 10-6 a 1,60 x 10-6 % m/m de Pb. Os extratos lixiviados continham de 9,96 x 10-8 a 1,48 x 10-6 % m/m de Cd e <LD a 8,65 x 10-6 % m/m de Pb. Os limites de detecção foram de 2,9 x 10-11 % m/m para Cd e 1,2 x 10-10 % m/m para Pb obtidos por espectrometria de massas com fonte de plasma acoplado indutivamente (ICP-MS); 5,5 x 10-6 % m/m para Cd e 1,9 x 10-5 % m/m para Pb obtidos por espectrometria de absorção atômica com chama (F AAS) e de 2,5 x 10-8 % m/m para Cd e 3,2 x 10-7 % m/m para Pb por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS). A curva em meio aquoso foi adequada para as análises, que foi avaliada com estudos de adição e recuperação, em que os valores variaram entre 84-100% e 75-81% para Cd e Pb, respectivamente. Os resultados obtidos pelo método de adição de padrão foram concordantes com os obtidos pela curva externa em 6% para Cd e 0,5 e 1,3 % para Pb nas amostras A e E. Dentre os analitos estudados, o Cd foi o que mais lixiviou e a solução que mais lixiviou foi a solução 1, indicando que este metal se encontrava na forma mais disponível e a possibilidade de ocorrer a lixiviação em soluções com pH entre 6-8. / The aim of this work was to evaluate the leaching of metals in jewelry in different extractive solutions using spectrometric techniques. The inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) technique was initially used to scan the extracts of four solutions to verify the metals being leached. The 23 full factorial design with triplicate at the central point was carried to study the leaching parameters. The parameters chosen were temperature (26 ° C), time of 24 h, pH 5.0 (solution 3) and pH 7.5 (solution 1). After this, the chosen parameters were applied to the leaching of Cd and Pb in five samples of jewelry. Samples of jewelry from the same batch were also digested for determination of the total Cd and Pb content. The solutions resulting from the leaching and digestion of the five jewelry samples were analyzed using the graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF AAS). The leached extracts contained from 9.96 x 10-8 to 1.48 x 10 -6 % m/m of cadmium and < LD to 8.65 x 10-6 % m/m of lead. The samples of digested jewelry contained from 1.96 x 10 -6 to 3.74 x 10-6 a % m/m of cadmium and 1.24 x 10-6 to 1.60 x 10-6 % m/m of lead. The limits of detection were 2.9 x 10-11 % m/m for cadmium and 1.2 x 10-10 % m/m for lead in inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), 5.5 x 10-6 % m/m for cadmium and 1.9 x 10-5 % m/m for lead (F AAS) and 2.5 x 10-8 % m/m for cadmium and 3.2 x 10-7 % m/m for lead in the graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF AAS). The curve in aqueous medium was suitable for the analyses, which was evaluated with addition and recovery studies, where values varied between 84-100% and 75-81% for cadmium and lead, respectively. The results obtained by standard addition were similar with those obtained by the calibration curve in 6 % for cadmium and 0.5 and 1.3 % for lead in samples A and E. Among the analyzed analytes, the Cd was the one more leached and the solution that leached more metals was solution 1, indicating that this metal was in the most available form and the possibility of leaching occurred in solutions with pH between 6-8.

Orientador: Sérgio Santos Mühlen / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_LearddeOliveira_M.pdf: 4852939 bytes, checksum: 7a95fc7f08613cf9187cb12b3e4b3f50 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Em experimentos que envolvem estimulação de preparações biológicas e cuja resposta é representada por um ou mais sinais, o controle do processo de estimulação e o monitoramento dos sinais resultantes são essenciais para um melhor entendimento de como o sistema biológico responde à estimulação. Assim, este trabalho foi realizado com o objetivo de desenvolver um instrumento virtual para uso em experimentos com preparações biológicas, capaz de gerar estímulos, adquirir e processar os sinais biológicos decorrentes dos estímulos, a fim de propiciar um único ambiente que atenda ao máximo os requisitos de qualquer protocolo experimental que possa envolver estimulação, aquisição e análise de sinais. Foi então desenvolvida uma plataforma virtual para experimentos em preparações biológicas de modo a automatizar o protocolo experimental de um setup. Todo o desenvolvimento dos sistemas de controle, estimulação, aquisição e processa-mento do sinal do instrumento virtual foi concebido de modo a maximizar a flexibilidade no manuseio e a generalidade nas aplicações. O sistema desenvolvido foi capaz de controlar a geração e a aplicação de estímulos (pulsos de ultras-som de potência) em preparações in vitro de corações de ratos, tornando possível automatizar todo o protocolo experimental de estimulação, adquirir os sinais de temperatura e força de contração da preparação de forma síncrona ao estímulo e pós-processar os sinais adquiridos. O instrumento virtual pode ser aplicado em diferentes setups experimentais de preparações biológicas / Abstract: In experiments involving stimulation of biological preparations and their response expressed by a given acquired signal, control of the stimulation and monitoring of the signal are essential to better understand how the biological system reacts to the stimulation. This study was conducted with the aim of developing a virtual instrument for use in experiments with biological preparations, capable of generating stimuli, acquire and process the biological signals from stimulation, providing a unique environment that meets the maximum requirements from any experimental protocol that might involve stimulation, acquisition and signal analysis. A virtual platform was developed for controlling experiments with biological preparations, making possible to automate the setup. All the development of control, stimulation and acquisition systems, and signal processing of the virtual instrument was designed to maximize the flexibility in the use, and the generality of the applications. The developed system is capable of controlling the generation and application of stimuli (pulses of power ultrasound) in an in vitro preparation of rat hearts, automating the whole experimental protocol of stimulation, acquisition of temperature and contractile force signals synchronized to the stimuli, and post-process the acquired signals. The virtual instrument can be applied in different experimental setups with biological preparations / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Esta dissertação apresenta um estudo desenvolvido com o intuito de consolidar uma metodologia para a otimização de projeto de porta-sedes de uma válvula de esfera trunnion. Este trabalho está dividido em dois artigos. Primeiramente, é apresentado um estudo comparativo entre diferentes modelos de porta-sedes, realizado com o apoio do método dos elementos finitos (FEA). O porta-sede de melhor desempenho foi determinado utilizando a Função de Perda Quadrática Multivariada. O objetivo principal deste primeiro artigo é identificar os principais parâmetros da geometria de um porta-sede, que possam garantir o desempenho funcional da válvula e correspondente atendimento dos requisitos de qualidade. O segundo artigo descreve uma aplicação da metodologia de Projeto de Experimentos (DOE), conduzida com o intuito de identificar a configuração geométrica da válvula que conduza a condição ótima de funcionamento, fornecendo, desta forma, subsídio para a área de Desenvolvimento de Produtos na elaboração de válvulas mais robustas. Uma das principais contribuições deste trabalho é a constatação que os quatro fatores controláveis incluídos no estudo exercem efeito significativos sobre as variáveis de resposta utilizadas (pressão de contato e força de reação). Excetuando-se o fator “pressão de operação da válvula”, que caracteriza a condição operação, mas não é um parâmetro de projeto, o fator que revelou efeito mais pronunciado sobre as variáveis resposta foi a “área da pista de vedação”. / This thesis presents a study conducted in order to consolidate a methodology for seat-retainer design optimization of a trunnion ball valve. This work is divided in two papers. Initially a comparative study between different seat-retainer models, developed with the support of the finite element analysis (FEA), is presented. The best performance seat-retainer was determined using the Multivariate Quadratic Loss Function. The main purpose of this first article is to identify the main parameters of the seat-retainer geometry, which could ensure the functional performance of the valve and corresponding quality requirements. The second paper describes an application of Design of Experiments (DOE) methodology, conducted in order to identify the geometric configuration of the valve that leads to the optimal operating condition, providing thereby, contribution to the Product Development area in designing more robust valves. The main contribution of this work is the finding that the four control factors included in the study exert significant effect on the response variables used (contact pressure and reaction force). Except for the factor "valve operating pressure" that characterizes the operation condition, but is not a design parameter, the factor that showed more pronounced effect on the response variables was the “seat sealing area”.

O silverskin é um resíduo, rico em compostos antioxidantes, como o ácido 5-cafeoilquínico (5-CQA) e a cafeína (CAF), produzido durante a torrefação dos grãos de café. O objetivo deste estudo foi desenvolver uma metodologia de extração, aliando a extração assistida por ultrassom e o planejamento de experimentos, para a recuperação simultânea do 5-CQA e da CAF da silverskin. Os extratos gerados foram caracterizados e tiveram a capacidade antioxidante e a toxicidade investigadas. A metodologia de superfície de resposta e a função Desejabilidade foram empregadas na otimização da extração. A LC-DAD/MSn foi utilizada para a caracterização dos extratos, os métodos de sequestro do radical DPPH e de redução do ferro (FRAP), para avaliar a capacidade antioxidante; enquanto o ensaio da Artemia salina foi usando para avaliar a toxicidade. As condições ótimas de extração foram: 45 % de etanol em água como solvente de extração, razão amostra-solvente 1/20, extração por 7 min a 59 °C, com rendimentos de 5-ACQ e CAF de respectivamente 2,00 e 6,26 mg g-1. No total, 9 derivados clorogênicos foram tentativamente identificados. Os teores de teofilina, ácido cafeico e derivados clorogênicos foram respectivamente: 0,53, 0,06 e 4,40 mg g-1. O extrato demonstrou considerável capacidade antioxidante, com concentração eficiente de 46,87 mg L-1 e capacidade redutora de ferro de 152,71 μM de FeSO4 g-1, além de alta toxicidade. O método desenvolvido obteve rendimento similar ao da extração sólido-líquido para o 5-ACQ. / Silverskin is a waste generated during the coffee beans roasting. This residue has been showing antioxidant compounds, mainly 5-caffeoylquinic acid (5-CQA) and caffeine (CAF). The aim of this study was used the design of experiments and ultrasound-assisted extraction to develop an extraction method for the efficient recovery of 5-CQA and CAF from silverskin, simultaneously. In addition, the optimized extract was characterized, and its antioxidant capacity and acute toxicity were investigated. The response surface methodology and Desirability function were employed to optimize the extraction. The chemical characterization was carry out by LC-DAD/ESI-MSn. Antioxidant capacity was evaluated by DPPH (2, 2-diphenyl-1 picryl hydrazyl) and FRAP (ferric reducing antioxidant power) methods and the acute toxicity by Artemia salina assay. The optimal extraction conditions were 45.0 % ethanol in water, the solid-to-liquid ratio was 1:20, and extraction for 7.0 min at 59 °C. Under optimal conditions, the yield of 5-CQA and CAF were 2.00 and 6.26 mg g-1, respectively. Theophylline, caffeic acid, and total chlorogenic acid concentrations were 0.53, 0.06 e 4.40 mg g-1, respectively and 9 chlorogenic acids were identified in the extract. The extract showed considerable antioxidant capacity, with efficient concentration value of 46,87 mg L-1 in the DPPH assay and 152,71 μM FeSO4 g-1 (FRAP) and high toxicity. The developed extraction methodology showed similar performance as solid-liquid extraction to 5-CQA yield.