Orientador: Francisco Maugeri Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T13:08:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 YepezSilva-Santisteban_BernardoOnagar_M.pdf: 14493698 bytes, checksum: 7f730439d304de65a8b8c84f8e829215 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A enzima inulinase oferece uma alternativa interessante na produção de xaropes enriquecidos em frutose usando como matéria prima polímeros de reserva de inulina, os quais se encontram na natureza como reserva de carboidratos. Alem disso as inulinases apresentam atividade de transferase o que permite a produção de frutoligosacarídeos a partir de dímeros como a sacarose. A frutose apresenta vantagens em relação à sacarose, como um adoçante confiável e alternativo por ser mais saudável, possuir maior poder adoçante e pode dissimular o sabor amargo da sacarina. A levedura Kluyveromyces marxianus varo bulgaricus ATCC16045 tem sido amplamente estudada por ser um microrganismo hiperprodutor de inulinase. Uma ampla revisão bibliográfica revela que a produção de muitos sistemas de enzimas e influenciada pelos parâmetros de aeração e agitação, por tanto e com base em estudos prévios sobre otimização de meio de cultivo estudou-se a influencia da agitação, aeração e tipo de agitador (Rushton, hélice naval e "ptiched blade up") na produção da enzima em fermentações em batelada simples. O efeito da agitação e aeração sobre a atividade da enzima foi estudado usando sistemas com duas turbinas de Rushton. A faixa estudada foi 50 a 250 rpm e 0,5 a 2,0 wm. Os resultados experimentais mostraram que a aeração, com agitação maior de 150 rpm não influenciou a produção da enzima, portanto estudou-se o incremento da agitação hasta 550 rpm mantendo a aeração a 1,0 vvm. A melhor produção foi atingida a 450 rpm com uma produção de 121Ul/mL. O estudo com diferentes tipos de agitadores foi feito nesta condição ótima, verificando-se que o agitador "pitched blade up" apresentou o melhor desempenho, produzindo 176 UllmL. Foram também, monitorados o pH, oxigênio dissolvido (OD), viabilidade celular e o kLa. Observou-se que com as turbinas de Rushton a atividade e a biomassa foram maiores quando o kLa foi maior. No entanto, com outros tipos de agitadores esta relação foi alterada provavelmente em função dos mecanismos de fluxo e cisalhamento que provocaram a queda da viabilidade. Observou-se, através da relação o kLa e o desempenho do pH e OD, que o kLa determinou o metabolismo usado pela levedura. / Abstract: Inulinase offers an interesting alternative for the produetion of high fruetose syrups, using inulin as raw material. This enzyme can also have fructosiltransfarase activity, which enable the production of fructooligosacharides form sucrose. Fructose presents some advantages relating to sucrose, as a reliable and more healthier sweetener, as well as higher sweetness. The yeast Kluyveromyces marxianus var bulgaricus ATCC 16045 has been utilized for inulinase production since it has been proved as an excellent enzyme producer. Factorial design and response surface techniques were used to optimize the fermentation conditions for the production of inulinase by Kluyveromyces marxianus ATCC 16045. Sucrose was used as carbon source instead ofinulin. Aeration, agitation and type of impeller (disk turbine, marine and pitehed blade) were studied in a stirred reactor. Two factorial designs 22 were carried out. Agitation speed varied from 50 to 550 rpm, aeration rate from 0.5 to 2.0 vvm. From the factorial designs, it has been concluded that the aeration rate didn't influence the inulinase production, only the agitation speed has significant effect. The best result with the disk impeller at 450 rpm and aeration at 1.0 wm was an activity of 121 Ul/ml, after 72 hours of fermentation. Since only agitation is a significant factor, it was inereased up to 550 rpm, using the three impellers. High agitation velocity with disk impeller enhanced death rate and decreased enzyme production. The marine impeller didn't improve the enzyme production. The best production was achieved with the pitehed blade impeller. The enzyme production with this impeller achieved 176 Ul/ml, at 450 rpm and 1.0 wm. It has been shown that the inulinase production was strongly influenced by aeration and agitation parameters and impeller type. Also, it was observed an important relation between Kt.aand pH and dissolved oxygen through out the fermentation. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Fernanda Elizabeth Xidieh Murr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-02T12:32:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarbosaJunior_JoseLucena_M.pdf: 15581292 bytes, checksum: db06abf6b9257a16a3f87e5ebe2bf523 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Realizou-se o estudo da cinética de desidratação osmótica visando-se estabelecer o melhor tempo de desidratação em condições intermediárias de concentração e temperatura, 10%p/p e 30°C, respectivamente, para se proceder com o estudo da influência da concentração de sal (2,95 a 17%p/p) e da temperatura (11,9 a 33,1°C) na desidratação osmótica de abóbora e cenoura, de acordo com um planejamento experimental fatorial 22 completo com três pontos centrais e quatro axiais, nas respostas perda de água (PA), ganho de sólidos (GS) e na razão GS/PA. Avaliou-se a qualidade do produto final através da análise da atividade de água e da perda de carotenóides durante o processo de desidratação osmótica proposto. Constatou-se que, de um modo geral, a temperatura teve menor influência do que a concentração de sal nas respostas analisadas e que o processo pode ser realizado nas maiores temperaturas e concentrações de sal, visto que as variáveis não alteraram o conteúdo de carotenóides totais de forma estatisticamente significativa e diminuíram a atividade de água dos produtos. Concluiu-se também que os produtos finais não puderam ser considerados estáveis, pois continham elevado valor de atividade de água. / Abstract: The osmotic dehydration kinetics of pumpkin and carrots was verified to obtain the best dehydration time at intermediary concentration and temperature, 10% w/w and 30°C, respectively, in order to proceed with the study of the influence of salt concentration (2,95 to 17% w/w) and temperature (11,9 to 33,1°C) in the responses water loss (WL), solids gain (SG) and SGIWL ratio through a factorial22 design with 3 center points and 4 axial points. Evaluation of the final product quality was done by means of water activity and carotenoids content loss. It was verified that temperature had less influence in the responses and that the process could be carried out at higher temperature and salt concentrations, as these variables did not affect the total carotenoids content significatively and the water activity decreased. The final products were not considered stable, as they had higher water activity values. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores : Sandra Cristina dos Santos Rocha, Katia Tannous / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T14:14:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moris_VirginiaAparecidadaSilva_D.pdf: 6589502 bytes, checksum: 9c5c8361ff036d43da4fabcfd92bee23 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e montagem de um leito vibrofluidizado juntamente com um sistema de amostragem para o estudo fluidodinâmico e a secagem de ácido adípico. A distribuição granulométrica do material encontra-se na faixa de 75 a 600 µm e densidade de 1340 kg/m3. O ácido adípico é muito utilizado na produção do fio de Nylon e entre os ácidos alifáticos dicarboxílicos é o mais importante. O conteúdo de umidade do produto comercial é de aproximadamente 0,25 % b.u. O material utilizado, o ácido adípico, apresenta dificuldades em atingir o regime de fluidização em leito fluidizado convencional, quando úmido. O efeito da vibração ajuda a manter o aglomerado em estado móvel, quando úmido, e melhora a taxa de circulação com quebra das bolhas, quando seco. O estudo fluidodinâmico foi realizado a partir das curvas de queda de pressão em função da velocidade do gás para o leito fluidizado convencional e vibrado. Verificou-se uma redução na queda de pressão na condição de mínima fluidização entre 4 e 32% e com o aumento da carga de partículas o efeito da vibração foi reduzido. As curvas fluido dinâmicas obtidas representaram reprodutibilidade das curvas apresentadas na literatura (Strumillo, 1980). A influência da distribuição granulométrica do ácido adípico no comportamento fluido dinâmico foi acompanhado com o aumento da freqüência de vibração imposta ao sistema. A análise do fator de vibração em função da freqüência de vibração mostrou que as partículas menores foram mais afetadas pelo efeito da vibração, comparando com as partículas maiores. A análise estatística mostrou que a queda de pressão e a velocidade na condição de mínima vibrofluidização foram fortemente influenciadas pela carga de partículas presentes no leito; observou-se o deslocamento das superfícies de respostas variando a carga de partículas. O estudo fluidodinâmico realizado com o material úmido mostrou que as forças interpartículas existentes no material umidificado artificialmente atuam de forma diferente comparadas às forças existentes no material úmido proveniente do processo de cristalização. O processo de secagem do ácido adípico é uma etapa importante, pois determina a qualidade do produto final, tanto em nível de conteúdo final de umidade, como de especificação do tamanho e forma dos cristais. O sistema de amostragem desenvolvido no trabalho apresentou bons resultados e praticamente não causou variação da massa do leito de partículas nos experimentos de secagem. As curvas de secagem obtidas no trabalho mostraram a existência dos dois períodos de taxa de secagem, constante e decrescente. O menor conteúdo de umidade final encontrado nos experimentos foi de aproximadamente 0,55% b.u. e a especificada para o produto comercial é de 0,25% b.u. Esse conteúdo de umidade pode ser alcançado em condições operacionais diferentes dos experimentos realizados no presente trabalho. Observou-se a variação do conteúdo de umidade com o tamanho do cristal, visto que o material apresenta uma ampla distribuição de tamanho -75 a 600 µm. Os resultados obtidos com as curvas das isotermas de dessorção à temperaturas de 40 e 60°C mostraram que a dessorção do material praticamente independe da umidade relativa do ambiente para as temperaturas analisadas. O material seco na indústria e no leito vibrofluidizado desenvolvido no trabalho apresentaram boa fluidez, o que foi verificado com os resultados de ângulo de repouso e Índice de Hausner obtidos no equipamento "Powder Characteristics" / Abstract: The objective of this work is the development and building of a vibrofluidized bed and sampling system for the fluid-dynamic study and drying of adipic acid. The adipic acid investigated in this work presents partic1e diameter in the range of 75 - 600 µm and density of 1340 kg/m3. Adpic acid is the main intermediate product in the synthesis of Nylon. It is the most important of all aliphatic dicarboxylic acid. The moisture content of commercial product is 0.25% w.b. The wet or moistened adipic acid has a tendency to agglomerate. In such case, fluidization does not occur and the partic1e can not be treated in conventional fluidized bed. The effect of vibration helps to maintain the agglomerate in mobile state, when wet, and it improves the circulation ofpartic1es by breaking of the bubbles, when dry. The fluid-dynamic study of the vibrofluidized bed has been done through the fluidization curves for both systems, conventional and vibrated, to verify the pressure drop variation versus air velocity as function of the vibration parameters, frequency and amplitude. The minimum fluidization pressure drop in vibrofluidized bed was found to be lower than in a conventional fluidized bed. With vibration imposition, it has been obtained a decrease on the minimum fluidization pressure drop in the range of 4 - 30%. The effect of vibration had a considerable attenuation on the minimum fluidization pressure drop with increase in the load of partic1es. The reproduction of distinct fluidization curves was obtained in this work as in the literature for a vibrofluidized bed (Strumillo, 1980). The influence of the partic1e size distribution was investigated through the fluidization curves for different vibration parameters. The curves obtained of vibration factor versus vibration frequency showed that for a fixed load, the smaller partic1es are more affected by the vibration than the larger ones. The statistical analysis showed that the minimum fluidization pressure drop and air velocity were influenced strongly by the load of particles, the displacement of the fitted surface was observed varying the load of particles. The fluid-dynamic study with the wet material showed that the interparticle forces in the artificially moistened material act in a different way compared to the existent forces in the industrial wet material, coming from the crystallization process. The drying process of adipic acid is an important stage, because it determines the quality of final product: moisture content and specification of the size and form of the crystals. The sampling system developed in this work presented good results and, practically, did not cause variation of the mass in the bed of particles in the drying experiments. The drying curves analysis showed two steps, constant and decreasing drying rates. The smallest final moisture content obtained was of 0.55 % w.b., while for the commercial product is of 0.25 % w.b. This final moisture content can be reduced by changing the operational conditions, like increasing the air temperature. The variation of the moisture content was observed for different sizes of crystals, due to a wide distribution of size, 75 - 600 µm. Sorption isotherms were determined at 40 and 60°C. The analysis of sorption isotherms curves showed that the moisture content is not related to water activity. The results of repose angle and Hausner lndex obtained in the equipment "Powder Characteristics" showed that the dry adipic acid in the industry and in the vibrofluidized bed developed in this work presented good flowtability / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Isabel Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:23:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Burkert_JanainaFernandesdeMedeiros_D.pdf: 9150119 bytes, checksum: 05d911513e3637048890ed7ef1eb3867 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O interesse na produção de lipases microbianas tem aumentado significativamente nas últimas décadas, devido ao seu amplo potencial de aplicações industriais, seja na indústria de alimentos como aditivos (modificação de aromas), química fina (síntese de ésteres), detergentes (hidrólise de gorduras), tratamento de efluentes (decomposição e remoção de substâncias oleosas), couro (remoção de lipídios das peles dos animais), farmacêutica e na área médica (remédios, digestivos e enzimas para diagnósticos). A produção de lipase pode ser influenciada por diferentes variáveis, como o microrganismo produtor da enzima, as fontes de carbono, nitrogênio e lipídio, as condições de aeração e agitação, o tipo do impulsor, e até mesmo a geometria do reator. Na primeira etapa deste trabalho foram realizados testes com diferentes indutores (óleo de soja, óleo de milho, óleo de girassol, óleo de canola e óleo de oliva) para produção de lipase utilizando o microrganismo Geotrichum candidum NRRL- Y552, obtendo como melhor indutor o óleo de soja. Em seguida, um estudo para padronização do inóculo foi realizado possibilitando o início da otimização do meio de cultura, em frascos agitados, obtendo como meio otimizado 3,58% de peptona e 0,64% de óleo de soja, com pH inicial de 7,0 a 30°C e 250 rpm, alcançando 16 U/mL em 48 horas de fermentação. Utilizando as condições de produção otimizadas, a enzima foi caracterizada quanto a pH ótimo, temperatura ótima e de estabilidade, a influência de sais minerais na atividade enzimática e a determinação dos parâmetros cinéticos KM e Vmáx. Seqüencialmente, com o meio de cultura otimizado, foi verificada a influência dos impulsores turbina de Rushton, hélice naval e pás inclinadas na produção da lipase em fermentadores de bancada, atingindo em tomo de 25 g/L de biomassa para todos os impulsores e 19 U/mL em 30 horas, 12 U/roL em 30 horas e 22 U/mL em 54 horas, respectivamente, de atividade lipolítica. Utilizando o agitador tipo pás inclinadas foi investigado o efeito clã agitação e aeração no processo fermentativo, sendo obtida as condições de 300 rpm e 1 vvm a 30°C como ótimas para produção da lipase, alcançando aproximadamente 22 U/mL em 54 horas de processo. Ainda foi investigado o efeito de diferentes taxas de aeração em um reator não convencional "air lift" que permitiu obter cerca de 20 U/mL de atividade lipolítica em 30 horas de fermentação, possibilitando nesta geometria de reator uma produtividade 40% maior em relação aos reatores convencionais. Estes resultados para o processo de produção da lipase foram superiores em relação aos relatados na literatura para o mesmo microrganismo / Abstract: The interest in microbial lipase production increased significantly in the last decades, because of the large potential in industrials applications such as: additives in foods (flavor modification), fine chemicals (synthesis of esters), detergents (hydrolysis of fats), waste water treatment (decomposition and removal of oily substances), leather (removal of lipids of animal skins), pharmaceutical and medical areas (remedies, digestives and enzymes for diagnostics). The lipase production can be influenced by different variables such as the microorganism, the carbon sources, nitrogen and lipid, the aeration and agitation conditions, the impeller type, and also including the geometry of the reactor. In the first stage of this work tests was carried out with different inductors (soy oil, com oil, sunflower oil, canola oil and olive oil) for lipase production by Geotrichum candidum NRRL- Y552, getting as the best inductor the soy oil. After that, a study for standardization of inoculum was carried out, making possible the beginning of the optimization of the culture medium, in shaker-flasks, getting as half optimized 3.58% of peptona and 0.64% of soy oil, with initial pH of 7,0, 30°C and 250 rpm that conditions allow reaching 16 U/mL in 48 hours of fermentation. Using the optimized conditions of production, the enzyme was characterized concerning to optimum pH, optimum temperature and stability temperature, the influence of salts in the enzymatic activity and the determination the kinetic parameters KM and Vmáx, Sequentially, with the optimized medium culture, the influence of the impellers it was verified for Rushton turbine, helix naval and pitched blade up in the production of lipase in fermenter, reaching around 25 g/L of biomass for all impellers and 19 U/mL in 30 hours, 12 U/mlL in 30 hours and 22 U/mlL in 54 hours, respectively. Using the impeller type pitched blade up the effect of the agitation and aeration in the of lipase production was investigated, being the optimum conditions 300 rpm and 1 vvm at 30°C for enzyme production, reaching approximately 21 U/mL in 54 hours of fermentation. The effect of different aeration rates in a not conventional reactor air lift was also investigated, resulting in about 20 U/mL of lipolytic activity ín 30 hours of fermentation, making possible to obtain with this geometry of reactor a larger productivity (40% greater ín comparison to the conventional reactors). These results for the process of lipase production are larger than the reported ones in the literature for the same microorganism / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Cicilia Yuko Wada / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:51:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RogerioAntoniode_M.pdf: 1184468 bytes, checksum: c1d9ef7c95844c1472059e4f8c92c368 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado / Mestre em Estatística

Orientador: Maria Isabel Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:56:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kalil_SusanaJuliano_D.pdf: 27960580 bytes, checksum: f8052c2378f9cdb4809a1a569343f121 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Frutose é o açúcar natural mais doce, sendo uma alternativa segura para substituir a sacarose. A lnulinase tem um importante papel na produção de uutose através da hidrólise enzimática da inulina, que pode ser realizada em uma única etapa e render até 95% de conversão. Este trabalho teve por objetivos otimizar as condições de produção da enzima inulinase produzida por Kluyveromyces marxianus ATCC 16045, otimizar as condições de reação sobre a sacarose e a inulina e recuperar a enzima em coluna de leito expandido utilizando a resina de troca iônica Strearnline SP. Técnicas de planejamento experimental e análise de superficie de resposta foram utilizadas para otimizar o meio de cultura para produção da enzima e as condições de determinação da atividade enzimática. Na produção da enzima foram estudadas as variáveis concentração de sacarose, extrato de levedura, peptona, K2HP04 e pH. Para tanto utilizou-se um planejamento fatorial uacionário (25-1)para determinar as variáveis mais importantes, sendo selecionadas três para serem utilizadas em um planejamento fatorial completo. A enzima obtida foi utilizada nos ensaios de determinação enzimática para verificar os efeitos da concentração de substrato (sacarose ou inulina), pH e temperatura na atividade de inulinase. Usando-se sacarose como substrato, verificou-se que a temperatura e o pH são as variáveis mais importantes e no caso da inulina somente a temperatura, dentro das faixas estudadas. A atividade enzimática passou de 9 para Ii OU/rnL após o estudo de otimização da produção da enzima. O caldo bruto clarificado foi utilizado para determinar a isoterma e cinética de adsorção da inulinase extracelular em resina de troca iônica Strearnline SP. Através dos dados experimentais de adsorção e mediante modelagem matemática, obteve-se os parâmetros cinéticos intrínsecos e os de transporte de massa. Os valores encontrados foram: kl=6,25.1O-3rnLlU.mÍn. e k2=2,09.1O-3mÍn.-1 independentemente da concentração de meio na solução. Os parâmetros coeficiente de transferência de massa (Ks) e difusividade efetiva (Def) foram 5,03.10-2, 5,03.10-4, 5,03.10-4cm/s e 1,105.10-6, 6,58.10-7 , 3,25.10-7 cm2/s para 45%, 60% e 100% de caldo bruto na solução estudada respectivamente. Os ensaios no leito expandido com o meio não clarificado permitiram determinar o expoente de Richardson -Zaki (5,3) e a velocidade terminal (17,6 cm/min.). Através dos ensaios de adsorção obteve-se as curvas de ruptura e determinou-se o grau de expansão mais adequado para a purificação da enzima (expansão de 2 vezes). Através dos testes de purificação da inulinase diretamente do caldo bruto, obteve-se uma recuperação de 74% e um fator de purificação de 10,4 vezes para a eluição do tipo degrau. / Abstract: Fructose is the sweetest sugar, being a safe alternative for sucrose. Inulinase may play an important role in fiuctose production, by enzymatic hydrolysis of inulin. The reaction occurs in a single step and it is possible to obtain up to 95% of conversion. In this work the optimization of the conditions for both inulinase production by Kluyveromyces marxianus ATCC 16045 and inulinase reaction on sucrose and inulin are proposed, as well as, the enzyme purification using an expanded bed with the ion exchanger Strearnline SP is studied. Factorial design and surface response analysis were used to optimize the culture conditions for inulinase production and the enzymatic reaction parameters. In the enzyme production the following variables were studied: sucrose, yeast extract, peptone and K2HPO4concentration and pH. The technique of factorial fiactional design (25-1)was used, resulting in the selection of three variables utilization in a complete factorial designo The inulinase produced in fermentation for Kluyveromyces marxianus was used to verify the effects of substrate concentration, pH and temperature on enzymatic reaction. Using sucrose as substrate it was verified that temperature and pH were the most important variables. However, when inulin was used as substrate only the temperature was selected. The enzymatic activity increased fiom 9 U/rnL to 110 U/rnL after production optimizationby Surface Response Analysis. In terms of enzyme purification, the filtrate of crude broth was used for the determination of the adsorption isotherm and the adsorption kinects of inulinase on the ion exchanger Strearnline SP. The kinetics parameters were: kl=6.25.1O-3rnL/U.min. and k2=2.09.1O-3min.-1. For 45%,60% and 100% of crude broth of the solution, the film coefficient (Ks) of 5.03.10-2, 5.03.10-4, 5.03.10-4 cm/s and the effective diffusion coefficient (Def) of 1.105.10-6,6.58.10-7 , 3.25.10-7 cm% were determined using the experimental results and mathematical modeling. The trials on expanded bed with crude broth were carried out to determine the Richarson - Zaki exponent (5.3) and terminal settling velocity (17.6 cm/min.). The studies of inulinase adsorption performance were used to obtain the breakthrough curves and established the best degree of bed expansion for enzyme recuperation. The inulinase was purified directly fiom an unclarified broth in 74% with a purification factor of 10.4 for elution step. / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Vivaldo Silveira Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-24T18:17:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RogerioGomesde_M.pdf: 12734004 bytes, checksum: b472a712b05695cea9fa8fdcd849e2dd (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Muitos pesquisadores estão empenhados em encontrar alternativas para os refrigeradores convencionais, que além de consumirem energia elétrica, geralmente utilizam refrigerantes poluentes como os CFCs, que destroem a camada de ozônio. Neste trabalho, propôs-se a modelar e simular, dinamicamente, um sistema produtor de gelo por adsorção/dessorção de amónia em carvão ativado, que pudesse utilizar fontes de energia de diferentes origens, tais como radiação solar ou energia térmica, proveniente da combustão de combustíveis fósseis, de biomassa ou resíduos térmicos. Para utilizar estas energias, um fluído térmico troca calor com uma fonte energética e o transfere para um reator, contendo carvão ativado e amónia, na etapa de aquecimento (dessorção). O mesmo fluído térmico, a temperaturas mais baixas, é usado na etapa de resfriamento do reator (adsorção). A modelagem matemática do sistema é constituída pelas equações de estado do leito, segundo teoria de adsorção por preenchimento de volume e pelas equações de balanço de massa e energia, nas diferentes etapas do processo. Foi utilizado o programa MATLAB 4.2 para resolver as equações diferencias, integrais e integro-diferenciais obtidas na modelagem, com o método das diferenças finitas,. Avaliou-se através de planejamento fatorial do tipo Plackett-Burman e planejamento fatorial completo, a influência da mudança das variáveis de um nível inferior até um nível superior, no COP, na potência de refrigeração relativa e no tempo de processo, além do que, aplicou-se um estudo de sensibilidade, para verificar variação dessas respostas em relação a uma condição padrão. Pode-se concluir que para obter bons valores de potência de refrigeração relativa e produção diária de gelo, o reator deve ter uma espessura de cerca de 2 cm. Temperaturas acima de 25 °C pioram o coeficiente de performance do sistema, a potência de refrigeração relativa e a produção de gelo. Nas condições de operação de referência conseguiu-se 4 ciclos frigoríficos por dia com produção de gelo diária de aproximadamente 300 g de gelo por kg de adsorvente, enquanto o ciclo modificado produziu aproximadamente 350 g de gelo por kg de adsorvente / Abstract: Many reserchers are involved in finding alternatives for the house refrigerators, that use eletrical energy and pollutant refrigerants, like the CFCs, that damage the ozone layer. This work intends to model and simulate dinamically an ice production system using adsorption/dessorption of ammonia on activated charcoal, that can use thermal energy from different sources, like solar radiation, oil fuels and biomass. To use this energy, a thermic fluid exchanges heat with the energy source and transfers this energy to a reactor that contains activated charcoal and ammonia, in the heating phase (dessorption). In the cooling phase (adsorption), we use this same thermic fluid, but at a lower temperature. The mathematical simulation uses the state equation for the charcoal/ammonia bed, according to the adsorption theory of bulk filling, and heat and mass balance equations, for each part of the system. The software MATLAB 4.2 was used to solve the differential and integro differential equations developed during the modelling of the sistem, in terms of the finite difference method. Using the Plackett-Burman fractional experimental design and a complete fractional experimental design, we could assess in our interested answers, the influence of the changing differents variables from a lower level to a higher level on the response of interest. A sensibility test was applied to some variable to help us to identify which responseis more sensitive to a variable change. With the result from all tests, we could find best refrigerator conditions to produce ice in the shortest time. To be able to get good values of especific cooling power and daily ice production, the thickness of the adsorbent/dessorbent bed must be about 0,8 inch Temperatures above 25 °C put down the coeficient of performance, the especific cooling power and the daily ice production. At the standard operations conditions, the ice can be produced 4 times per day with a daily production of 0,3 lb per lb of adsorbent while the modified process produced about 0,3 5 lb per lb of adsorbent / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Osvaldir Pereira Taranto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T17:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_MarciodeAlcantara_M.pdf: 5272480 bytes, checksum: 6874962b04a259e7aa2e61278b3d2149 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O objetivo deste trabalho é apresentar uma análise consistente sobre a fluidodinâmica dos leitos de jorro bidimensionais, apontando os mecanismos que governam o jorro propriamente dito. A influência das principais variáveis independentes sobre a queda de pressão máxima e vazão de jorro mínimo foi quantificada através de um planejamento experimental envolvendo três leitos geometricamente similares, com colunas medindo 0,15, 0,30 e 0,8m de largura. Os dados experimentais obtidos permitiram que a geometria bidimensional fosse avaliada quanto à sua capacidade de ampliação de escala, através da análise de similaridade fluidodinâmica. A metodologia utilizada, baseada no planejamento experimental e análise de superfície de resposta, otimizou o processo, indicando máximos e mínimos de queda de pressão máxima e vazão de jorro mínimo pela variação dos parâmetros independentes do jorro. Tais parâmetros de escala independentes foram adimensionalizados, testados e validados pela análise de similaridade, com a proposta de equações capazes de predizer os valores das propriedades dependentes a serem seguidas no protótipo de um leito real. O estrangulamento do jorro foi o principal mecanismo de instabilidade no processo de obtenção da altura máxima de jorro estável dos leitos. E através dos dados obtidos das curvas características dos leito jorro foi possível estabelecer correlações para predizer os valores de queda de pressão máxima, vazão do jorro mínimo e altura máxima de jorro estável, em função dos parâmetros adimensionais, válidas para toda a faixa de tamanho dos leitos de jorro bidimensionais utilizados neste trabalho / Abstract: The objective of this work is to present a consistent analysis on the fluidodynamics of two-dimensional spouted beds, indicating the mechanisms that govern the spouting. The influence of the main independent variables on the maximum pressure drop and minimum spouting velocity was quantified through an experimental design involving three similar geometrically beds, with columns of 0.15, 0.30 a 0.80 m in width. The experimental data obtained allowed to evaluate the bidimensional geometry with relation to its capacity of scale-up, through the analysis of fluidodynamic similarity. The methodology used, based on the experimental design and analysis of response surface, optimized the process, indicating maximum and minimum values of maximum pressure drop and minimum spouting velocity for the variation of the independent parameters of spouting. Such independent nondimensional scale parameters were tested and validated by the similarity analysis, with the proposal of equations capable to predict the values of the dependent properties to be followed in the prototype of a real bed. The choking of spout was the main instability mechanism in the process of obtaining the maximum spoutable bed height of the beds. And through the acquired data of the characteristics curves of the spouted beds it was possible to establish correlations to predict the values of maximum pressure drop and minimum spouting velocity and maximum spoutable bed heitht, in function of the dimensionless parameters, valid for the wide range of size of the two-dimensional spouted beds used in this work / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia, Carlos Kenichi Suzuki / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T02:17:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zolotar_MayardSamis_D.pdf: 11942077 bytes, checksum: ae0c7cdf8edae46bf7424f399368d715 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho teve como objetivos a síntese, através do processo sol-gel, de vidros e vitrocerâmicas de diferentes composições, no sistema SiOrAhO3-CaO-CaF2, formulação básica do componente inorgânico dos cimentos de ionômero de vidro comerciais, sua caracterização microestrutural e uma avaliação preliminar do tempo de cura e da resistência mecânica à compressão dos cimentos obtidos a partir destes materiais. Utilizou-se a técnica de modelagem de misturas na seleção das composições sintetizadas neste trabalho. A caracterização dos vidros e vitro-cerâmicas obtidos realizou-se através de análise química por fluorescência de raios-x e espectroscopia de plasma, diftação de raios-x, análises termogravimétrica e termodiferencial, espectroscopia de Ínftavermelho com transformada de Fourier, espectroscopia RAMAN, microscopia eletrônica de varredura convencional, acoplada à análise dispersiva de raios-x e microscopia eletrônica de alta resolução. Concluiu-se ser possível obter vidros e vitro-cerâmicas ricos em flúor, em temperatura ambiente, através da técnica de processamento sol-gel. Está última mostrou-se adequada para a síntese de vidros e vitro-cerâmicas do sistema estudado, sendo estes últimos aplicáveis como componentes inorgânicos de cimentos de ionômero de vidro para uso odontológico / Abstract: The present work aimed at the synthesis of sol-gel glasses and glass ceramics in the SiO2-AhO3-CaO-CaF2 system, the basic formulation of the inorganic component of commercial glass ionomer cements, their microstructure characterisation, and a preliminary evaluation of the setting time and compressive strength of the cements obtained from these materials. The compositions employed in this work were chosen from a design generated through the mixture design technique. The characterisation of the sol-gel glasses and glass-ceramics was carried out by chemical analysis through x-ray fluorescence and inductive coupled plasma spectroscopy, x-ray diffraction, thermogravimetry and differential thermal analysis, infrared and RAMAN spectroscopies, conventional scanning electron microscopy with x-ray dispersive analysis, and high resolution scanning electron microscopy. Fluorine-rich glass and glass-ceramics were obtained at room temperature through the sol-gel processing technique. The latter also proved to be adequate for the synthesis of glasses and glass-ceramics in the above system which are suitable to be used as the inorganic component of glass ionomer dental cements / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Maria Pires / Banca: Marian Rosaly Davolos / Banca: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Banca: Edenir Rodrigues Pereira Filho / Banca: Diogo Paschoalini Volanti / Resumo: Neste trabalho investigou-se a influência da concentração dos agentes complexantes etilenoglicol (EG) e sorbitol (SB) nas propriedades estruturais e fotoluminescentes do luminóforo Y2O3:Eu3+ (2 mol%) obtido pelo método Pechini modificado. A quimiometria, em especial, planejamento de experimentos (Design of Experiments - DOE), foi aplicada para planejar a proporção dos precursores dos luminóforos. Todos os dados estruturais, morfológicos e espectroscópicos relacionados aos luminóforos preparados pela variação dos parâmetros de síntese foram sistematicamente interpretados pelo uso de ferramentas de quimiometria de forma a gerar uma análise comparativa consistente entre todos os óxidos. Padrões de difração de todas as amostras são característicos da estrutura forma-C de óxido de ítrio, e a equação de Scherrer aplicada aos dados de difração de raios X indicaram que ambos agentes complexantes resultaram em partículas de Y2O3:Eu3+ com tamanho de cristalito similares no intervalo de 19 a 28 nm. Por imagens de microscopia eletrônica de varredura e de transmissão foi possível confirmar que independente do precursor utilizado, são formados aglomerados de partículas esferoidais com diâmetro de 10 a 30 nm no caso de óxidos obtidos via etilenoglicol e diâmetros maiores de 10 a 50 nm para partículas preparadas utilizando sorbitol. Espectros de fotoluminescência de todos os luminóforos exibiram as emissões no vermelho no intervalo de 550-750 nm esperadas atribuídas a todas as transições 4f-... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The investigation of ethylene glycol (EG) and sorbitol (SB) complexing agents concentration on structural and photoluminescence (PL) properties of Y2O3:Eu3+ (2 mol%) oxides obtained by Pechini method is reported. The chemometrics, in special, Design of Experiments (DOE), was applied to plan phosphor precursor's ratio. All structural, morphological and spectroscopic data related to the phosphors produced by synthesis parameters variation were systematically interpreted by using chemometrics tools in order to provide a consistent comparative analysis of all oxides. Diffraction patterns for all samples are characteristic of yttrium oxide C-form structure, and Scherrer's equation applied to X-ray diffraction data indicated that both complex agents yielded Y2O3:Eu3+ particles with similar crystallite size in the range of 19 to 28 nm. By SEM and TEM images it was possible to confirm that particles, independently on the precursor used, form agglomerates of spheroidal particles with a diameter in the range of 10 to 30 nm in the case of the oxides obtained via ethylene glycol and a larger diameter range of 10 to 50 nm for the particles produced by using sorbitol. Photoluminescence data for all phosphors exhibit the expected red emission in the range of 550-750 nm ascribed to all Eu3+ 4f-4f set of transitions. Despite the fact that no detectable difference is observed in the spectra profile indicating that Eu3+ environment should be identical for all samples independent on the agent co... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor