With the increasing usage of electronics powered by lithium ion batteries, it is more and more importantto improve the recycling process. The current study is focused on reducing graphite content of disposedlithium batteries to aid the further treatment of the batteries. In larger picture, an increase of efficiencyleads to a less cost and less loss of material in recycling process. The approach used is to reduce graphitecontent by the agglomerated flotation, using the natural hydrophobicity of graphite. This approach candecrease the percentage of this mineral in the further recycling process of LIBs where the actual focus arethe valuable metals as lithium, cobalt, nickel and manganese. The results and conditions of flotation arecompared in cases where flotation feed material is the bulk material or thermally treated one.

No description available.

Tesis por compendio / [EN] Dry-cured ham is a product highly appreciated by consumers, nevertheless, there are a large number of manufacturing process-related parameters, as well as ham intrinsic factors, that compromise its final quality. One of the main problems in the quality of dry-cured ham is the appearance of textural defects, in particular, the development of pastiness. This defect is characterized by an excessive softness and loss of elastic behavior of the ham and when tasted, it provokes a feeling similar to the mouth-coating sensation produced by a flour-water paste during the mastication process. Pastiness also makes slicing difficult and promotes the adhesiveness between slices. Currently, the methods available to measure ham pastiness are time-consuming and destructive. For this reason, the seek of faster and non-destructive technologies capable of detecting pastiness is of great importance. In this sense, different technologies such as near infrared spectroscopy, X-rays or ultrasound, that have been previously tested for the nondestructive characterization of different meat products, could be of interest for the detection of ham pastiness. Different approaches, such as the use of high hydrostatic pressure (HHP) or the application of low-temperature long-time thermal treatments (LTLT) at the end of the ham manufacturing, have been previously addressed for the correction of pastiness in dry-cured ham. Notwithstanding, the high cost and the long time required for the HHP and LTLT treatments, respectively, highlights the need for moderate cost and faster alternatives. In this context, the main goals of this thesis were to determine the feasibility of using low intensity ultrasound to non-destructively detect the appearance of pastiness during ham manufacturing and to characterize the level of pastiness in the final product, as well as to explore the feasibility of mild ultrasonic assisted thermal treatments to correct this textural defect. To meet the goal of ham pastiness characterization and correction, a customized drycured ham manufacturing was designed and carried out in order to obtain hams with different levels of pastiness with no remarkable differences on the salt content. During ham manufacturing, the feasibility of using contact ultrasound to monitor the appearance of pastiness was addressed. The ultrasonic velocity was measured in the raw ham, at the end of the salting and post-salting stages, 3 times during the drying-maturation and once the manufacturing was finished. At the end of the manufacturing, the pastiness level (high, medium and no pasty) was also sensory evaluated by an expert panel. As the manufacturing progressed, a progressive increase in the ultrasonic velocity, from 1536 m/s in the raw ham to 1713 m/s in the final dry-cured ham, was found. Notwithstanding, the increase in the ultrasonic velocity was not related with the pastiness defect, probably because the ham texture changes linked to pastiness were masked by the great influence of the compositional changes (salt gain and moisture loss) on the ultrasonic velocity. Therefore, the ultrasonic velocity was not an effective parameter to detect the appearance of pastiness in hams during manufacturing, neither to classify them according to its pastiness level at the end of the manufacturing. Contact ultrasound was also used to monitor the compositional and textural changes taking place along the ham post-salting stage. For this purpose, another batch of hams was salted and post-salting times from 7 to 56 days were tested. During post-salting, the hams were weighted and the ultrasonic velocity was measured every 2 days. Each 7 post-salting days, the composition and the textural properties of a different ham were destructively analyzed. The ham weight loss during the post-salting stage was satisfactorily (r=0.95) described by the increase in the ultrasonic velocity. Moreover, the salt distribution and the moisture loss in the internal parts of the ham were satisfactorily related (r=0.93 and r=0.86, respectively) with the increase in the ultrasonic velocity. The variation in the ham hardness during post-salting was negligible and hence, the velocity increase was mainly attributed to the compositional changes, being barely affected by the changes in texture. The hams obtained after the customized manufacturing were sliced and the ultrasonic velocity and attenuation were measured on the Biceps femoris muscle with the aim of nondestructively finding out its pastiness level. Furthermore, in order to better analyze this textural defect, the composition, protein degradation, instrumental texture and microstructure of the hams were analyzed. Pasty samples presented the highest proteolysis index (38.7% compared to 33.1% for non-pasty hams), exhibited the more relevant structural degradation (merged myofibril structures and appearance of large gaps) and consequently, were the softest (5.4 N of hardness compared to 16.7 N for non-pasty hams) and presented the most intense viscous behavior (0.434 compared to 0.372 for non-pasty hams), although a high degree of experimental variability was found. The non-destructive assessment performed with ultrasound revealed that ultrasonic attenuation could be successfully applied for the grading of dry-cured ham slices according to its pastiness level. Thus, the greater the pastiness, the higher the ultrasonic attenuation, being the average attenuation coefficient for high, medium and no-pasty samples 48.2, 45.4 and 43.1 Np/m, respectively. Notwithstanding, the ultrasonic velocity was similar in all the ham samples, regardless its pastiness level. As observed in whole hams, the ultrasonic velocity was not a satisfactory parameter to detect pastiness in sliced ham, since the large influence of the composition on the ultrasonic velocity added to a similar salt and moisture content of the samples, regardless its pastiness level, led to a similar velocity for the different pastiness levels. Air-coupled ultrasonic techniques in both through-transmission and pulse-echo modes were developed for the characterization of dry-cured ham texture. The non-invasive nature of aircoupled ultrasound allows a contactless measurement, which makes easier its industrial implementation compared to conventional ultrasound techniques for high speed applications without material surface alteration and cross-contamination between food items. As for corrective actions of the texture defects in dry-cured ham, mild thermal treatments in two different heating media (water and air) were evaluated. Furthermore, the feasibility of intensifying these mild thermal treatments with the assistance of power ultrasound was considered. For that purpose, commercial vacuum-packed dry-cured ham slices were heated in a liquid medium, with and without ultrasonic assistance, at different temperatures (40, 45 and 50 ºC), measuring the temperature in the Biceps femoris and in the Semimembranosus muscles. Regarding the treatments in air, commercial vacuum-packed dry-cured ham cylinders were used. In the first set of experiments, ham was heated at a constant air velocity (2 m/s) until different temperatures (40, 45 and 50 ºC) were reached. While in the second set of experiments, ham was treated at constant air temperature (50 ºC) at different air velocities (1, 2, 3, 4 and 6 m/s). In both sets, the treatments were performed with and without power ultrasound application, measuring the temperature in the center of the cylinder. Thermal treatments were extended until a target temperature of 5 ºC lower than the medium (water-air) heating temperature was reached, thus, holding temperature stage did not exist and the treatments only considered the heating one. The heating kinetics of the ham treated in both water and air heating media were mathematically described by means of a heat conduction model. Once the heating finalized, the textural changes of ham (hardness and elastic behavior) were evaluated. The experiments showed that power ultrasound application sped up the heat transfer, significantly (p<0.05) shortening the heating time and increasing the apparent thermal diffusivity up to 51 and 37% for water and air heat treatments, respectively. For the thermal treatments using water, the increase in temperature during the heating brought about a lower ultrasonic intensification (the apparent thermal diffusivity was increased by 51% at 40 ºC compared to the 21% at 50 ºC). On the contrary, in experiments with air, the higher the temperature, the greater the ultrasonic enhancement (the apparent thermal diffusivity was increased by 5% at 40 ºC compared to the 38% at 50 ºC). The effect of the ultrasound application decreased as the air velocity increased, being minimal when the air velocity was the highest (the apparent thermal diffusivity was increased by 21% at 1 m/s compared to the 5% at 6 m/s). As regards the changes in the textural properties of ham after the mild thermal treatments at short times, an increase in hardness and elastic behavior was observed. Finally, the texture correction in dry-cured ham with different levels of pastiness was tackled. For this purpose, vacuum-packed dry-cured ham slices with high, medium and no pastiness were heated in a liquid medium at 40 and 50 ºC for a longer time (5 h, including heating and holding stages) than heating experiments, with and without the assistance of power ultrasound during the heating phase. The texture (hardness, elastic behavior and adhesiveness) and the microstructure of the ham was evaluated in both treated and control samples. After the mild thermal treatments, the texture of ham was improved since the hardness was increased (102%) and the viscous behavior diminished (11%). On average, the increase of hardness at 50 ºC was 159% higher than at 40 ºC, while the decrease of the viscous behavior was 13.5% larger at 50 ºC compared to 40 ºC. The ham adhesiveness was also enhanced independently of the treatment temperature, with a 55% reduction being observed. The application of power ultrasound during the heating phase did not involve any additional textural change. Likewise, after the thermal treatments, the microstructure of hams with pastiness notably changed, experiencing a severe shrinkage of the myofibrils, which contributed to explain the reported textural changes. In conclusion, pastiness is a relevant and highly complex textural defect in dry-cured ham. The use of contact ultrasound and the measurement of the ultrasonic attenuation could be considered a potential technology to non-destructively detect and characterize pastiness in sliced dry-cured ham. Future work should focus on extending this approach to identify pasty whole hams, considering for this purpose the use of air-coupled ultrasound. Moreover, the use of mild thermal treatments in liquid or gas media could be a feasible method to correct the defective texture of dry-cured hams and the application of power ultrasound during the heating phase could be a relevant means of speeding up the thermal treatments. / [ES] El jamón curado es un producto muy apreciado por los consumidores, sin embargo, existen numerosos parámetros relacionados con el procesado, así como factores intrínsecos del jamón, que comprometen su calidad final. Uno de los principales problemas de calidad del jamón curado es la aparición de defectos de textura, concretamente, el desarrollo de pastosidad. Este defecto se caracteriza por una textura excesivamente blanda y un comportamiento menos elástico del jamón. A nivel sensorial, provoca una sensación de recubrimiento en boca similar a la masticación de una pasta de harina y agua. La pastosidad también dificulta el loncheado y promueve la adhesividad entre lonchas. Actualmente, los métodos disponibles para caracterizar la pastosidad requieren mucho tiempo y son destructivos. Por esta razón, la búsqueda de tecnologías más rápidas y no destructivas capaces de detectar la pastosidad es de gran importancia. En este sentido, distintas tecnologías como espectroscopía de infrarrojo cercano, rayos-X o ultrasonidos, que han sido ensayadas previamente para la caracterización no destructiva de diferentes productos cárnicos, podrían ser de interés para la detección de pastosidad en jamón. Diferentes alternativas, como el uso de altas presiones hidrostáticas (HHP) o la aplicación de tratamientos térmicos de larga duración a baja temperatura (LTLT) al final del proceso de elaboración del jamón, han sido abordadas previamente para la corrección de pastosidad en jamón curado. Sin embargo, el elevado coste y el largo tiempo requerido para los tratamientos HHP y LTLT, respectivamente, pone de manifiesto la necesidad de encontrar alternativas con un coste moderado y más rápidas. En este contexto, los principales objetivos de esta tesis fueron determinar la viabilidad de la utilización de ultrasonidos de baja intensidad para detectar de manera no destructiva la aparición de pastosidad durante el proceso de elaboración de jamón curado y caracterizar el nivel de pastosidad en el producto final, así como explorar la viabilidad de tratamientos térmicos moderados asistidos por ultrasonidos de alta intensidad para corregir dicho defecto de textura. Para cumplir el objetivo de caracterizar y corregir el defecto de pastosidad en jamón, se diseñó y se llevó a cabo un proceso de elaboración para obtener jamones con distintos niveles de pastosidad sin diferencias considerables del contenido en sal. Durante el procesado, se abordó la viabilidad de utilizar ultrasonidos por contacto para monitorizar la aparición de la pastosidad. Así, la velocidad ultrasónica se midió en el jamón fresco, al final de las etapas de salado y postsalado, 3 veces durante el secado-maduración y una vez terminado el proceso de elaboración. Al final del procesado, también se evaluó el nivel de pastosidad (alto, medio y sin pastosidad) en el jamón loncheado por un panel experto. A medida que avanzó el proceso de elaboración, se observó un aumento progresivo de la velocidad ultrasónica, de 1536 m/s en jamón fresco hasta 1713 m/s en jamón curado. Sin embargo, el aumento en la velocidad ultrasónica no se relacionó con el defecto de pastosidad, probablemente porque los cambios de textura del jamón vinculados con la pastosidad fueron enmascarados por la gran influencia de los cambios composicionales (ganancia de sal y pérdida de humedad) en la velocidad ultrasónica. Así, la velocidad ultrasónica no fue un parámetro útil para detectar la aparición de pastosidad en jamón durante su procesado ni para clasificar los jamones según su nivel de pastosidad al final del procesado. Los ultrasonidos por contacto también se utilizaron para monitorizar los cambios composicionales y texturales que tienen lugar a lo largo de la etapa de postsalado del jamón. Para ello, se saló otro lote de jamones y se evaluaron distintos tiempos de postsalado, desde 7 hasta 56 días. Durante el postsalado, los jamones se pesaron y se midió su velocidad ultrasónica cada 2 días. Cada 7 días de postsalado, se analizó destructivamente la composición y las propiedades texturales de un jamón. La pérdida de peso de los jamones durante la etapa de postsalado fue descrita satisfactoriamente (r=0.95) por el aumento de la velocidad ultrasónica. Además, la distribución de sal y la pérdida de humedad en el interior del jamón se relacionaron de forma satisfactoria (r=0.93 y r=0.86, respectivamente) con el aumento de la velocidad ultrasónica. La variación en la dureza del jamón durante el postsalado fue no significativa y, por ello, el aumento de la velocidad ultrasónica se atribuyó principalmente a los cambios de composición, siendo apenas afectada por los cambios de textura. Los jamones obtenidos con distintos niveles de pastosidad después del proceso de elaboración, se cortaron y se midió la velocidad y la atenuación ultrasónica del músculo Biceps femoris con el objetivo de averiguar de forma no destructiva su nivel de pastosidad. Además, con el fin de analizar mejor este defecto de textura, se analizaron el índice de proteólisis, la microestructura, la textura instrumental y la composición de los jamones. Las muestras pastosas presentaron el índice de proteólisis más alto (38.7% comparado con el 33.1% de los jamones no pastosos), mostraron la degradación estructural más relevante (estructuras miofibrilares fusionadas y aparición de grandes huecos) y, en consecuencia, fueron las más blandas (5.4 N de dureza en comparación con los 16.7 N de los jamones no pastosos) y presentaron el comportamiento viscoso más intenso (0.434 comparado con el 0.372 de los jamones no pastosos), aunque se encontró una gran variabilidad experimental. La evaluación no destructiva llevada a cabo mediante ultrasonidos reveló que la atenuación ultrasónica se podría aplicar con éxito para la clasificación de las lonchas de jamón curado según su nivel de pastosidad. Así, cuanto mayor fue la pastosidad, mayor fue la atenuación ultrasónica, siendo el coeficiente de atenuación promedio de las muestras con alta, media y sin pastosidad de 48.2, 45.4 y 43.1 Np/m, respectivamente. Sin embargo, la velocidad ultrasónica fue muy similar en todas las muestras de jamón, independientemente de su nivel de pastosidad. Como se observó en los jamones enteros, la velocidad ultrasónica no fue un parámetro útil para cuantificar el defecto de pastosidad en jamón loncheado, ya que la gran influencia de la composición en la velocidad ultrasónica sumada al contenido similar de sal y humedad de las muestras, independientemente de su nivel de pastosidad, dio lugar a una velocidad similar en todos los niveles de pastosidad. Se desarrollaron dos técnicas de ultrasonidos acoplados por aire, tanto en modo transmisión-recepción como en pulso-eco, para caracterizar la textura de jamón curado. El carácter no invasivo de los ultrasonidos acoplados por aire permite llevar a cabo medidas sin contacto, facilitando su aplicación a nivel industrial en comparación con las técnicas ultrasónicas convencionales, ya que pueden realizarse medidas a mayor velocidad, sin alterar la superficie del material y evitando la contaminación cruzada entre alimentos. En cuanto a las medidas de corrección de defectos texturales en jamón curado, se evaluaron tratamientos térmicos moderados en dos medios de calentamiento diferentes (agua y aire). Además, se consideró la viabilidad de intensificar dichos tratamientos mediante la aplicación de ultrasonidos de alta intensidad (o de potencia). Para ello, se calentaron lonchas de jamón curado comercial envasadas al vacío en medio líquido, con y sin la aplicación de ultrasonidos, a diferentes temperaturas (40, 45 y 50 ºC), midiendo la temperatura en los músculos Biceps femoris y Semimembranosus. Respecto a los tratamientos en aire, se utilizaron cilindros de jamón curado comercial envasado al vacío. En el primer set de experimentos, el jamón se calentó a velocidad de aire constante (2 m/s) a diferentes temperaturas (40, 45 y 50 ºC); mientras que, en el segundo experimento, el jamón se calentó a temperatura de aire constante (50 ºC) a distintas velocidades (1, 2, 3, 4 y 6 m/s). En los dos sets, los tratamientos se llevaron a cabo con y sin la aplicación de ultrasonidos de potencia, midiendo la temperatura en el centro del cilindro. Los tratamientos térmicos se prolongaron hasta alcanzar la temperatura objetivo, definida como 5 ºC por debajo de la temperatura del medio de calentamiento (agua o aire). Así, no se llevó a cabo una fase de mantenimiento de la temperatura y sólo se consideró la fase de calentamiento de los tratamientos térmicos. Las cinéticas de calentamiento del jamón tratado tanto en agua como en aire se describieron matemáticamente considerando que la transferencia de calor estuvo únicamente controlada por conducción. Una vez finalizado el calentamiento, se evaluaron los cambios texturales del jamón (dureza y comportamiento elástico). Los experimentos mostraron que la aplicación de ultrasonidos de potencia aceleró la transferencia de calor, reduciendo significativamente (p<0.05) el tiempo de calentamiento y aumentando la difusividad térmica aparente hasta un 51 y 37% en los tratamientos térmicos en agua y aire, respectivamente. En el caso de los tratamientos térmicos en agua, el aumento de la temperatura durante el calentamiento provocó una intensificación ultrasónica menor (la difusividad térmica aparente aumentó un 51% a 40 ºC comparado con el 21% a 50 ºC). Por el contrario, en las experiencias en aire, cuanto mayor fue la temperatura, más efectiva fue la aplicación de los ultrasonidos (la difusividad térmica aparente incrementó un 5% a 40 ºC comparado con el 38% a 50 ºC). El efecto de la aplicación de los ultrasonidos disminuyó con el aumento de la velocidad del aire, siendo mínimo con la velocidad de aire más alta ensayada (la difusividad térmica aparente aumentó un 21% a 1 m/s comparado con el 5% a 6 m/s). En cuanto a los cambios de las propiedades texturales del jamón después de los tratamientos térmicos moderados limitados a la fase de calentamiento, se observó un aumento en su dureza y en su comportamiento elástico. Por último, se abordó la corrección de textura en jamón curado con distintos niveles de pastosidad. Para ello, se calentaron lonchas de jamón con alta, media y sin pastosidad envasadas al vacío en medio líquido a 40 y 50 ºC durante tiempos más largos (5 h, incluyendo las fases de calentamiento y mantenimiento) que en las experiencias sólo de calentamiento, con y sin la aplicación de ultrasonidos de potencia únicamente durante la fase de calentamiento. La textura (dureza, comportamiento elástico y adhesividad) y la microestructura del jamón se evaluaron tanto en las muestras tratadas como en las control. Después de los tratamientos térmicos moderados, la textura del jamón se vio mejorada puesto que su dureza aumentó (102%) y su comportamiento viscoso disminuyó (11%). En promedio, el aumento de la dureza a 50 ºC fue un 159% mayor que a 40 ºC, mientras que la disminución del comportamiento viscoso fue un 13.5% mayor a 50 ºC que a 40 ºC. La adhesividad del jamón también se vio disminuida, independientemente de la temperatura de tratamiento, observándose una reducción media del 55%. La aplicación de ultrasonidos de potencia durante la fase de calentamiento no implicó ningún cambio textural adicional. Asimismo, después de los tratamientos térmicos, la microestructura de los jamones con alta pastosidad cambió notablemente, experimentando una severa contracción de las miofibrillas, lo cual contribuyó a explicar los cambios de textura mencionados. En conclusión, la pastosidad es un defecto textural relevante y muy complejo en jamón curado. El uso de ultrasonidos por contacto y la medida de la atenuación ultrasónica podría considerarse a nivel industrial para detectar y caracterizar de forma no destructiva la pastosidad en lonchas de jamón curado. Futuros trabajos deberían estar orientados a la aplicación de esta tecnología para la identificación de jamones pastosos enteros, considerando para ello el uso de ultrasonidos acoplados por aire. Además, el uso de tratamientos térmicos moderados en medio líquido o gaseoso podría ser un método viable para corregir la textura defectuosa de jamones curados y la aplicación de ultrasonidos de potencia durante la fase de calentamiento podría considerarse para acelerar los tratamientos térmicos. / [CA] El pernil curat és un producte molt apreciat pels consumidors, no obstant això, existeixen nombrosos paràmetres relacionats amb el processament, així com factors intrínsecs del pernil, que comprometen la seua qualitat final. Un dels principals problemes de qualitat del pernil curat és l'aparició de defectes de textura, concretament, el desenvolupament de pastositat. Aquest defecte es caracteritza per una excessiva blanor i una pèrdua del comportament elàstic del pernil. A nivell sensorial, provoca una sensació de recobriment en boca similar a la masticació d'una pasta de farina i aigua. La pastositat també dificulta el tallat i promou l'adhesivitat entre rodanxes. Actualment, els mètodes disponibles per a mesurar la pastositat requereixen molt de temps i són destructius. Per aquesta raó, la cerca de tecnologies més ràpides i no destructives capaces de detectar la pastositat és de gran importància. En aquest sentit, diferents tecnologies com espectroscòpia d'infraroig pròxim, raigs-X o ultrasons, que han sigut assajades prèviament per a la caracterització no destructiva de diferents productes carnis, podrien ser d'interés per a la detecció de pastositat en pernil. Diferents alternatives, com l'ús d'altes pressions hidroestàtiques (HHP) o l'aplicació de tractaments tèrmics de llarga duració a baixa temperatura (LTLT) al final del procés d'elaboració del pernil, han sigut abordades prèviament per a la correcció de pastositat en pernil curat. No obstant això, l'elevat cost i el llarg temps requerit per als tractaments HHP i LTLT, respectivament, posa de manifest la necessitat de trobar alternatives amb un cost moderat i més ràpides. En aquest context, els principals objectius d'aquesta tesi van ser determinar la viabilitat de la utilització dels ultrasons de baixa intensità per a detectar de manera no destructiva l'aparició de pastositat durant el procés d’elaboració de pernil curat i caracteritzar el nivell de pastositat en el producte final, així com explorar la viabilitat de tractaments tèrmics moderats assistits per ultrasons d’alta intensitat per a corregir aquest defecte de textura. Per a complir l'objectiu de caracteritzar i corregir el defecte de pastositat en pernil, es va dissenyar i es va dur a terme un procés d'elaboració configurat per a obtindre pernils amb diferents nivells de pastositat sense diferències considerables del contingut en sal. Durant el processament, es va abordar la viabilitat d'utilitzar ultrasons per contacte per a monitorar l'aparició de pastositat. La velocitat ultrasònica es va mesurar en el pernil fresc, al final de les etapes de salat i postsalat, 3 vegades durant l'assecat-maduració i una vegada acabat el procés d'elaboració. Al final del processament, el nivell de pastositat (alta, mitjana i sense pastositat) també es va avaluar per un panell expert. A mesura que va avançar el procés d'elaboració, es va trobar un augment progressiu de la velocitat ultrasònica, anant des de 1536 m/s en pernil fresc fins a 1713 m/s en pernil curat. No obstant això, l'augment en la velocitat ultrasònica no es va relacionar amb el defecte de pastositat, probablement perquè els canvis de textura del pernil vinculats amb la pastositat van ser emmascarats per la gran influència dels canvis composicionals (guany de sal i pèrdua d'humitat) en la velocitat ultrasònica. Així, la velocitat ultrasònica no va ser un paràmetre efectiu per a detectar l'aparició de pastositat en pernil durant el seu processament ni per a classificar els pernils segons el seu nivell de pastositat al final del processament. Els ultrasons per contacte també es van utilitzar per a monitorar els canvis composicionals i texturals que tenen lloc al llarg de l'etapa de postsalat del pernil. Per a això, es va salar un altre lot de pernils i es van avaluar diferents temps de postsalat, des de 7 fins a 56 dies. Durant el postsalat, els pernils es van pesar i es va mesurar la seua velocitat ultrasònica cada 2 dies. Cada 7 dies de postsalat, es van analitzar destructivament la composició i les propietats texturals d'un pernil diferent. La pèrdua de pes dels pernils durant l'etapa de postsalat va ser descrita satisfactòriament (r=0.95) per l'augment de la velocitat ultrasònica. A més, la distribució de sal i la pèrdua d'humitat a l'interior del pernil es van relacionar de manera satisfactòria (r=0.93 i r=0.86, respectivament) amb l'augment de la velocitat ultrasònica. La variació en la duresa del pernil durant el postsalat va ser mínima i, per això, l'augment de la velocitat ultrasònica es va atribuir principalment als canvis de composició, sent a penes afectada pels canvis de textura. Els pernils obtinguts després del procés d'elaboració configurat per a obtindre pernils amb diferents nivells de pastositat, es van tallar i es va mesurar la velocitat i l'atenuació ultrasònica del múscul Biceps femoris amb l'objectiu d'esbrinar de forma no destructiva el seu nivell de pastositat. A més, amb la finalitat d'analitzar millor aquest defecte de textura, es van analitzar la composició, la degradació proteica, la textura instrumental i la microestructura dels pernils. Les mostres pastoses van presentar l'índex de proteòlisis més alt (38.7% comparat amb el 33.1% dels pernils no pastosos), van mostrar la degradació estructural més rellevant (estructures miofibrilars fusionades i aparició de grans buits) i, en conseqüència, van ser les més blanes (5.4 N de duresa en comparació amb els 16.7 N dels pernils no pastosos) i van presentar el comportament viscós més intens (0.434 comparat amb el 0.372 dels pernils no pastosos), encara que es va trobar una gran variabilitat experimental. L'avaluació no destructiva duta a terme mitjançant ultrasons va revelar que l'atenuació ultrasònica es podria aplicar amb èxit per a la classificació de les rodanxes de pernil curat segons el seu nivell de pastositat. Així, com més gran va ser la pastositat, major va ser l'atenuació ultrasònica, sent el coeficient d'atenuació mitjà de les mostres amb alta, mitjana i sense pastositat 48.2, 45.4 i 43.1 Np/m, respectivament. No obstant això, la velocitat ultrasònica va ser molt similar en totes les mostres de pernil, independentment del seu nivell de pastositat. Com es va observar en els pernils sencers, la velocitat ultrasònica no va ser un paràmetre satisfactori per a detectar el defecte de pastositat en pernil tallat a rodanxes, ja que la gran influència de la composició en la velocitat ultrasònica sumada al contingut similar de sal i humitat de les mostres, independentment del seu nivell de pastositat, va donar lloc a una velocitat similar en tots els nivells de pastositat. Es van desenvolupar dues tècniques d'ultrasons acoblats per aire, tant en manera transmissió-recepció com en pols-eco, per a caracteritzar la textura de pernil curat. El caràcter no invasiu dels ultrasons acoblats per aire permet dur a terme mesures sense contacte, facilitant la seua aplicació a nivell industrial en comparació amb les tècniques ultrasòniques convencionals, ja que poden realitzar-se mesures a major velocitat, sense alterar la superfície del material i evitant la contaminació creuada entre aliments. Quant a les mesures de correcció de defectes texturals en pernil curat, es van avaluar tractaments tèrmics moderats en dos medis de calfament diferents (aigua i aire). A més, es va considerar la viabilitat d'intensificar aquests tractaments mitjançant l'aplicació d'ultrasons de potència. Per a això, es van calfar rodanxes de pernil curat comercial envasades al buit en medi líquid, amb i sense l'aplicació d'ultrasons, a diferents temperatures (40, 45 i 50 °C), mesurant la temperatura en els músculs Biceps femoris i Semimembranosus. Respecte als tractaments en aire, es van utilitzar cilindres de pernil curat comercial envasat al buit. En el primer set d'experiments, el pernil es va calfar a velocitat d'aire constant (2 m/s) fins que es van aconseguir diferents temperatures (40, 45 i 50 °C). Mentre que, en el segon, el pernil es va calfar a temperatura d'aire constant (50 °C) a diferents velocitats (1, 2, 3, 4 i 6 m/s). En els dos sets, els tractaments es van dur a terme amb i sense l'aplicació d'ultrasons de potència, mesurant la temperatura en el centre del cilindre. Els tractaments tèrmics es van prolongar fins a aconseguir la temperatura objectiu, definida 5 °C per davall de la temperatura del medi de calfament (aigua o aire); així, no es va dur a terme una fase de manteniment de la temperatura i només es va considerar la fase de calfament dels tractaments tèrmics. Les cinètiques de calfament del pernil tractat tant en aigua com en aire es van descriure matemàticament mitjançant un model de conducció de calor. Una vegada finalitzat el calfament, es van avaluar els canvis texturals del pernil (duresa i comportament elàstic). Els experiments van mostrar que l'aplicació d'ultrasons de potència va accelerar la transferència de calor, reduint significativament (p<0.05) el temps de calfament i augmentant la difusivitat tèrmica aparent fins a un 51 i 37% en els tractaments tèrmics en aigua i aire, respectivament. En el cas dels tractaments tèrmics en aigua, l'augment de la temperatura durant el calfament va provocar una intensificació ultrasònica menor (la difusivitat tèrmica aparent va augmentar un 51% a 40 °C comparat amb el 21% a 50 °C). Per contra, en les experiències en aire, com més alta va ser la temperatura, més efectiva va ser l'aplicació dels ultrasons (la difusivitat tèrmica aparent va incrementar un 5% a 40 °C comparat amb el 38% a 50 °C). L'efecte de l'aplicació dels ultrasons va disminuir amb l'augment de la velocitat de l'aire, sent mínim amb la velocitat d'aire més alta assajada (la difusivitat tèrmica aparent va augmentar un 21% a 1 m/s comparat amb el 5% a 6 m/s). Quant als canvis de les propietats texturals del pernil després dels tractaments tèrmics moderats a temps curts, es va observar un augment en la seua duresa i en el seu comportament elàstic. Finalment, es va abordar la correcció de textura en pernil curat amb diferents nivells de pastositat. Per a això, es van calfar rodanxes de pernil amb alta, mitjana i sense pastositat envasades al buit en medi líquid a 40 i 50 °C durant temps més llargs (5 h, incloent les fases de calfament i manteniment) que en les experiències només de calfament, amb i sense l'aplicació d'ultrasons de potència durant la fase de calfament. La textura (duresa, comportament elàstic i adhesivitat) i la microestructura del pernil es van avaluar tant en les mostres tractades com en les control. Després dels tractaments tèrmics moderats, la textura del pernil es va veure millorada perquè la seua duresa va augmentar (102%) i el seu comportament viscós va disminuir (11%). En mitjana, l'augment de la duresa a 50 °C va ser un 159% major que a 40 °C, mentre que la disminució del comportament viscós va ser un 13.5% major a 50 °C que a 40 °C. L'adhesivitat del pernil també es va veure disminuïda, independentment de la temperatura de tractament, observant-se una reducció del 55%. L'aplicació d'ultrasons de potència durant la fase de calfament no va implicar cap canvi textural addicional. Així mateix, després dels tractaments tèrmics, la microestructura dels pernils amb alta pastositat va canviar notablement, experimentant una severa contracció de les miofibrilles, el que va contribuir a explicar els canvis de textura esmentats. En conclusió, la pastositat és un defecte de textura rellevant i molt complex en pernil curat. L'ús d'ultrasons per contacte i la mesura de l'atenuació ultrasònica podria considerar-se una tecnologia potencial per a detectar i caracteritzar de forma no destructiva la pastositat en rodanxes de pernil curat. Futurs treballs haurien d'estar orientats a l'aplicació d'aquesta tecnologia per a la identificació de pernils pastosos sencers, considerant per a això l'ús d'ultrasons acoblats per aire. A més, l'ús de tractaments tèrmics moderats en medi líquid o gasós podria ser un mètode viable per a corregir la textura defectuosa de pernils curats i l'aplicació d'ultrasons de potència durant la fase de calfament podria ser una forma rellevant d'accelerar els tractaments tèrmics. / Gracias a la Universitat Politècnica de València por concederme la beca para realizar mis estudios de doctorado, así como a los proyectos de investigación en los que he participado (RTA2013-00030-C03-02 y RTA2017-00024-C04-03) / Contreras Ruiz, M. (2020). Use of ultrasound for the characterization and correction of textural defects in dry-cured ham [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153142 / Compendio

<p dir="ltr">Online learning has become a staple in contemporary education, requiring new ways to display and promote experiences. Virtual labs can be used to give learners a way to enter a lab environment without the need for expensive equipment or materials. Examples of possible virtual labs include common drying and sterilization operations, more specifically a fluidized bed dryer and heat exchanger system. These processes incorporate numerous material properties and engineering design to describe and simulate them. The models being developed include various material characteristics and their corresponding effects for fluid flow, heat transfer, mass transfer, and reaction kinetics. Computer simulations of the systems were developed using data from numerous sources regarding product physical and chemical properties and the engineering relationships of fluid flow, reaction kinetics, and heat transfer for fluidized beds, plate heat-exchangers, and cylindrical pipes. This data was integrated into standard and accepted engineering and kinetic models to predict the system response with extra data gathered to estimate Maillard reactions for crystal malt using a fluidized bed with two temperature treatments. The heat exchanger system has models in place to evaluate an orange juice concentrate, a milk concentrate, and a carboxymethyl cellulose solution. The developed simulations show that the outputted data can be used to evaluate trends and fit models that match up to the literature expectations, with some tolerances to account for simplifications and assumptions. Roasted crystal malt color analysis shows rates of 0.33 to 0.34 EBC per minute and total EBC units after two hours of 72 and 96 EBC for temperature treatments of 125C and 142C, respectively. The non-reliance of temperature for the rates follows available data in literature with only the overall EBC color changing between temperatures. Further work to expand the scope of the models can help enhance their results and usability by including dynamics, accessory systems, or corrections to data and assumptions.</p>

Modern societies produce large quantities of municipal solid waste (MSW), which is commonly disposed of by incineration. This has several advantages: it reduces the waste’s volume and sterilizes it while also enabling energy recovery. However, MSW incineration has some notable disadvantages, the most widely debated of which is probably the production and release of persistent organic pollutants (POP) such as polychlorinated dibenzofurans (PCDF), dibenzo-p-dioxins (PCDD), biphenyls (PCB) and naphthalenes (PCN). Of the 210 PCDF and PCDD congeners, 17 are toxic, with hormone-disrupting and carcinogenic properties. Twelve of the 209 PCB congeners and at least 2 of the 75 PCN also exhibit such properties. These POP form in the post-combustion zones of MSW incineration plants and are removed from the flue gas using filtering devices that trap them in the fly ash This thesis concerns the formation and degradation of POP in processes related to MSW incineration. The first paper describes a case study in which PCDD were forming in filters designed to remove them from flue gases, causing emission-related issues in a full-scale MSW incineration plant. It was shown that the PCDD formation was probably due to chlorophenol condensation on the filters’ surfaces. The second paper describes the validation of a cooling probe designed to prevent POP formation during high temperature (&gt;450 °C) flue gas sampling. The results obtained also confirmed that PCDF and PCDD formation takes place at temperatures below 600 °C. In the third paper, three different fly ashes were subjected to thermal treatment under an inert atmosphere in a rotary kiln and in sealed ampoules at 400 °C. The concentrations, degrees of chlorination and congener profiles of the POP in the treated ashes and emitted gases were compared to those for the untreated ashes. The trends observed for PCDF mirrored those for PCN, while the trends for PCDD closely resembled those for PCB. The PCDF congener profiles of the kiln ash were similar regardless of the initial ash composition, suggesting that the mechanisms of PCDF formation were similar in all cases. The fourth paper describes the surface characterization of the three fly ashes studied in paper three by SEM, EDX, XPS and XRD. In addition, the thermal desorption and subsequent degradation of POP from the ashes was studied at temperatures of 300-900 °C. The composition of the gases released as the temperature increased differed between the ashes and depended on their composition. Doping experiments using isotopically labelled PCDF and PCDD suggests that PCDD desorbed at lower temperatures than PCDF. This thesis examines several problems relating to POP formation during MSW incineration, from sampling to the ultimate fate of incineration residues. The results obtained illustrate the wide range of processes that contribute to thermal POP formation and degradation during and after MSW incineration. / Förbränning av hushållssopor är en vanlig metod för att hantera ett växande avfallsproblem. Metoden har flera fördelar, såsom minskning av volym och vikt, sterilisering och energiåtervinning. Sopförbränning har dock vissa nackdelar och det mest debatterade är sannolikt utsläpp av persistenta organiska föroreningar (POPs) som polyklorerad dibensofuran (PCDF), dibenso-p-dioxin (PCDD), bifenyl (PCB) och naftalen (PCN). Det finns totalt 210 PCDF- och PCDD- kongener, med mellan ett till åtta klor på kolskelettet, varav 17 är giftiga med hormonstörande och cancerframkallande egenskaper. Även tolv av totalt 209 PCB-kongener samt minst två av totalt 75 PCN-kongener uppvisar liknande egenskaper. Dessa klorerade organiska föroreningar bildas då rökgaserna kyls ner i sopförbränningsanläggningarna och avlägsnas från rökgaserna med hjälp av filter och hamnar i flygaskan. Denna avhandling handlar om bildning och nedbrytning av POPs i sopförbränningsrelaterade processer.   Den första artikeln är en fallstudie där PCDD bildas i filtren i en fullskalig sopförbränningsanläggning. Bildningen ledde till förhöjda halter organiska föroreningar i rökgaserna, vilket ledde till ökade utsläpp. Den funna bildningsvägen för PCDD i filtren befanns sannolikt bero på kondensation av klorfenoler på filterytorna. Den andra artikeln är en valideringsstudie av en kylprob avsedd att användas vid rökgasprovtagning vid hög temperatur (&gt; 450 °C) för att undvika bildning av POPs under provtagningen. Studien bekräftade att majoriteten av PCDF- och PCDD- bildning i rökgaser från sopförbränning sker vid temperaturer under 600 °C. I den tredje artikeln berättas om behandling av tre olika flygaskor från olika sopförbränningsanläggningar. Askorna behandlades vid 400 °C i inert atmosfär i både en roterugn och i förseglade ampuller. De resulterande koncentrationerna, kloreringsgraderna och kongenprofilerna av de organiska föroreningarna jämfördes. Likheter hittades mellan PCDF och PCN, medan PCDD och PCB betedde sig på ett annat sätt. Studien fann också att PCDF kongenprofiler i aska som behandlats i roterugnen liknade varandra, oberoende av askornas sammansättning, vilket tyder på en liknande bildningsväg. För den fjärde artikeln, genomfördes ytkarakterisering (SEM, EDX, XPS och XRD) på de tre flygaskorna från artikel tre som sedan hettades upp från 30 °C till 900 °C i vacuum. Det som frigjordes på grund av uppvärmningen samt nedbrytningsprodukter från askorna studerades med hjälp av masspektrometri och infraröd spektroskopi. Studien fann att de gaser som frigjordes när temperaturen ökade skilde mellan askorna, beroende på deras sammansättning. Studien fann också att när aska dopad med isotopmärkt PCDF och PCDD utsattes för samma behandling, frigjordes PCDD vid lägre temperatur än PCDF. Denna avhandling berör flera aspekter av problematiken kring klorerade organiska föroreningar som bildas vid sopförbränning, från provtagning till hur man ska hantera flygaskan. Avhandlingen belyser även olika typer av bildning och nedbrytning av POPs i varma processer kopplade till sopförbränning.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants persistants très répandus dans les écosystèmes du monde entier. L’utilisation des microorganismes pour la dégradation des HAP est une méthode économique et ayant un grand potentiel. Ce travail avait pour objectif d’étudier la dissolution et la biodégradation du phénanthrène (HAP modèle) en présence de tensioactifs. Les microorganismes choisis dans ce travail sont Pseudomonas putida DSMZ 8368 et un consortium microbien Pyr01. La première partie de la thèse concerne l’étude de l’effet des tensioactifs, de la dispersion et du traitement thermique sur la solubilité et la biodégradation du phénanthrène par P. putida DSMZ 8368. Les meilleurs résultats ont été obtenus en combinant l’utilisation d’un tensioactif Brij 30 (0,5 g L-1) avec un traitement thermique préliminaire. La deuxième partie présente les résultats sur la dégradation du phénanthrène par le consortium Pyr01. La comparaison entre la biodégradation du phénanthrène par P. putida DSMZ 8368 et le consortium Pyr01 a été réalisée. Contrairement à ce qui a été observé dans le cas de la biodégradation par P. putida DSMZ 8368, la présence du Brij 30 (0,5 g L-1) a eu un effet négatif sur la biodégradation du phénanthrène par le consortium Pyr01. La troisième partie de ce travail a consisté en l’étude de la solubilisation du phénanthrène au point de trouble du Brij 30. L’effet de l’abaissement de la température jusqu’à la valeur de la température de culture de P. putida DSMZ 8368 sur la solubilisation du phénanthrène a été également étudié. / Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are persistent pollutants widely represented in ecosystems all over the world. The utilization of microorganisms for degradation of PAHs is an economically effective method having a great potential. The aim of the present work was to study the dissolution and the biodegradation of phenanthrene (model PAH) in the presence of surfactants. The chosen microorganisms were Pseudomonas putida DSMZ 8368 and a microbial consortium Pyr01.The first part of the thesis concerns the study of the effect of surfactants, dispersion and a thermal treatment on solubility and biodegradation of phenanthrene by P. putida DSMZ 8368. The best results were obtained by combining the use of Brij 30 surfactant with a preliminary thermal treatment. The second part presents results on the degradation of phenanthrene by Pyr01 consortium. The comparison between the biodegradation of phenanthrene by P. putida DSMZ 8368 and by Pyr01 consortium was done. Contrary to what has been observed in the case of the biodegradation by P. putida DSMZ 8368, the presence of Brij 30 (0.5 g L-1) had a negative effect on the biodegradation of phenanthrene by Pyr01 consortium. The third part of this work consisted in the study of phenanthrene solubilisation at cloud point of Brij 30. The effect of lowering the temperature to that of the culture conditions for P. putida DSMZ 8368 on the solubilization of phenanthrene was also studied.

La durabilité des verres, leur réactivité ou leur fonctionnalisation peuvent être optimisées en modifiant leur état de surface, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications. L'objectif de cette thèse est de mieux appréhender les modifications induites à la surface et à la sub-surface des verres d'oxydes, ainsi que l'évolution des micro-défauts existant à leur surface au cours de traitements thermiques. Ces traitements sont réalisés autour de la température de transition vitreuse, mais à des températures où le verre ne se déforme pas. Cette étude met en évidence l'influence cruciale de l'atmosphère de traitement. Elle porte principalement sur le cas du verre « float », en distinguant les faces « air » et « étain ».En s'appuyant sur les spectroscopies SIMS et Infrarouge, l'étude montre que les modifications de la sub-surface du verre dépendent de la teneur en eau de l'atmosphère du four. Alors que la sub-surface, initialement hydratée, est peu modifiée lorsque le taux d'humidité est élevé, les changements les plus significatifs sont observés sous atmosphère sèche. La déshydratation de la sub-surface du verre induit en effet la création d'une couche enrichie en silice par appauvrissement en ions modificateurs.Pour caractériser l'influence de ces modifications sur l'évolution de la morphologie des micro-défauts de surface au cours des traitements thermiques, des micro-fissures sont générées par indentation Vickers puis analysées par microscopies optique et électronique. Deux mécanismes sont mis en évidence : soit une fermeture des fissures dans les premiers instants du traitement sous l'effet de la relaxation des contraintes, soit une sphéroïdisation des fissures par flux visqueux induit par les forces tensions capillaires. Ces mécanismes sont en compétition et dépendent de l'état initial de la sub-surface du verre. En effet, la viscosité de cette sub-surface est fortement dépendante de son taux d'hydratation et peut varier très significativement au cours du traitement thermique. Dans le cas de la face « étain » du verre float, l'influence du caractère oxydant de l'atmosphère est également mis en évidence. / The glass durability, its reactivity or its functionalization can be optimized by surface modification, allowing development of new applications. The aim of this thesis is to better understand the changes induced at the oxide glass surface and sub-surface and the evolution of surface micro-flaws during thermal treatment.These treatments are performed around glass transition temperature, but at temperatures at which the samples are not deformed. The key role of the atmosphere of treatment is especially highlighted. Analyses focused on the float glass both on the “air side” and “tin side”.Based on SIMS and infrared spectroscopies, results show that the sub-surface changes depend on the water content of the furnace atmosphere. While the sub-surface, initially hydrated, is not strongly modified when the humidity level is high, significant changes are induced under dry atmosphere. The dehydration of the sub-surface induces indeed the formation of a silica enriched layer by impoverishment of modified ions.In order to characterize the influence of these changes on the evolution of micro-flaws morphology during thermal treatments, micro-cracks are generated by Vickers indentation and analyzed by optical and electronic microcopies. Two main behaviors are evidenced: either a direct crack closure during the first step of the thermal treatment due to stress relaxation or a crack spheroidization caused by viscous flow driven by capillarity forces. Both mechanisms are in competition and depend on the initial state of the glass sub-surface. The viscosity of this layer is highly dependent on the hydration level and can vary significantly during the treatment. In case of “tin side” of float glass, the effect of oxidant atmosphere is also evidenced.

Orientador: José Paschoal Batistuti / Banca: Rubens Monti / Banca: Alice Yoshiko Tanaka / Resumo: Recentemente, a indústria de alimentos está preocupada em desenvolver novos produtos, usando ingredientes inovadores, que promovam benefícios à saúde. O uso de proteínas de leguminosas como uma alternativa para a proteína animal tem sido estudada. O tremoço branco (Lupinus albus L.) apresenta elevada concentração de proteína e óleo, principalmente ácidos graxos insaturados e poliinsaturados, fibra alimentar, açúcares e vitaminas B1 e B2. Por outro lado, o tremoço não pode ser consumido diretamente porque possui alcaloides, que além de serem tóxicos, atribuem gosto amargo ao grão. Como a maioria dos alcaloides é solúvel em água, a quantidade de alcaloide do grão pode ser diminuída através de água corrente, fervente ou salmoura. Sucos de frutas são bastante consumidos no Brasil, especialmente no verão, não somente pelo sabor, mas como fonte de hidratação e por serem ricos em nutrientes. Os sucos de frutas tropicais conquistam cada vez mais o mercado consumidor, sendo o Brasil, um dos principais produtores. A pitanga, fruto da pitangueira (Eugenia uniflora L.) é uma planta frutífera nativa do Brasil (das regiões Sul e Sudeste e que tem se adaptado favoravelmente às condições climáticas e edáficas da região Nordeste), da Argentina e do Uruguai. A pitanga é uma fruta cuja polpa apresenta excelentes condições para industrialização, devido ao seu alto rendimento, aroma agradável e sabor exótico. O objetivo do presente estudo foi o de verificar, através da metodologia de superfície de resposta, as melhores condições para a utilização simultânea de extrato aquoso de tremoço branco e de suco tropical de pitanga, no desenvolvimento de uma bebida. Para tanto, as variáveis independentes foram representadas pelo volume de extrato aquoso de tremoço (mL) e pelo volume de suco de pitanga... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Recently, the food industry is concerned about developing new products, using innovative ingredients that promote health benefits. The use of vegetable protein as an alternative to animal protein is being studied. The white lupine (Lupinus albus L.) has high concentrations of protein and oil, especially non saturated fatty acids and polynonsaturated fats, dietary fiber, sugars and vitamins B1 and B2. On the other hand, the lupine bean can't be consumed straight because it has alkaloids which besides being toxic, add a bitter taste to the bean. As most alkaloids are water soluble, the amount of alkaloid in the beans can be reduced by running water, boiling or brine. Fruit juices are widely consumed in Brazil, especially in the summer, not only for their flavor, but as a source of hydration and because they are rich in nutrients. The tropical fruit juices are conquering the market more and more, with Brazil being one of the main producers in the world. The Pitanga (Eugenia uniflora L.) is the fruit of the Pitangueira, a native plant of southern Brazil (which has adapted positively to weather and soil conditions in the country's Northeast), Argentina and Uruguay. Pitanga is a fruit which pulp presents excellent conditions for industrialization, due to its high yield, pleasant aroma and exotic flavor. The aim of the present study was to verify, through the response surface methodology, the optimum conditions for the combined use of aqueous extract of white lupine and tropical pitanga juice in the development of a drink. Therefore, the independent variables were represented by the volume of aqueous extract of lupine (mL) and by the volume of pitanga juice (mL). The dependent variables (responses) were obtained through sensory test of acceptance ("appearance", "aroma", "taste" and "overall acceptability"). The combined... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O fósforo (P) tem sido um dos fatores mais limitantes da produção agrícola em solos de exploração recente, bem como nos solos há tempo utilizados e cuja fertilidade não é mantida. Tradicionalmente, o uso de fontes de P de elevada solubilidade tem auxiliado no aumento da fertilidade desses solos proporcionando acréscimos na produtividade das culturas. No entanto, o processo de fabricação desses fertilizantes requer o uso de rochas fosfáticas com baixa quantidade de impurezas metálicas como ferro e alumínio. Essa exigência tem levado as indústrias a descartarem quantidades elevadas de resíduo fosfático, no qual se encontram os minerais do grupo da crandallita. A busca de fontes alternativas de P para a produção agrícola encontra-se dentro do contexto de aproveitamento racional de recursos minerais existentes bem como de avançar no conhecimento de condições agronômicas que maximizem sua utilização pelas plantas. Para tanto, coletaram-se amostras do rejeito da mineração de depósitos fosfáticos de importância nacional (Catalão-GO, Juquiá-SP e Tapira-MG) contendo fosfatos aluminosos do grupo da crandallita, objetivando-se avaliar a capacidade desses minerais, após tratamento térmico, em disponibilizar P para plantas em solos sob condição de inundação e de pH próximo à neutralidade e determinar sua eficiência agronômica relativa em comparação à uma fonte padrão de P, relacionando-a com as suas características químicas e mineralógicas. O material coletado foi submetido ao tratamento térmico sob diferentes temperaturas para avaliar o efeito sobre a solubilidade e transformação morfológica. O material tratado foi: (i) misturado a amostras de terra com diferentes valores de pH para avaliar o comportamento de dissolução, (ii) submetido a teste de hidrólise em solução aquosa com valores de pH distintos e (iii) avaliado como fonte de P para as culturas do arroz-de-sequeiro e arroz inundado. De acordo com os resultados obtidos, concluiu-se que: (i) o tratamento térmico dos fosfatos aluminosos do grupo da crandallita com temperaturas ao redor de 500 ºC aumenta sua solubilidade em solução de citrato neutro de amônio e promove modificações na estrutura cristalina dos minerais, (ii) a liberação de P desses minerais é bastante reduzida em solução aquosa com valores de pH entre 4 e 8, (iii) a dissolução dos fosfatos aluminosos do grupo da crandallita calcinados em condição de solo é maior quando o valor de pH está próximo à neutralidade, comparado ao levemente ácido e (iv) que a adição dessas fontes de P ao solo promoveu resposta significativa na produção de matéria seca, na quantidade de P acumulado pela parte aérea das plantas e no rendimento de grãos de plantas de arroz-de-sequeiro e inundado, contudo não tão eficiente quanto a fonte padrão de P. / Phosphorus (P) has been one of the most limiting factors for crop production in recent cultivated soils as well as in old cropped soils in which fertility is not maintained. Traditionally, the application of high solubility P sources has helped to raise soil fertility providing increase of crop yield. However, the manufacturing process of water-soluble P fertilizers requires the use of phosphate rocks with low quantity of metal impurities as iron and aluminum. This requirement has forced the fertilizer industry to discard great amounts of phosphate residue, in which the aluminous phosphates of the crandallite group can be found. Searching alternative P sources for crop production meets the context of rational use of existing mineral resources as well as move forward on the knowledge of agronomic conditions to maximize P uptake by plants. Therefore, samples of the mine residue from phosphate deposits of great relevance (Catalão-GO, Juquiá-SP e Tapira-MG) with aluminous phosphates of the crandallite group were collected and thermal treated, aiming to evaluate their ability to provide P to plants in soils under flooding condition and with pH around neutrality, to determine their relative agronomic effectiveness compared to a standard P source, and relate it with their chemical and mineralogical properties. The material collected was submitted to a thermal treatment under different temperatures to evaluate its effect on solubility and morphology. Treated material was (i) mixed to soil samples with different pH values to evaluate its dissolution, (ii) submitted to a hydrolysis test in aqueous solution with distinct pH values, and (iii) evaluated as a P source to upland rice and flooded rice. According to the obtained results, it was concluded that: (i) the thermal treatment of aluminous phosphates of the crandallite group with temperatures around 500 ºC increase its solubility in neutral ammonium citrate solution and cause alterations on the crystalline structure of minerals, (ii) P released from these mineral is very low in aqueous solution with pH ranging from 4 to 8, (iii) dissolution of aluminous phosphates of the crandallite group under soil conditions is higher when soil pH is around neutrality, compared to low acidity, and (iv) the addition of these P sources to soil significantly increased dry matter yield, P uptake by plants, and grain yield of upland rice and flooded rice, however not as much as for the standard P source.

O fósforo (P) tem sido um dos fatores mais limitantes da produção agrícola em solos de exploração recente, bem como nos solos há tempo utilizados e cuja fertilidade não é mantida. Tradicionalmente, o uso de fontes de P de elevada solubilidade tem auxiliado no aumento da fertilidade desses solos proporcionando acréscimos na produtividade das culturas. No entanto, o processo de fabricação desses fertilizantes requer o uso de rochas fosfáticas com baixa quantidade de impurezas metálicas como ferro e alumínio. Essa exigência tem levado as indústrias a descartarem quantidades elevadas de resíduo fosfático, no qual se encontram os minerais do grupo da crandallita. A busca de fontes alternativas de P para a produção agrícola encontra-se dentro do contexto de aproveitamento racional de recursos minerais existentes bem como de avançar no conhecimento de condições agronômicas que maximizem sua utilização pelas plantas. Para tanto, coletaram-se amostras do rejeito da mineração de depósitos fosfáticos de importância nacional (Catalão-GO, Juquiá-SP e Tapira-MG) contendo fosfatos aluminosos do grupo da crandallita, objetivando-se avaliar a capacidade desses minerais, após tratamento térmico, em disponibilizar P para plantas em solos sob condição de inundação e de pH próximo à neutralidade e determinar sua eficiência agronômica relativa em comparação à uma fonte padrão de P, relacionando-a com as suas características químicas e mineralógicas. O material coletado foi submetido ao tratamento térmico sob diferentes temperaturas para avaliar o efeito sobre a solubilidade e transformação morfológica. O material tratado foi: (i) misturado a amostras de terra com diferentes valores de pH para avaliar o comportamento de dissolução, (ii) submetido a teste de hidrólise em solução aquosa com valores de pH distintos e (iii) avaliado como fonte de P para as culturas do arroz-de-sequeiro e arroz inundado. De acordo com os resultados obtidos, concluiu-se que: (i) o tratamento térmico dos fosfatos aluminosos do grupo da crandallita com temperaturas ao redor de 500 ºC aumenta sua solubilidade em solução de citrato neutro de amônio e promove modificações na estrutura cristalina dos minerais, (ii) a liberação de P desses minerais é bastante reduzida em solução aquosa com valores de pH entre 4 e 8, (iii) a dissolução dos fosfatos aluminosos do grupo da crandallita calcinados em condição de solo é maior quando o valor de pH está próximo à neutralidade, comparado ao levemente ácido e (iv) que a adição dessas fontes de P ao solo promoveu resposta significativa na produção de matéria seca, na quantidade de P acumulado pela parte aérea das plantas e no rendimento de grãos de plantas de arroz-de-sequeiro e inundado, contudo não tão eficiente quanto a fonte padrão de P. / Phosphorus (P) has been one of the most limiting factors for crop production in recent cultivated soils as well as in old cropped soils in which fertility is not maintained. Traditionally, the application of high solubility P sources has helped to raise soil fertility providing increase of crop yield. However, the manufacturing process of water-soluble P fertilizers requires the use of phosphate rocks with low quantity of metal impurities as iron and aluminum. This requirement has forced the fertilizer industry to discard great amounts of phosphate residue, in which the aluminous phosphates of the crandallite group can be found. Searching alternative P sources for crop production meets the context of rational use of existing mineral resources as well as move forward on the knowledge of agronomic conditions to maximize P uptake by plants. Therefore, samples of the mine residue from phosphate deposits of great relevance (Catalão-GO, Juquiá-SP e Tapira-MG) with aluminous phosphates of the crandallite group were collected and thermal treated, aiming to evaluate their ability to provide P to plants in soils under flooding condition and with pH around neutrality, to determine their relative agronomic effectiveness compared to a standard P source, and relate it with their chemical and mineralogical properties. The material collected was submitted to a thermal treatment under different temperatures to evaluate its effect on solubility and morphology. Treated material was (i) mixed to soil samples with different pH values to evaluate its dissolution, (ii) submitted to a hydrolysis test in aqueous solution with distinct pH values, and (iii) evaluated as a P source to upland rice and flooded rice. According to the obtained results, it was concluded that: (i) the thermal treatment of aluminous phosphates of the crandallite group with temperatures around 500 ºC increase its solubility in neutral ammonium citrate solution and cause alterations on the crystalline structure of minerals, (ii) P released from these mineral is very low in aqueous solution with pH ranging from 4 to 8, (iii) dissolution of aluminous phosphates of the crandallite group under soil conditions is higher when soil pH is around neutrality, compared to low acidity, and (iv) the addition of these P sources to soil significantly increased dry matter yield, P uptake by plants, and grain yield of upland rice and flooded rice, however not as much as for the standard P source.