O processamento térmico de alimentos visa garantir qualidade e inocuidade pela inativação de micro-organismos e enzimas. Geralmente ocorre sobreprocessamento, levando à perda de características nutricionais e sensoriais e à elevação de custos operacionais. Foi desenvolvida a modelagem matemática (modelos térmico, mássico, hidráulico e reativo) de um equipamento bitubular para o processamento térmico contínuo de um alimento líquido homogêneo em regime laminar difusivo, para determinação das distribuições de temperatura e letalidade. No modelo foram incorporados parâmetros para quantificar os efeitos das difusividades térmica e mássica efetivas na direção radial ao escoamento. O modelo contempla três seções: aquecimento; tubo de retenção e resfriamento, em que as seções de aquecimento e resfriamento são trocadores de calor modulares. Foram considerados os seguintes volumes de controle: alimento, tubo interno, fluido de utilidade, tubo externo, isolamento térmico e ar ambiente. Balanços diferenciais de energia e massa foram aplicados para modelar as trocas térmicas e a distribuição de micro-organismos, enzimas ou nutrientes. Condições de contorno foram aplicadas para manter a continuidade entre as seções e módulos. O modelo foi resolvido através do método de diferenças finitas, discretizando as componentes axiais e radiais. No estudo de caso foram feitas simulações para o processamento térmico de suco de amora, quantificando os efeitos dos parâmetros difusivos e das variáveis de processo sobre os atributos de qualidade nutricional (antocianina) e qualidade microbiológica (levedura). Na validação dos modelos térmico e mássico os efeitos de mistura e difusão na direção radial foram quantificados através do ajuste da condutividade térmica efetiva e número de Peclet modificado. Utilizou-se um pasteurizador em escala laboratorial e os fluidos: mistura glicerina/água 80% (newtoniano) e solução de CMC 1% (pseudoplástico) nas vazões de 10 a 50 L/h. Os resultados indicam que o modelo proposto representou satisfatoriamente as distribuições de temperaturas, letalidade e comportamento experimental com reduzida complexidade computacional. / The thermal processing ensures quality and safety by inactivation of micro-organisms and enzymes. Generally, over-processing occurs, resulting in sensorial and nutritional losses and operating costs increase. A mathematical model (thermal, mass, hydraulic and reactive) of a double-pipe pasteurizer has developed for the continuous thermal processing of a liquid food in laminar diffusive regime, to obtain the temperature and lethality distributions. Parameters to quantify the effects of thermal and mass effective diffusivities in the radial direction were incorporated in the model. The model comprises three zones: heating; holding tube and cooling, where the heating and cooling zones are modular double-pipe heat exchangers. The following control volumes were considered: food, inner tube, utility fluid, outer tube, thermal insulation and ambient air. Energy and mass differential balances were used for modeling the heat transfer and the destruction of micro-organisms, enzymes or nutrients. Boundary conditions were applied to maintain the continuity between zones and modules. The finite difference method was used to discretize the model in the axial and radial directions. A simulation study case for blueberry juice thermal processing was made, analyzing the effects of the diffusive parameters and processing variables of the thermal treatment in the nutritional quality (anthocyanin) and microbiological quality (yeasts) attributes. In the validations of the heat and mass models, the mixture and diffusive effects in the radial direction were quantified by adjusting the heat conductivity and the modified Peclet number. A laboratory scale pasteurizer was used with the following fluids: glycerin/water mixture 80% (newtonian) and CMC 1% solution (pseudoplastic) in flows rates between 10 and 50 L/h. The obtained results indicate that the proposed model successfully represented the temperature and lethality distributions and experimental behavior with reduced computational complexity.

Nas últimas décadas a soldagem em estado sólido vem se demonstrando como uma ótima alternativa perante os métodos tradicionais de união, os quais envolvem fusão dos materiais. O presente trabalho avalia a aplicação de um novo processo de união em estado sólido, a soldagem híbrida por difusão através de fricção (Hybrid Friction Diffusion Bonding - HFDB). O HFDB pode ser utilizado na união entre chapas finas ou também de chapas finas em substratos de materiais similares ou dissimilares. Através de calor e pressão os mecanismos de difusão são ativados gerando a união entre os materiais. Uma variante do processo de HFDB padrão pode ser utilizada para a fabricação das uniões de tubos e flanges-tubo de trocadores de calor de tubo espiral produzidos em alumínio. Utilizando como materiais duas ligas de alumínio dissimilares da série 5XXX, as amostras foram soldadas e caracterizadas. Visando a aplicação industrial do HFDB, o processo foi desenvolvido e sua viabilidade foi avaliada através de testes de estanqueidade, resistência à tração e análise metalográfica. Em seguida, visou-se a otimização dos parâmetros de soldagem (rotação, força axial e tempo de processo). Através de técnicas estatísticas de projeto de experimentos (DoE) os três fatores foram avaliados por meios de ensaios de tração para maximizar a resposta, limite de resistência. Investigações posteriores relacionadas aos mecanismos de união foram realizadas por meio da medição dos parâmetros de resposta, análise em microscópio ótico, aquisição de temperatura, espectroscopia de energia dispersiva de raios-x (EDX) e análise em elementos finitos (FEA). A primeira e mais importante premissa, a produção de soldas livres de vazamento, foi atingida. Em seguida, através da análise de uma equação de regressão e gráficos de superfície o conjunto de parâmetros otimizado – 1500 min-1 de rotação, 3 kN de força axial e 30 segundos de tempo de processo - atingiu resultados equivalentes a 95% de resistência quando comparados ao material base. O presente trabalho mostra que o processo de HFDB é promissor para aplicações industriais e indica vantagens perante os métodos tradicionais de união utilizados hoje na fabricação de trocadores de calor de alumínio. / In past few decades solid state welding has been demonstrating to be a great alternative compared to the traditional joining methods, which involve melting of the materials. This study evaluates the application of a new soliid state joining process called Hybrid Friction Diffusion Bonding (HFDB). The HFDB can be used to join thin plates or thin plates on substrates of similar or dissimilar materials. Through heat and pressure diffusion mechanisms are activated generating the bonding between the materials. A variant of the standard HFDB process can be used to manufacture tubes and tube-sheets of Coil-Wound Heat Exchangers made of aluminum. Using two dissimilar aluminum alloys from the 5XXX series, the samples were welded and characterized. Intending an industrial application of the HFDB, the process was developed and its feasibility was assessed by leak tightness tests, tensile strength tests and metallographic analysis. Subsequently, it was aimed to optimize the welding parameters (speed, axial force and process time). Through statistical analysis of design of experiments (DoE), the three factors were evaluated by tensile tests to maximize the response, ultimate tensile stress. Further investigation related to bonding mechanisms were carried out by measuring the response parameters, optical microscope analysis, temperature acquisition, energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) and finite element analysis (FEA). The first and most important target, the production of leakage free welds was achieved. Then, through the analysis of a regression equation and surface plots, the optimized parameter set – 1500 min-1 of rotational speed, 3kN of Axial force and 30 seconds of process time - achieved 95% of resistance when compared to the base material. This study shows that the HFDB process is very promising for industrial applications and indicates advantages compared to the traditional joining methods used today to manufacture aluminum heat exchangers.

Orientadores: Antonio Marsaioli Junior, Mirna Lucia Gigante / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T23:21:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_PolianaMendesde_M.pdf: 840297 bytes, checksum: 126db6034bb7ca2da7822e822b9045d0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O leite é um dos alimentos mais completos da natureza devido ao seu elevado valor nutritivo, como riqueza de proteínas, gordura e vitaminas; por esta mesma razão o leite é um excelente substrato para uma grande gama de microorganismos. A pasteurização visa eliminar os microorganismos patogênicos, e reduzir ao máximo a flora banal; no entanto os métodos atuais de aquecimento causam degradação nutricional e sensorial já que o leite é exposto às superfícies de troca térmicas superaquecidas. O leite pasteurizado pode beneficiar-se de melhorias na sua qualidade usando-se a energia de microondas como fonte de aquecimento. O objetivo deste trabalho foi estudar comparativamente os processos de pasteurização por microondas e clássica quanto aos aspectos físico-químicos, microbiológicos e sensoriais. Foram realizados três processamentos sendo que em cada processamento o leite foi pasteurizado (72-75ºC/15-20s) simultaneamente em trocador de calor de placas e em sistema de microondas, refrigerado (4±1ºC), envasado em embalagens plásticas de polietileno e armazenado em câmara refrigerada (4±1ºC). O leite cru foi analisado quanto a pH, acidez titulável, extrato seco total, gordura, nitrogênio total, nitrogênio solúvel em pH 4,6 e em TCA 24%, contagem de microorganismos mesófilos e psicrotróficos. O leite pasteurizado foi analisado quanto a fosfatase, peroxidase, pH, acidez titulável, extrato seco total, gordura, nitrogênio total, nitrogênio solúvel em pH 4,6 e em TCA 24%, coliformes a 30-35ºC e a 45ºC, Salmonella spp, contagem de microorganismos mesófilos e psicrotróficos. Durante o armazenamento refrigerado amostras dos leites pasteurizados foram avaliadas quanto a pH, acidez titulável, nitrogênio total, nitrogênio solúvel em pH 4,6 em TCA 24%, contagem de microorganismos mesófilos e psicrotróficos. O leite produzido no terceiro processamento foi analisado sensorialmente para determinação de diferença e de aceitação das amostras, nos dias 1, 5, 7, 9, 12 e 14 da vida de prateleira. No terceiro processamento também foi feita a determinação do diâmetro dos glóbulos de gordura dos leites. O final da vida de prateleira do leite pasteurizado foi estabelecido como sendo o primeiro dia em que as amostras apresentassem contagem total me microorganismos aeróbios mesófilos superior a 8 x 104 UFC/mL. A pasteurização por microondas mostrou-se eficaz, já que obteve contagens microbiológicas dentro dos padrões estabelecidos em legislação; e mostrou-se mais eficiente do que a pasteurização clássica, já que atingiu 14 dias de vida de prateleira contra 11 dias atingidos pelo leite pasteurizado em trocador de calor de placas. Não foram observadas diferenças significativas entre a pasteurização por microondas e em trocador de calor de placas quanto às características físico-químicas do leite. No entanto houve diferenças significativas entre as amostras de ambos os sistemas quanto à contagem de microorganismos mesófilos e psicrotróficos, a contagem média de microorganismos mesófilos no leite pasteurizado por microondas foi de 4,7 x 101 e de microorganismos psicrotróficos foi de 1,8 x 100 enquanto que esses valores para o leite para o leite pasteurizado em trocador de calor de placas foram respectivamente 2,7 x 102 e 5,4 x 100. As amostras diferiram significativamente no decorrer da vida de prateleira quanto ao pH, caseína (%PV) e quanto à aceitabilidade sensorial, sendo que as notas médias atribuídas pelos provadores para as amostras pasteurizadas por microondas foram superiores àquelas pasteurizadas em TCP. Observaram-se também diferenças significativas entre os diâmetros dos glóbulos de gordura obtidos nos diferentes processos, evidenciando-se que o processamento por microondas promoveu a homogeneização do leite, sem que tenha sido realizada esta etapa durante os processamentos / Abstract: Milk is one of most complete foods of the nature due to raised nutritional value, as wealth of proteins, fat and vitamins; for this same reason milk is an excellent substract for a large gamma of microorganisms. The pasteurization aims to eliminate the pathogenic microorganisms, and to reduce to the maximum the banal flore; however the current methods of heating cause nutricional and sensorial degradation since milk is expose to the overheated surfaces of thermal exchange. Pasteurized milk can benefit of improvements in the quality using the energy of microwaves as heating source. The objective of this work was to comparatively study the processes of pasteurization by microwaves and by classical method in the physicist-chemistries, microbiological and sensorial aspects. Three processes had been carried through being that in each processing milk was pasteurized (72-75ºC/15-20s) simultaneously in an plate heat exchanger and in a microwave system, then cooled (4±1ºC), packed in polyethylene plastic and stored in cooled chamber (4±1ºC). Raw milk were evaluated with respect to the pH, acidity, total dry extract, fat, total nitrogen, soluble nitrogen in pH 4,6 and in TCA 24%, counting of mesophiles and psychrotrophs microorganisms. Pasteurized milk were evaluated with respect to phosphatase, peroxidase, pH, acidity, total dry extract, fat, total nitrogen, soluble nitrogen in pH 4,6 and in TCA 24%, coliforms 30-35ºC and 45ºC, Salmonella spp, counting of mesophiles and psychrophs microorganisms. During the refrigerated storage samples of pasteurized milk were evaluated with respect to pH, acidity, total nitrogen, soluble nitrogen in pH 4,6 in TCA 24%, counting of mesophiles and psychrotrophs microorganisms. The milk produced in the third processes were sensorial analyzed for determination of difference and acceptance of the samples, in days 1, 5, 7, 9, 12 and 14 of the shelf life. In the third processes also was made the determination of the diameter of globules of fat of milk. The end of the shelf life of pasteurized milk was established as the first day in which the samples presented a total count of aerobic mesophilic microorganisms above 8 x 104 UFC/mL. The microwaves pasteurization revealed to be efficient, since it got microbiological counts established in legislation; and revealed to be more efficient then the classic pasteurization, since it reached 14 days of shelf life against 11 days reached by the milk pasteurized in the plate heat exchanger. Were not observed significant differences between the pasteurization by microwaves and in heat plate exchanger with respect to the physicist-chemistries characteristics of milk. However there were significant differences between the samples with respect to the counting of mesophiles and psycrotrophs microorganisms, the average counting of mesophiles microorganisms in the milk pasteurized by microwaves was of 4,7 x 101 and psycrotrophs microorganisms was of 1,8 x 100 while these values for the milk pasteurized in heat plate exchanger were respectively 2,7 x102 and 5,4 x 100. The samples were during the shelf life as respect with the pH, the casein (%PV) and the sensorial acceptability, being average notes attributed by the panel higher to the microwaved. Also were observed significant differences between the diameters of fat globules in the different treatments, showing that the microwave processing promoted the homogenization of milk / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Este trabalho apresenta todo um projeto de um sistema de supervisão e controle de um trocador de calor, desde os ensaios experimentais para a elaboração de um modelo matemático até a implementação do sistema de controle e supervisão em microcomputador. O sistema implementado consiste de um software didático e um sistema de aquisição de dados que irão realizar a supervisão e controle de um trocador de calor tipo casco e tubos. Neste software didático é possível implementar o controle PID e suas variações PI-D e I-PD além de permitir a implementação do sistema de controle adaptativo estrutura gain scheduling o qual muda os parâmetros de um controle PID de acordo com a mudança da dinâmica do trocador de calor. Como o trocador de calor apresenta um tempo morto em sua dinâmica, então optou-se por adicionar ao software didático um controle com algoritmo preditivo estrutura Preditor de Smith desta forma é possível realizar ensaios com e sem o algoritmo preditivo para uma comparação de resultados. Este sistema de supervisão e controle do trocador de calor poderá ser usado como ferramenta didática para alunos de diversos cursos, onde é possível realizar ensaios de diferentes estruturas de controle para posterior comparação e estudo de seus resultados. Resultados práticos de todas as estruturas de controle que o software implementa são apresentados e comparados neste trabalho. / This work presents thorough a supervision and control system project of a heat exchanger, from the experimental tests for the mathematical model rising to the control system implementation and supervision in a microcomputer. The implemented system consists of didactic software and a data acquisition system that will perform the supervision and control of a heat exchanger shell and tube type. In this didactic software it is possible to implement the PID control and its variations PI-D and I-PD besides allowing the implementation of the adaptive control system gain scheduling structure, which changes the PID control parameters according to the changes of the heat exchanger dynamics. As the heat exchanger presents dead time on its dynamics, it was opted to add to the didactic software a control with Smith Predictor structure predictive algorithm, thus it is possible to perform tests with and without the predictive algorithm for result comparison. This supervision and control system of the heat exchanger will be able to be used as a didactic tool for students from several courses, where it is possible to perform tests with different control structures to further comparison and study of its results. Pratical results of all the control structures that the software implements are presented and compared in this work.

O principal objetivo do trabalho foi o desenvolvimento de um modelo matemático de um pasteurizador a placas visando a determinação da distribuição de temperatura e de letalidade ao longo dos canais do trocador de calor em todas as suas seções, nas conexões tubulares e no tubo de retenção para a avaliação do decaimento logarítmico da concentração de um microorganismo alvo ou da atividade de uma enzima alvo em um processo de pasteurização contínua. A modelagem matemática foi composta pelo balanço diferencial de energia e letalidade nos canais do trocador, no tubo de retenção e nas suas conexões, levando em conta a perda de calor para o ambiente nos tubos. O modelo construído apresentou um conjunto de equações diferenciais ordinárias de primeira ordem e sua resolução foi feita pelo método das diferenças finitas usando o software gPROMS. Um estudo de caso foi analisado e a modelagem descreveu de forma coerente o processo térmico e a letalidade e futuramente ela poderá ser utilizada para a otimização do processo de pasteurização em trocadores de calor a placas, visando a obtenção de produtos seguros e de alta qualidade. A verificação do processo de pasteurização que o modelo desenvolvido contempla foi realizada a partir da validação experimental utilizando um integrador tempo-temperatura e ensaios laboratoriais com indicador enzimático (fosfatase alcalina em tampão fosfato), que mostraram que o modelo desenvolvido se aproxima de maneira satisfatória dos resultados reais. / The main objective of this study was to develop a mathematical model in a plate pasteurizer in order to determine the temperature and lethality distribution along the channels of the heat exchanger in all its sections, in tubular connections and holding tube evaluating the logarithmic decay in concentration of a target microorganism or enzyme activity in a continuous pasteurization process. Mathematical modeling was composed of the differential energy balance and lethality in the channels of the exchanger, the holding tube and its connections, taking into account the heat loss to the environment in the tubes. The constructed model presented a set of ordinary differential equations of first order and its resolution was made by the finite difference method using the gPROMS software. A case study was analyzed and the modeling described the thermal and the lethality process very well and in the future it can be used to optimize the process of pasteurization in plate heat exchangers, aiming the achievement of safe and with high quality products. A verification of the pasteurization process that the model developed contemplates has been performed based on experimental validation using time-temperature integrator and testing with enzymatic indicator (alkaline phosphatase in phosphate buffer), which showed that the model developed satisfactorily approximates the actual results.

O presente estudo indica que o pHi basal do segmento S3 do túbulo proximal é 7.10 ? 0.007 (n = 444/2117), sendo a extrusão celular de H+ feita pelo trocador Na+/H+ (marjoritariamante) e pela H+-ATPase. Nossos resultados sugerem um papel do cálcio citosólico na regulação do processo de recuperação do pHi após carga ácida, mediada pelo trocador Na+/H+ e pela H+-ATPase. O trocador é estimulado por Aldosterona (10-12, 10-10 e 10-8 M) e inibido por Aldosterona (10-6 M) via ação genômica e não-genômica. Esses resultados são compatíveis com a estimulação do trocador por moderado aumento da [Ca2+]i citosólico (com Aldosterona 10-12 M) e sua inibição por pronunciado aumento da [Ca2+]i (com Aldosterona 10-6 M). A H+-ATPase é estimulada por Aldosterona em todas as doses utilizadas via ação genômica e não-genômica e esses resultados são coincidentes com um aumento da [Ca2+]i, dose dependente. Esses nossos achados são também compatíveis com a demonstração de uma ação hormonal não-genômica (após 1 ou 15 min) e genômica (após 1 hora) na [Ca2+]i, no trocador e na H+-ATPase. Adicionalmente, nossos resultados indicando que os efeitos hormonais genômicos ocorrem via receptor MR são coincidentes com nossos dados demonstrando a expressão desses receptores no segmento S3. Esses efeitos da Aldosterona que acabamos de descrever podem representar uma regulação fisiológica relevante, em condições de depleção e expansão de volume no animal intacto. / The present study indicate that the basal pHi of proximal S3 segment is 7.10 ? 0.007 (n = 444/2117), being made the extrusion by of Na+/H+ exchanger (mainly) and H+-ATPase. Our results suggest a role for cell calcium in regulating the process of pHi recovery after the acid load induced by NH4Cl, mostly mediated by a basolateral Na+/H+ exchanger, and stimulated by Aldosterone (10-12, 10-10 e 10-8 M) and impaired by Aldosterone (10-6 M) via a genomic and nongenomic action. They are compatible with stimulation of the Na+/H+ exchanger by increases in cell calcium in the lower range (at Aldosterone 10-12 M) and inhibition at high cell calcium levels (at Aldosterone 10-6 M). The H+-ATPase is stimulated in all the used doses via a genomic and nongenomic action, this is coincident with the dose-dependent increase in [Ca2+]i. This finding is also compatible with the demonstration of a hormonal nongenomic (after 1 min or 15 min) and genomic (after 1 h) action on [Ca2+]i, on the Na+/H+ exchanger and on H+-ATPase. Our results indicating that the genomics effects are via MR receptor are in accordanc with our finding showing expression of the receptors in the proximal S3 segment of rat. These Aldosterone effects may represent physiologically relevant regulation in conditions of volume depletion or expansion in the intact animal.

O presente trabalho descreve e introduz uma metodologia numérica de simulação térmica de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. A metodologia computacional é utilizada para simular doze configurações de arranjos de escoamento de trocadores de calor de fluxo cruzado com número de passes e tubos por passe arbitrários, assim como diversas condições de mistura de ambos os fluidos. O procedimento computacional é desenvolvido, baseado em diversos trabalhos da literatura, para calcular a efetividade de temperatura e o fator de correção da diferença média logarítmica de temperatura para trocadores de calor de fluxo cruzado em escoamentos contracorrente e paralelo. Novos dados da efetividade de temperatura e do fator de correção para configurações complexas de trocadores de calor são apresentados em diversas tabelas e figuras. As condições de mistura do fluido interno depois de cada passe são analisadas e caracterizadas por três configurações: misturado, não misturado com uma ordem idêntica das fileiras e não misturado com uma ordem inversa das fileiras. A influência da mistura do fluido externo entre os tubos do trocador de calor também é analisada. A metodologia computacional também é utilizada para trocadores de calor de casco e tubo tipo TEMA E com um passe de ambos os fluidos (fluidos do casco e dos tubos) em escoamentos contracorrente e paralelo de acordo com as entradas do trocador de calor. O algoritmo é baseado em diversas hipóteses e considerações de modelagem adotadas em diversos trabalhos de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. Cada seção entre as chicanas é idealizada como um trocador de calor não misturado - não misturado. Além disso, este estudo fornece um sumário de correlações matemáticas exatas e aproximadas para algumas configurações de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo, que são muito apropriadas para análises computacionais e que facilitam o cálculo de efetividade de temperatura e do fator de correção. Os resultados encontrados são comparados com o algoritmo HETE e com soluções e relações matemáticas disponíveis em outras literaturas e mostram a capacidade dos algoritmos desenvolvidos. / The present thesis describes and introduces the numerical simulation methodologies for thermal modeling of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. The computational methodology is used for simulating twelve general flow arrangement configurations of crossflow heat exchangers with arbitrary number of passes and tubes per pass, as well as, several mixture conditions of both fluids. The computational procedures are developed, based on some works from literature, to calculate the temperature effectiveness and the mean logarithm temperature difference (MLTD) correction factor for crossflow and parallel and counter-crossflow heat exchangers. New temperature effectiveness and correction factor data for the treated complex flow arrangements configurations are provided and showed in various tables and plots. Tube fluid mixing conditions after each pass, characterized by three types of configuration: tube fluid mixed; tube fluid unmixed keeping identical order of the rows; and tube fluid unmixed with inverted order of the rows, are analyzed. The influence of external fluid mixing between tube rows along the heat exchanger configurations is also addressed. The computational methodology is also addressed to TEMA E shell-and-tube heat exchangers type with one-pass of both fluids (in-tube and shell side) flowing in counterflow and parallel regarding the heat exchangers inlets. The algorithm is based on various assumptions and modelling considerations adopted in several works of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. Each section between two baffles is idealized as an unmixed-unmixed crossflow heat exchanger. In addition, this study provides a summary of exact and approximate correlations for some configurations of crossflow and shell-and-tube heat exchangers, that are very appropriate for computerized analysis and that facilitate the computation of both parameters, the temperature effectiveness and the mean logarithmic temperature difference correction factor. The results found are compared to algorithm HETE and with available relations and solutions of other works and show the capability of the developed algorithm.

O objetivo do trabalho foi determinar o pHi, a capacidade tamponante do citosol na ausência de CO2/HCO3- (βi) de neurônios dos gânglios das raízes dorsais e investigar a expressão de trocadores Na+/H+ e sua função na regulação do pHi. O pHi foi estimado com o indicador fluorescente BCECF. A operação do trocador era quantificada na recuperação da acidose intracelular induzida experimentalmente. Na ausência do tampão CO2/HCO3- a taxa de alcalinização (k) deve-se, por hipótese, ao transporte de H+ pelo trocador. A hipótese foi confirmada pela ação de agentes farmacológicos, e.g., amiloride. Em soluções tamponadas por CO2/HCO3- as células tem pHi de 7,24 e, em soluções tamponadas com HEPES, 7,04. A βi foi de 8,17 mM/pH. As células se recuperam da acidose com k médio de 0,0138 s-1. O efeito inibitório do amiloride em concentração de 1 mM deve-se ao fato dos fenótipos celulares expressarem diferentes isoformas do trocador. Segundo RT-PCR, todas as 5 isoformas do trocador são expressas e a quantidade de RNAm, avaliada por qPCR, é maior para a NHE1, seguida de NHE5. / The objective here was to determine intracellular pH (pHi), cytosolic buffering power in CO2/HCO3- free medium (βi) of neurons from dorsal root ganglia and to investigate the functional expression of the Na+/H+ exchangers in the regulation of pHi. pHi was estimated with fluorescence indicator BCECF. Exchanger operation was quantified during recovery from intracellular acidification induced experimentally. In CO2/HCO3- free medium the alkalinization rate (k) is due, hypothetically, H+ extrusion by the exchanger. This assumption was confirmed by action of pharmacologic agents, e.g., amiloride. In medium buffered with CO2/HCO3- cells have pHi of 7.24 and, in medium buffered with HEPES, 7.04. βi calculated was 8.17 mM/pH. Cells recovery from acidosis with mean k of 0.0138 s-1. Inhibitory effect of amiloride in 1 mM concentration is due to cellular phenotypes expressing different Na+/H+ exchanger isoforms. According to RT-PCR, all the five exchanger isoforms are expressed and mRNA quantity, evaluated by qPCR, is greater to NHE1, followed by NHE5.

Em concentrações elevadas no plasma ou no tecido renal a Angiotensina II (Ang II) induz, alterações na hemodinâmica renal, injúria glomerular, aumento da síntese de componentes da matriz extracelular glomerular, estresse oxidativo e apoptose de células glomerulares, incluindo os podócitos. Os podócitos possuem um sistema reninaangiotensina (SRA) próprio e expressam os receptores AT1 e AT2 para o peptídeo, além do trocador Na+/H+ isoforma 1 (NHE1). O NHE1 está envolvido com a resistência e indução de apoptose, controle do volume celular e manutenção do fenótipo celular. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar em podócitos, o papel da Ang II na indução de apoptose, e os eventos intracelulares associados à atividade do NHE1 nesta condição. Nossos resultados indicam que o tratamento com Ang II em alta concentração por 24 horas promove apoptose em podócitos. Nesta condição o NHE1, promove ativação da via de sinalização intracelular p38 MAPK e aumenta a atividade do NHE1 levando a alcalose, ativação da Bax e apoptose nos podócitos. / It has been observed that high plasma, or kidney tissue concentrations of angiotensin II (Ang II) leads to changes in renal hemodynamics, severe glomerular injury, increased synthesis of glomerular extracellular matrix components, oxidative stress and apoptosis in glomerular cells, including podocyte and mesangial cells. Podocytes a local renin-angiotensin system (RAS), expresses the AT1 and AT2 receptors for Ang II and the Na + / H + exchanger (NHE1). The NHE1 is involved with resistance and induction of apoptosis, cell volume control and maintenance of cell phenotype. Thus, the goal of this study was to investigate in podocytes the role of Ang II in the induction of apoptosis, and intracellular events linked to the NHE1 activity in this condition. Our results indicate that the treatment with Ang II, in a high dose, for 24 hours induces apoptosis in podocytes, and promotes oxidative stress. However, the activation of NADPH oxidase subunits Nox4 and p22 (phox) and pro- apoptotic pprotein Bax, came before the late apoptosis observed in 24 hours of treatment with Ang II. Under physiological conditions, the NHE1 activity contributes to cell survival by preventing cytosolic acidification. Moreover, Ang II via the AT1 receptor, activates intracellular signaling pathway p38 MAPK and increases the NHE1 activiy leading to alkalosis, Bax activation and apoptosis in podocytes.

O peptídeo-1 semelhante ao glucagon (GLP-1) é um hormônio incretina intestinal que exerce primariamente ações anti-hiperglicemiantes. Afim de viabilizar o emprego clínico deste peptídeo para o tratamento do diabetes mellitus tipo 2, foram criadas as terapias baseadas em incretinas que incluem as gliptinas, drogas que aumentam a meia-vida circulante do GLP-1 endógeno por meio da inibição da enzima dipeptidil peptidase-4 e agonistas exógenos do receptor de GLP-1 (GLP-1R). Demonstrou-se clínica e experimentalmente que estas classes de fármacos apresentam efeitos cardiorrenais benéficos que vão além do controle glicêmico. Dentre estes efeitos cardiorrenais incluem-se: diurese, natriurese e redução da pressão arterial. Recentemente, demonstramos que o bloqueio agudo da sinalização endógena do GLP-1R, por meio da administração sistêmica do antagonista do GLP-1R, exendin-9, em ratos normotensos causou efeitos antidiuréticos e anti-natriuréticos. Estes efeitos renais encontram-se associados à redução do ritmo de filtração glomerular (RFG) e ao aumento da atividade da isoforma 3 do trocador Na+/H+ (NHE3) em túbulo proximal renal. Entretanto, os efeitos da administração crônica do bloqueador de GLP-1R sobre a função renal e níveis pressóricos ainda permanece obscuro. Assim, o presente estudo teve como objetivo testar a hipótese de que o bloqueio do GLP-1 endógeno é capaz de aumentar a pressão arterial de ratos espontaneamente hipertensos (SHR) e que este efeito está associado ao aumento da atividade do NHE3 em túbulo proximal renal. Além disso, testamos a hipótese que o bloqueio do GLP-1R piora o dano renal de ratos hipertensos ao passo que o agonismo farmacológico este receptor exerce renoproteção. Para tal, ratos espontaneamente hipertensos (SHRs) com 5 semanas de idade foram tratados com exendin-9 (EX-9; 25 ug/rato/dia), com agonista de GLP-1R, o exendin-4 (EX-4, 2,5?g/rato/dia) ou solução salina (controle), através de minibombas osmóticas, por um período de 4 semanas. A pressão arterial foi aferida semanalmente através de pletismografia caudal, a urina e sangue dos ratos foram coletados para avaliação da função renal e, ao término do tratamento, houve a mensuração invasiva da pressão arterial, bem como, morte dos ratos e coleta de amostras biológicas para a realização de análises histológicas, bioquímicas e moleculares. A atividade do NHE3 em túbulo proximal renal foi determinada ao final do tratamento, em 4-5 ratos/grupo, por meio de microperfusão estacionária in vivo. Os valores da pressão arterial caudal ao final do tratamento demonstraram que os ratos tratados com exendin-9 apresentavam valores de pressão arterial maiores do que os controles (182 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0,05), enquanto que o tratamento com exendin-4 atenuou a elevação da pressão arterial em relação aos controles (161 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0,01). O aumento da pressão arterial em SHR tratados com EX-9 foi associado com maior atividade do NHE3 (1,78 ± 0,08 nmol/cm2/s) no túbulo proximal renal comparados aos controles (1,48 ± 0,10 nmol/cm2/s; p < 0,05) bem como aos SHR tratados com EX-4 (1,19 ± 0,07 nmol/cm2/s, p < 0,01). Além disso, os SHRs tratados com o antagonista de GLP-1R apresentaram níveis de excreção de proteínas urinárias, marcadores de fibrose, inflamação, estresse oxidativo e atividade do sistema renina angiotensina (SRA) intra-renal superiores aos do controle. Por outro lado, a administração sistêmica de EX-4 exerceu efeitos anti-proteinurico, anti-inflamatório e antioxidante. A renoproteção mediada pelo tratamento com EX-4 em SHRs foi acompanhada por redução dos níveis de angiotensina II em córtex renal, sugerindo redução da atividade do SRA intra-renal. Em conjunto, estes resultados demonstram que o bloqueio do GLP-1R intensifica o aumento da pressão arterial e exacerba o dano renal em ratos espontaneamente hipertensos. Por sua vez, o agonismo do GLP-1R exerce efeitos anti-hipertensivo e renoprotetor / Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) is an incretin intestinal hormone that primarily exerts anti-hyperglycemic actions. In order to possibilitate the clinical use of this peptide for the treatment of type 2 diabetes mellitus, the incretin based therapies were created, which include the gliptins, drugs that increase the half-life of endogenous GLP-1 through the inhibition of the enzyme dipeptidil peptidase-4, and exogenous agonists of the receptor of GLP-1 (GLP-1R). It is well established that these classes of drugs exert cardiorenal beneficial effects that go beyond glycemic control. Among these cardiorenal effects are diuresis, natriuresis and reduction of blood pressure. We have recently demonstrated that acute blocking of thebaselineGLP-1Rsignaling, via systemic administration of theGLP-1Rantagonist, Exendin-9, causes anti-diuretic and anti-natriuretic effects in normotensive rats. These renal effects are associated with reduction of the glomerular filtration rate (GFR) and stimulation of proximal tubule Na+/H+ exchanger activity isoform 3 (NHE3). However, the effects of the chronic administration of the GLP-1R blocker on renal function and blood pressure levels remain obscure. Thus, this study aimed to test the hypothesis that GLP-1Rblockade elevates blood pressure in spontaneously hypertensive rats (SHR) and that these effects are associated with upregulation of NHE3 activity. Additionally, we tested the hypothesis that GLP-1R blockade worsens kidney damage in hypertensive rats while pharmacological agonism of GLP-1R exerts renoprotection. To this end, 5-week-oldSHR were treated during 4 weeks with Exendin-9 (EX-9; 25 ug/mouse/day), the agonist of GLP-1R receptor, Exendin-4 (EX-4, 2.5 ?g/rat/day) or saline (control), via osmotic minipumps. Blood pressure was weekly measured by plethysmography and urine and blood samples were collected for renal function evaluation. Direct measurement of blood pressure, collection of biological samples for histological, biochemical and molecular analysis were performed at the end of the treatment. At the end of the treatment, 4-5 rats/group were used for determination of NHE3 proximal tubule activity by in vivo determined by stationary microperfusion. SHRs treated with EX-9 displayed higher blood pressure values than SHRs treated with vehicle (182 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0.05), while Exendin-4 treatment attenuated blood pressure compared to controls (161 ± 4 vs. 172 ± 1 mmHg, p < 0.01). Blood pressure increase in SHRs treated with EX-9 was associated with higher NHE3 activity (1.78 ± 0.08 nmol/cm2/s) in proximal renal tubule compared to controls (1.48 ± 0.10 nmol/cm2/s; p < 0.05), whileEX-4-treatedSHR treated displayed lower NHE3 activity (1.19 ± 0.07 nmol/cm2/s, p < 0.01). Additionally, SHRs treated with the GLP-1R antagonist show higher levels of urinary protein excretion, fibrosis, inflammation, oxidative stress markers and intrarenal renin angiotensin system (RAS) activity compared to control. On the other hand, systemic administration of EX-4 exertedanti-proteinuric, anti-inflammatory and antioxidant effects. The renoprotection conferred by EX-4 treatment was accompanied by lower renal cortex angiotensin II levels suggesting that GLP-1R activation reduces intra renal RAS activity. Collectively, these results demonstrate that chronic GLP-1R blockade in hypertensive rats intensifies blood pressure increase and exacerbates renal damage. On the other hand, the GLP-1R agonism exerts anti-hypertensive and renoprotetor effects