COMPREENSÃO MATEMÁTICA DA DIFUSÃO NO CONTEXTO ELETROQUÍMICO

The aim of this study was to explain in detail the mathematical methods used to deal with diffusion equations, mainly for students and researchers interested in electrochemistry and related areas. Emphasis was placed on the deduction and resolution of diffusion equations, as well as addressing cartesian, spherical and cylindrical coordinates. Different aspects of mass transfer processes were discussed including the importance of the resolution of Fick's laws equations to understand and derive parameters of the electroactive species (e.g., diffusion coefficients, formal electrode potentials) from the electrochemical techniques. As an example, the resolution of diffusion equations for a reversible reduction process of soluble oxidized species was presented for the chronopotentiometry technique. This study is envisaged to broaden the understanding of these frequently used methods, in which mathematical deductions are not always completely understood.

Determinação das energias de ativação para nucleação de precipitados e difusão da prata na liga cu-2%al com adições de prata

As energias de ativação para nucleação de precipitados ricos em prata e de difusão da prata no cobre, em ligas de Cu-2%Al contendo 2, 4, 6, 8, 10 e 12%Ag, em peso, foram determinadas utilizando-se medidas de variação da microdureza com a temperatura e o tempo de envelhecimento. Os resultados indicaram que, com o método utilizado, é possível obter valores para as energias de ativação para nucleação da fase rica em prata e de difusão da prata no cobre bastante próximos daqueles citados na literatura.

Utilização de bórax por difusão no tratamento de preservação de lâminas de sumaúma (Ceiba pentantra (L.) Gaertn.)

O objetivo deste trabalho foi comparar três diferentes intervalos de tempo para difusão do bórax, visando a preservação de lâminas de sumaúma. O tratamento foi a aplicação por aspersão de 30 ml de solução, a 4% de concentração de bórax. Na pesquisa, optou-se pela retenção de 0,500% de equivalente de ácido bórico (EAB), com base na massa das lâminas secas. Avaliou-se a retenção nos tempos de difusão de 15, 150 e 270 minutos. Por meio da análise química quantitativa, foram verificados os níveis de retenção por espectrofotometria, obtendo-se 0,462, 0,457 e 0,440% de EAB, respectivamente, para os tratamentos de 15, 150 e 270 minutos, que não diferiram estatisticamente entre si pelo teste Tukey (p<0,05). Os resultados indicam uma boa difusão do bórax aos 15 minutos, o que demonstrou ser uma alternativa como tratamento preservante de madeira.

Modelagem da extração de óleos essenciais empregando coeficiente de difusão variável

Óleos essenciais são compostos químicos voláteis, característicos por sua fragrância e frequentes atividades antimicrobianas e antioxidantes. São extraídos dos tricomas de plantas aromáticas a partir de diversos métodos diferentes de extração. As indústrias dão preferência à extração por arraste a vapor (destilação a vapor), por ser um processo tradicional, de simples operação e baixo custo. A modelagem matemática deste processo é um passo inevitável para projetar plantas industriais de extração de óleo essencial visando a boas condições operacionais. O modelo empregado neste trabalho é baseado na difusão do óleo no interior da folha. Apresentam-se o procedimento de discretização deste modelo por método de diferenças finitas e a validação deste por comparação com a solução analítica. Dados da literatura de perfis de rendimento por tempo de extração foram empregados para a estimação do coeficiente de difusão. Propôs-se a melhoria do modelo por meio da estimação de parâmetros de equações empíricas para a descrição do coeficiente de difusão como função da concentração de óleo. A partir desta modificação, o modelo não possui mais solução analítica, o que justifica o procedimento numérico adotado. O modelo foi validado através de um conjunto de dados disponíveis na literatura.

Difusão do cloreto de sódio no processo de salga de queijos: modelagem matemática com o emprego do método de elementos finitos

A transferência de um soluto (cloreto de sódio), através de uma matriz sólida tridimensional (queijo) foi estudada aplicando-se o método de elementos finitos. A formulação variacional (Galerkin) do problema diferencial (modelo de difusão) teve como base teórica a 2ª lei de Fick. Os procedimentos para integração no tempo foram o de Crank-Nicolson e o de Euler-modificado, que foram escolhidos por apresentarem estabilidade incondicional. O programa computacional desenvolvido mostrou-se versátil para resolver situações de amostragem em condições mais realistas e pode ser aplicado para geometrias complexas. O modelo proposto permitiu uma boa estimativa do ganho de sal no queijo, usando um coeficiente de difusão cujo valor pode ser obtido por extrapolação de dados experimentais. A aplicação do método numérico (MEF), com o esquema de Crank-Nicolson, na simulação da difusão do cloreto de sódio na salga de queijos, mostrou boa aproximação quando os resultados foram comparados com os valores experimentais encontrados na literatura especializada.

Difusão multicomponente durante a salga mista de queijo prato

A relação entre o NaCl e a hipertensão arterial tem estimulado a sua substituição parcial por KCl em queijos. Entretanto, para manter a qualidade final do produto, é de suma importância assegurar uma proporção adequada de NaCl/KCl, bem como a distribuição homogênea destes sais. Os modelos que estimam a concentração salina, portanto, são valiosas ferramentas para o controle de qualidade. Para simular a difusão multicomponente durante a salga em salmoura estática, foi proposto um modelo unidimensional, baseado na solução analítica da 2ª lei de Fick generalizada para dois solutos. A solução analítica, implementada através de um algoritmo computacional, permitiu o ajuste dos coeficientes de difusão e a avaliação da resistência externa. Os resultados da simulação obtidos apresentaram boa concordância com os valores experimentais (desvio de 2,7% para o NaCl e 6,6% para o KCl), validando a capacidade preditiva do modelo proposto. Além disso, a simulação pode permitir um ajuste de ganhos de produtividade (redução do tempo de salga) através da estimativa do tempo de salga para teores salinos desejados.

Estudo da difusão de umidade em grãos de trigo durante a secagem

O objetivo do presente trabalho foi ajustar o modelo da difusão líquida às curvas de secagem do trigo considerando a contração volumétrica do grão e determinar os coeficientes de difusão para diversas condições controladas de temperatura e umidade relativa. Foram utilizados grãos de trigo, com teor de água inicial de 0,32 b.s. A secagem do produto foi realizada para diferentes condições controladas de temperatura, entre 25 e 55 °C, e umidade relativa de 55 ± 1%. A contração volumétrica do grão foi determinada pela relação entre o volume para cada teor de água e o volume inicial. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que o modelo da difusão líquida representa satisfatoriamente a cinética de secagem do trigo para as diversas condições de ar experimentadas, não tendo sido considerado o efeito da contração volumétrica dos grãos. O coeficiente de difusão aumenta com a elevação da temperatura do ar, apresentando valores de 8,6775 x 10-11 e 42,8743 x 10-11 m².s-1 para a faixa de temperatura estudada e considerando a contração volumétrica. A relação entre o coeficiente de difusão e a temperatura pode ser descrita pela expressão de Arrhenius, que apresenta uma energia de ativação para a difusão líquida nos grãos de trigo de 42,00 kJ.mol-1.

Obtenção dos tempos de equilíbrio e coeficientes de difusão de ácido e de sal para desenhar o processo de marinado de filés de Engraulis anchoita

Foi estudada a difusão simultânea de cloreto de sódio e ácido acético em filés de anchoíta. Os resultados mostram que foram alcançadas condições de equilíbrio entre os filés e a solução de marinado, de acordo com os valores K obtidos para fechar a unidade. A solução de marinado precisou de agitação para evitar a formação de uma camada superficial diluída nos filés de pescado. Os tempos de equilíbrio para ácido e sal foram maiores para as amostras agitadas durante o marinado. O gasto de cloreto de sódio e ácido acético durante o marinado dos filés de anchoíta pode ser explicado pela lei de Fick. Os valores do coeficiente de difusão para ácido acético a 20 °C foram 3,39 × 10-6 e 3,49 × 10-6 cm²/segundos para marinado com e sem agitação, respectivamente. O valor do coeficiente de difusão de cloreto de sódio para marinado sem agitação foi de 2,39 × 10-7 cm²/segundos, contudo, para marinado com agitação, não pôde ser fixado.

Descrição das lesões microscópicas das pregas vestibulares de adultos autopsiados e sua relação com as causas de óbito e doença de base

Com o aumento dos métodos invasivos que são utilizados para o diagnóstico de doenças do trato respiratório é de se esperar que as alterações das pregas vestibulares (PV) sejam mais freqüentes. Além disso, recentemente tem sido discutida a importância das PV na proteção do organismo contra agentes infecciosos e pouco se sabe sobre as lesões microscópicas em pacientes autopsiados, pois o estudo das cordas vocais não é rotina no exame post mortem. OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi descrever as alterações microscópicas das pregas vestibulares e realizar a sua relação com as causas de óbito e doença de base de adultos autopsiados. FORMA DE ESTUDO: coorte transversal. MATERIAIS E MÉTODOS: Foram estudadas microscopicamente 82 laringes coletadas de adultos autopsiados sendo realizada a coloração da Hematoxilina-eosina para visualizar as alterações morfológicas microscópicas das PV. RESULTADOS: Das 82 PV analisadas, observamos que 42 (51%) apresentaram reação inflamatória, sendo esta a única lesão encontrada. Quinze (18,3%) casos apresentaram hiperplasia dos folículos linfóides, onze (13,4%) casos infiltrado inflamatório difuso intenso e 16 (19,5%), reação inflamatória aguda. As doenças de base mais freqüentemente encontradas foram as do grupo de doenças do aparelho circulatório 31 (37,8%) e nestas 20 (67,8%) apresentavam reação inflamatória das PV. As doenças infecciosas foram a causa de morte mais freqüente nos pacientes com reação inflamatória das pregas vestibulares. CONCLUSÃO: Além da função anatômica as PV parecem possuir uma função imunológica em relação à infeccção das vias aéreas inferiores. Nosso estudo demonstrou a presença de reação inflamatória nas cordas vocais em pacientes com doenças infecciosas como causa de morte, podendo este achado estar relacionado com o processo séptico generalizado que levou o indivíduo à morte ou ser uma das formas do organismo prevenir a penetração de agentes infecciosos.

Identificação e susceptibilidade antimicrobiana de microrganismos obtidos de otite externa aguda

Otite externa aguda é a infecção do conduto auditivo externo, geralmente causada por flora polimicrobiana. OBJETIVO: Isolar, identificar e determinar a susceptibilidade antimicrobiana dos organismos causadores da otite externa (OE). MÉTODO: 27 swabs foram obtidos de 27 orelhas de pacientes portadores de OE para cultura e 22 microrganismos foram isolados para avaliação de susceptibilidade. A susceptibilidade in vitro foi obtida através do método de ágar difusão em disco e os resultados, interpretados de acordo com critérios clínico-laboratoriais padrão. RESULTADOS: 10 culturas positivas para S. aureus, 8 culturas para P.aeruginosa, 5 para P.aeruginosa e S.aureus e 4 para fungos (Candida albicans e C. krusei). Gentamicina e as quinolonas foram ativas contra todas as cepas testadas, havendo resistência significativa contra amoxicilina/clavulanato. As espécies de Candida testadas foram sensíveis à Anfotericina B, nistatina, fluconazol e clotrimazol e resistentes à miconazol. CONCLUSÃO: A otite externa aguda é uma infecção polimicrobiana, e o conhecimento apropriado da etiologia e susceptibilidade dos microrganismos irá contribuir para o uso racional de antibióticos e o sucesso do tratamento.

Aplicação da ressonância magnética no acompanhamento da cirurgia do colesteatoma

A tomografia computadorizada e ressonância magnética (RM) com seqüências convencionais têm baixa especificidade para a diferenciação entre tecido de granulação e recidiva de colesteatoma. OBJETIVO: Avaliar a aplicação da RM com sequência de difusão e pós-contraste T1 tardio na detecção de recidiva de colesteatoma. MATERIAL E MÉTODO: Realizado estudo transversal prospectivo de dezessete pacientes estudados no pós-operatório de colesteatoma utilizando RM de 1.5 T com seqüência difusão, T1, T2 e pós-contraste T1 tardio nos planos coronal e axial. Dois radiologistas avaliaram e decidiram em consenso a presença de foco de hipersinal na difusão e T2, iso/hipossinal em T1 e ausência de impregnação pelo contraste como suspeitos de recidiva de colesteatoma. Os achados da revisão cirúrgica foram comparados com o resultado da RM. RESULTADOS: Onze dos doze casos de recidiva de colesteatoma apresentaram hipersinal na difusão. Todos os pacientes com tecido de granulação na cavidade cirúrgica não apresentaram alteração de sinal na difusão. Um paciente com abscesso no conduto auditivo interno também apresentou hipersinal na difusão. A sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo e negativo foram respectivamente 91,6%, 60%, 84,6% e 75%. CONCLUSÃO: A seqüência de difusão combinada com pós-contraste tardio pode ser útil na diferenciação entre tecido de granulação e recidiva de colesteatoma.

Influência da capacidade de campo na taxa de crescimento do cafeeiro conilon

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da capacidade de campo (CC) na taxa de crescimento do cafeeiro conilon a partir da adoção de três tensões: 0,006 MPa (CC1), 0,010 MPa (CC2) e 0,033 MPa (CC3), em dois tipos de solo (Latossolo Vermelho-Amarelo e Argissolo Vermelho-Amarelo). O experimento foi montado em casa de vegetação no Núcleo de Estudos e de Difusão de Tecnologia em Floresta, Recursos Hídricos e Agricultura Sustentável, município de Jerônimo Monteiro, Espírito Santo. A espécie vegetal utilizada foi a Coffea canephora Pierre ex A. Froehner, variedade Robusta Tropical (EMCAPER 8151), cultivada em vaso de 12 litros, por um período de 255 dias. As análises de crescimento foram realizadas 15 dias após o transplantio das mudas e no final do experimento, para determinação de matéria seca total e área foliar. O teor de umidade do solo na capacidade de campo varia com a tensão adotada em sua determinação. As maiores taxas de crescimentos relativo e absoluto do cafeeiro conilon foram obtidas quando a umidade do solo foi mantida na capacidade de campos determinada na tensão de 0,010 MPa no Latossolo Vermelho­Amarelo e de 0,006 MPa no Argissolo Vermelho-Amarelo. As menores taxas de crescimento da cultura foram observa­das na capacidade de campo determinada na tensão de 0,033 MPa, o que inviabiliza a sua adoção na estimativa da lâmina de irrigação utilizando-se a câmara de pressão de Richards.

Modelagem matemática e determinação das propriedades termodinâmicas do café (Coffea arabica L.) durante o processo de secagem

A secagem de produtos agrícolas é largamente utilizada no mundo para o controle e a manutenção da qualidade dos produtos agrícolas. O objetivo do presente trabalho foi modelar o processo de secagem e obter os parâmetros termodinâmicos de frutos de café (Coffea Arabica L.), cultivar Catuaí Amarelo, para três diferentes condições de temperatura e umidade relativa (35 ºC e 32,1%; 45 ºC e 15,7%; e 55 ºC e 10,2%). Foram utilizados frutos de café colhidos manualmente com teor inicial de água de 1,25 (b.s.) e submetidos à secagem até atingirem o teor médio de 0,13 (b.s). Seis modelos matemáticos usualmente utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas foram ajustados aos dados experimentais. A segunda lei de Fick foi utilizada para obter os coeficientes de difusão dos frutos de café por meio da cinética da secagem. A energia de ativação para a secagem dos frutos de café, bem como a entropia, entalpia e energia livre de Gibbs, foram obtidas. O modelo de Midili modificado foi o que melhor representou o fenômeno de secagem de frutos de café. Os valores do coeficiente de difusão obtidos foram 2,99 x 10-11, 2,39 x 10-11 e 5,98 x 10-11 m² s-1 para as temperaturas de 35, 45 e 55 ºC, respectivamente. A entalpia diminuiu com o aumento da temperatura do ar de secagem, bem como a entropia. A energia livre de Gibbs aumentou com o aumento da temperatura.

Atividade antimicrobiana, antioxidante e teor de compostos fenólicos em casca e amêndoa de frutos de manga

O processamento industrial de frutos de manga gera elevada quantidade de resíduos agroindustriais, representados pelas cascas e sementes (amêndoa), os quais, sem aplicação viável, acabam sendo descartados diretamente no meio ambiente. Esses resíduos são ricos em compostos bioativos, amplamente reconhecidos pelas suas propriedades promotoras da saúde e em aplicações tecnológicas. Os objetivos foram avaliar as atividades antimicrobiana e antioxidante e o teor de compostos fenólicos de dois extratos: um obtido da casca (FC) e outro da amêndoa (FA) de manga variedade 'Tommy Atkins'. O teor de compostos fenólicos totais variou de 3.123 a 6.644 mg de catequina/100 g. Os extratos FC e FA demonstraram relevante atividade antimicrobiana frente às cepas das bactérias Escherichia coli, Salmonella sp., Pseudomonas aeruginosa . Staphylococcus aureus, determinadas pelo método de difusão em disco. A ação antioxidante de FC e FA aumentou com o aumento das concentrações testadas, atingindo o valor máximo de 88% (FC). Em todas as concentrações testadas os extratos FC apresentaram ação antioxidante significativamente superior às respectivas concentrações dos extratos FA. Esses resultados sugerem potencial aplicação dos resíduos de manga como fonte de compostos fenólicos, substâncias antimicrobianas e antioxidantes, podendo ser explorados pelas indústrias de alimentos.

Atividade proteolítica de bactérias psicrotróficas em leites estocados em diferentes temperaturas

A difusão do uso da tecnologia do resfriamento, como estratégia para manutenção das características microbiológicas e organolépticas do leite, não associada aos cuidados básicos de higiene na obtenção do produto, fez com que os micro-organismos psicrotróficos emergissem como as principais bactérias deteriorantes da indústria láctea. Este estudo teve por objetivo avaliar como o metabolismo psicrotrófico proteolítico responde a diferentes temperaturas de incubação do leite, delineando um paralelo entre multiplicação de psicrotróficos, quantidade de micro-organismos com capacidade de hidrolisar proteínas e quantidade de GMP (glicomacropeptídeo) liberada. As amostras de leite, coletadas diretamente do tanque de resfriamento, foram submetidas à contagem de micro-organismos psicrotróficos, contagem de micro-organismos proteolíticos e determinação da concentração de GMP, em diferentes tempos (12 h; 24 h; 48 h) e temperaturas (4°C; 8°C; 12°C) de armazenamento. Não houve linearidade entre os parâmetros microbiológicos e o GMP aferido, segundo o binômio tempo/temperatura. A maior concentração de GMP (5,07 µg/mL) foi aferida no binômio 8°C/24 h (T8/M24). Esses dados indicam a necessidade de estudos sobre o metabolismo da microbiota psicrotrófica, de forma a elucidar questões básicas e de profunda relevância sobre seu metabolismo.