Medidas de eficiência energética numa indústria cerâmica

O presente relatório resulta de um estágio realizado no âmbito da eficiência energética assente no programa Galp 20-20-20 que tem por génese uma parceria entre a Universidade de Aveiro e a empresa de coberturas cerâmicas, CS – Coelho da Silva S.A. A Fábrica alvo de estudo é uma consumidora intensiva de energia, despendeu no ano de 2013 cerca de 3.768 tep. Devido aos seus processos de cozedura e secagem, apresenta uma elevada dependência de Gás Natural, representando pouco mais de 78% do consumo global da fábrica. Deste consumo de energia térmica, 83% respeita ao forno e os restantes 17% encontram-se alocados ao secador, pelo que as medidas de eficiência energética presentes neste relatório centram-se da redução deste vetor energético. São então propostas três medidas para a redução da dependência deste vetor. A primeira, incide na recuperação de calor residual presente nos gases de exaustão através da instalação de um permutador de calor. Esta medida permite uma redução do consumo na ordem dos 10% e conta com um payback de 2,3 anos resultante de uma economia anual de 150.000 €. Para este estudo foi desenvolvido um modelo dinâmico em excel que permite a simulação de diversos cenários. São também propostas mais duas intervenções que incidem na alteração do circuito térmico. Estas medidas têm um impacte mais reduzido no que respeita ao percentual de redução energético, ambas com menos de 1% de redução do consumo global da fábrica. Contudo são medidas bastante interessantes dada a sua simplicidade e contam com poupanças anuais na ordem dos 6.000 € que resultam num payback inferior a 2 meses. Paralelamente executaram-se dois estudos para a iluminação, o primeiro sugere a instalação de um modelador de tensão que reduz a potência de iluminação em 36%, implicando uma redução da iluminância de cerca de 5%. A redução da potência resulta numa economia energética na ordem dos 0,4% da energia global da instalação. Este equipamento poderá ser adquirido por completo ou em renting. Ao optar pela compra integral, o investimento será apenas ressarcido em 2,8 anos resultante de uma poupança anula de perto de 6.500 €. Caso seja por renting este não tem qualquer custo adicional e as economias monetárias são partilhadas entre a empresa que fornece o equipamento e a CS-Coelho da Silva, S.A. Por fim é sugerida a substituição de parte da iluminação atual da fábrica por tecnologia LED, com esta medida reduz-se o consumo global em 0,76%. Esta medida gera uma economia monetária na ordem dos 11.500 € sendo ressarcida em 2,1 anos.

Estudio del Secado de Anacardo (Anacardium occidentale L.) mediante Secador Solar de Radiación Directa

MACHADO, Antônio V. et al. Estudio del Secado de Anacardo (Anacardium occidentale L.) mediante Secador Solar de Radiación Directa. Información Tecnológica, v. 21, n. 1, p. 31-37, 2010.

Produção de quitosana a partir de resíduos de camarão: análise do processo e da operação de secagem

A quitina é encontrada principalmente nos exoesqueletos de crustáceos, insetos e na parede celular de fungos. O biopolímero quitosana é obtido através da hidrólise alcalina da quitina. A despolimerização da quitosana é realizada para se obter um produto com valores baixos de massa molecular. O uso da quitosana em diversas áreas é diretamente relacionada com a massa molecular e o grau de desacetilação do polímero. Os objetivos deste trabalho foram o estudo da cinética de secagem de quitina em camada delgada utilizando um modelo difusivo, considerando a resistência externa à transferência de massa; a determinação do comportamento da massa molecular média viscosimétrica da quitosana, durante a secagem convectiva, em camada delgada; a otimização das etapas de desacetilação e despolimerização da quitosana. A quitina foi obtida de resíduos de camarão. Os experimentos da secagem de quitina e da quitosana foram em secador de bandejas, a 60°C, sendo que para a quitina foram utilizadas duas velocidades do ar de 0,5 e 1,5 m/s. A estimativa da viscosidade intrínseca foi através da equação de Huggins e a massa molecular da quitosana foi calculada pela equação de Mark-Houwink-Sakurada. As otimizações da reação de desacetilação e despolimerização foram realizadas utilizando a metodologia da superfície de resposta. Para a reação de desacetilação foram variados o tempo e a temperatura. Para a reação de despolimerização foram analisados a concentração de ácido clorídrico, a temperatura e o tempo de reação. O modelo difusivo com difusividade efetiva variável, utilizado para analisar a secagem de quitina, apresentou concordância com os dados experimentais, onde foi observado o efeito da resistência externa à transferência de massa, quando utilizada a menor velocidade do ar. A condição ótima da reação de desacetilação para massa molecular foi observada na temperatura de 130°C em 90 min, e correspondeu a massa molecular de 150 kDa e um grau de desacetilação de 90%. A operação de secagem da quitosana causou um aumento na massa molecular média viscosimétrica de 27% e este aumento foi linear com o tempo e a umidade do polímero, apresentando duas regiões. As condições da reação de despolimerização para alcançar 50 kDa foram à temperatura de reação de 65°C, concentração de ácido clorídrico de 35% v/v. Nestas condições a cinética de despolimerização foi de pseudo-primeira ordem, apresentando duas fases.

Produção de nanopartículas contendo peptídeos bioativos de microalgas

A produção de peptídeos bioativos de distintas fontes de proteínas vem ganhando espaço na produção científica e tecnológica, despertando interesse do setor empresarial. Paralelamente a isso, devido à elevada concentração de proteínas na biomassa das microalgas Spirulina e Chlorella, estas apresentam grande potencial para a extração de biocompostos com alto valor agregado, como biopeptídeos de microalgas. As proteínas são uma importante fonte de peptídeos bioativos, mas estes não estão ativos na proteína precursora e devem ser liberados para que apresentem efeitos fisiológicos desejados. Essa liberação pode ser feita através de hidrólise enzimática a partir de proteases, sendo um dos métodos mais utilizados para a produção destes biocompostos. Dentro deste contexto, vários estudos vêm mostrando o uso da tecnologia por secagem em spray dryer para a obtenção de nanopartículas que contenham compostos bioativos, sendo, essa técnica, amplamente utilizada para transformar líquidos em pós, podendo ser aplicada em materiais sensíveis à temperatura. Este estudo teve como objetivo obter peptídeos bioativos através da reação enzimática, tendo como substrato a biomassa de Spirulina sp. LEB 18 e Chlorella pyrenoidosa e, na sequência, obter nanopartículas contendo os biopeptídeos. Primeiramente, foram testadas as 3 proteases comerciais (Protemax 580 L, Protemax N 200 e pepsina) para a produção de hidrolisados proteicos de microalgas, para isso foram realizados 3 delineamentos compostos centrais para cada microalga em estudo (Chlorella e Spirulina). Os delineamentos utilizados foram do tipo 23 com três repetições no ponto central, variando-se a concentração de enzima (5 a 10 U.mL-1), a concentração de substrato (5 a 10 %) e o tempo de reação (60 a 240 min). Após, realizou-se 2 delineamentos compostos rotacionais do tipo 22 com pontos centrais, um para cada microalga, utilizando-se para a hidrólise a enzima Protemax 580L (5 U.mL-1) variando-se a concentração de substrato e tempo de reação, para todos ensaios estudou-se a solubilidade, capacidade de retenção de água, atividade antioxidante e digestibilidade. Foi selecionado um ensaio para cada microalga, levando em conta os melhores resultados. Então nova hidrólise enzimática foi realizada sendo o sistema reacional composto pela enzima Protemax 580 L (5 U.mL-1) e pela biomassa de Spirulina sp. LEB 18 ou Chlorella pyrenoidosa (4% de proteína) durante tempo de 200 min. Os hidrolisados foram purificados por filtração a vácuo com membranas millipores de diferentes tamanhos (0,45; 0,2 e 0,1 µm) e por colunas com membrana vertical Amicon® Ultra 0.5 (3K e 10K), sendo que após cada etapa, foi realizado teste de atividade antioxidante pelos métodos de poder redutor, DPPH e ABTS, a fim de verificar a permanência da atividade antioxidante. Utilizou-se nano spray dryer Büchi modelo B 90 para a secagem das amostras, sendo o tamanho das partículas obtidas analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por fim, conclui-se que a biomassa de microalgas pode ser utilizada como fonte de produção de peptídeos bioativos com elevada atividade antioxidante e que dentre as microalgas estudadas, Spirulina sp. LEB 18 apresentou melhores resultados, em todas as análises realizadas, quando comparada com Chlorella pyrenoidosa. Esse estudo, também visou utilizar a nanobiotecnologia para obtenção de nanoparículas contendo os biopeptídeos, para tal, utilizou-se o nano Buchi Spray Dryer B-90, o qual gerou partículas nanométricas de 14 a 18 nm para o hidrolisado de Spirulina e de 72 a 108 nm para o hidrolisado de Chlorella.

Secagem da microalga Spirulina em camada delgada utilizando secador com bomba de calor

A Spirulina apresenta propriedades antioxidantes o que favorece seu uso como alimento funcional, fato que tem motivado a sua comercialização para a formulação de alimentos diversos e com finalidades terapêuticas. A secagem ganha importância durante produção de Spirulina, uma vez que a umidade necessária, para garantir que não ocorra degradação da biomassa desidratada durante o armazenamento, é alcançada através do conhecimento dos parâmetros que caracterizam a operação. Neste estudo foi utilizada a secagem com bomba de calor, um método alternativo, pois viabiliza a operação com temperaturas inferiores as tradicionalmente utilizadas, além de seu funcionamento ser independente das condições meteorológicas do ambiente. O trabalho experimental da secagem de Spirulina sp. foi iniciado com um estudo comparativo entre a secagem com bomba de calor (SBC) e a secagem tradicional (ST). O efeito dos diferentes métodos utilizados sob a amostra foi comparado em relação à cinética da operação e as características da microalga desidratada (cor, ficocianina, compostos fenólicos totais e atividade antioxidante total). As temperaturas do ar foram de 50 e 60ºC e a umidade absoluta da SBC foi dez vezes inferior a utilizada durante a ST. Os parâmetros que caracterizam a secagem foram influenciados pela temperatura do ar, bem como, pela baixa umidade absoluta na SBC. Os valores do tempo total da SBC foram 40% inferiores aos encontrados para a secagem ST, em ambas as temperaturas do ar. A maior preservação das características da Spirulina foi obtida na SBC e temperatura do ar de 50°C, e nesta condição os valores foram 14% (ficocianina), 60% (compostos fenólicos) e 10% (atividade antioxidante) superiores aos encontrados na mesma condição para a ST. Isto evidencia que o método de secagem é determinante na qualidade do produto desidratado. Posteriormente, foi realizado o estudo da cinética da SBC, bem como a otimização da operação de secagem e a reidratação das amostras desidratadas nas diferentes condições de secagem. O estudo foi realizado através de um planejamento fatorial 32, tendo como fatores de estudo a temperatura do ar (30, 40 e 50ºC) e a espessura da bandeja (1, 3 e 5 mm). As respostas utilizadas foram ficocianina, compostos fenólicos, atividade antioxidante total e cor da microalga desidratadas. Também foram realizadas a microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as curvas termogravimétricas (DSC) das amostras desidratadas. A secagem apresentou um curto período de taxa constante, delimitado pela umidade crítica, sendo que, seus valores foram influenciados apenas pela temperatura do ar de secagem. O modelo Logarítmico forneceu elevados valores de R2ajust e os menores valores de soma dos erros quadráticos (SSE) e de critério informativo de Akaike (AIC). Os valores das energias de ativação para as espessuras de 1, 3 e 5 mm, foram na faixa de 20-23 kJ mol-1. A condição de operação mais adequada, para a secagem de Spirulina sp. com bomba de calor, foi obtida na temperatura do ar de 50°C e espessura da bandeja de 5 mm, com valores de ficocianina, compostos fenólicos, atividade antioxidante total e diferença de cor de 19,60 mg g-1, 1508 µgEAG g-1, 52,6% e 5,71, respectivamente. Os termogramas (DSC) evidenciaram que em 50 ºC e espessura de 5 mm, o produto apresentou maior estabilidade térmica. As amostras de Spirulina sp. desidratadas apresentaram estrutura morfológica (MEV), aparentemente, rígida e heterogênea, e os seus percentuais de reidratação corresponderam a 85-91% da umidade da microalga in natura.

Experimental Modeling of Twin-Screw Extrusion Processes to Predict Properties of Extruded Composites

Twin-screw extrusion is used to compound fillers into a polymer matrix in order to improve the properties of the final product. The resultant properties of the composite are determined by the operating conditions used during extrusion processing. Changes in the operating conditions affect the physics of the melt flow, inducing unique composite properties. In the following work, the Residence Stress Distribution methodology has been applied to model both the stress behavior and the property response of a twin-screw compounding process as a function of the operating conditions. The compounding of a pigment into a polymer melt has been investigated to determine the effect of stress on the degree of mixing, which will affect the properties of the composite. In addition, the pharmaceutical properties resulting from the compounding of an active pharmaceutical ingredient are modeled as a function of the operating conditions, indicating the physical behavior inducing the property responses.

Modelo teórico para cuantificar la eficiencia térmica del calentador eléctrico en una secadora doméstica de ropa

En este trabajo de difusión se presenta la mejora de la generación y transferencia de calor en el calentador eléctrico de una secadora doméstica de ropa, con el desarrollo de un modelo teórico para estimar la eficiencia térmica, basado en el flujo másico y la potencia eléctrica del calentador como variables de entrada, y la eficiencia térmica del calentador como variable de salida, con el calentador analizado como un componente aislado. Se realizaron pruebas al calentador para determinar la función matemática de su eficiencia térmica. Del análisis de resultados se observó la tendencia exponencial típica de un sistema sobreamortiguado, base del modelo matemático cuyo coeficiente de predicción es 0.96.El modelo matemático se comprobó con flujo másico alto obteniendo un error relativo máximo de 0.66 %, y provee de información suficiente para elevar la eficiencia en 7.7%. El rango de potencia en el que fue probado el modelo matemático desarrollado para el calentador es de 1 KW hasta 5 KW, el cual es el rango recomendado para su uso.

Etapas do desenvolvimento de uma formulação pó molhável para o Baculovirus anticarsia: secagem e caracterização da superfície do poliedro.

As primeiras etapas selecionadas para o estudo de uma formulação pó molhável foram a caracterização de superfície quanto a morfologia (MEV) e carga, e a influencia do método de secagem na dispersibilidade das partículas. O vírus foi obtido de lagartas infectadas (CNPSo) e purificado pelo método de Van der Geest. A dispersão resultante apresenta uma distribuição de tamanho entre 1.6 e 1.9 micra, permanecendo invariável quando a preparação foi armazenada ate 6 meses sob refrigeração. O ponto isoelétrico dos poliedros de NPV de B. anticarsia, determinado a partir de gráfico de mobilidade versus pH e 4,5, sendo que em pHs superiores, as partículas estão carregadas negativamente. As dispersões foram secas por liofilização, spray dryer e estufa (27 C.). O processo de secagem determina o estado de agregação, quando os poliedros são dispersos novamente em água, com tamanho ate 27 micra, difíceis de redispersar, enquanto a secagem por spray dryer resulta em um material pouco aglomerado e facilmente dispersível.

Effect of fertilization and type of pruning on quality of fresh and dehydrated Stevia rebaudiana

Mestrado em Engenharia Alimentar - Instituto Superior de Agronomia - UL

Etapas do desenvolvimento de uma formulação pó molhável para o Baculovirus anticarsia: secagem e caracterização da superfície do poliedro.

As primeiras etapas selecionadas para o estudo de uma formulação pó molhável foram a caracterização de superfície quanto a morfologia (MEV) e carga, e a influencia do método de secagem na dispersibilidade das partículas. O vírus foi obtido de lagartas infectadas (CNPSo) e purificado pelo método de Van der Geest. A dispersão resultante apresenta uma distribuição de tamanho entre 1.6 e 1.9 micra, permanecendo invariável quando a preparação foi armazenada ate 6 meses sob refrigeração. O ponto isoelétrico dos poliedros de NPV de B. anticarsia, determinado a partir de gráfico de mobilidade versus pH e 4,5, sendo que em pHs superiores, as partículas estão carregadas negativamente. As dispersões foram secas por liofilização, spray dryer e estufa (27 C.). O processo de secagem determina o estado de agregação, quando os poliedros são dispersos novamente em água, com tamanho ate 27 micra, difíceis de redispersar, enquanto a secagem por spray dryer resulta em um material pouco aglomerado e facilmente dispersível.

Distance, evidentiality and counter-argumentation: Concessive future in Spanish

The aim of this paper is to examine the connection between Spanish concessive future and evidentiality. More specifically, it is argued that concessive future does not merely represent a contextual variant of conjectural future (Escandell, 2010) but a new use (Squartini, 2012) which is restricted by the activated status of the proposition ( Dryer, 1996). Unlike conjectural future, concessive future does not have an inferential purpose; instead, it plays a role within the (counter) argumentation process. It actually develops a déréalisant function ( Ducrot, 1995). Therefore, although conjectural use and concessive use share the deictic value of future, they are the projection of this value over different levels of meaning. More generally, this paper shows that future in Spanish may intersect with several semantic and discourse categories, including – but not limited to – evidentiality.

Inteligência espiritual: Propriedades psicométricas da escala de inteligência espiritual integrada (EIEI)

Amram e Dryer (2008) propõem o construto de Inteligência Espiritual [IE] e defendem a inclusão da mesma na Teoria das Inteligências Múltiplas de Gardner. Os autores apontam 5 dimensões para a IEs: “Consciência”, “Transcendência”, “Graça”, “Verdade” e “Significado” que compõem a Integrated Spiritual Inteligence Scale [ISIS]. A presente investigação visa apresentar os dados preliminares de validação de um novo instrumento para avaliação do conceito de inteligência espiritual, na população portuguesa. Participaram no estudo 714 sujeitos, 257 do sexo masculino e 461 do sexo feminino, com idades compreendidas entre os 14 e os 81 anos. A aplicação dos instrumentos realizou-se online e além da utilização da Escala de Inteligência Espiritual Integrada usámos um questionário sociodemográfico com o intuito de caracterizar a amostra. A escala apresenta uma estrutura penta fatorial (“Coping religioso e espiritual”, “Consciência”, “Graça”, “Significado” e “Missão”). No estudo da consistência interna obtêm-se valores de alpha de Cronbach situados entre os 0.67 e 0.88, e de 0.92 para a escala total. Nesta versão preliminar as dimensões obtidas não foram congruentes com a escala original. Apesar de serem necessários estudos posteriores que se debrucem sobre a validade convergente e discriminante, e uma confirmação da estabilidade da estrutura fatorial obtida em nova amostra, este trabalho constitui um contributo relevante para a análise crítica deste novo constructo, assim como se assume como ponto de partida para outras pesquisas na área da Inteligência Espiritual.

Increasing the value of household appliances by adding a heat pump system

Historically, domestic tasks such as preparing food and washing and drying clothes and dishes were done by hand. In a modern home many of these chores are taken care of by machines such as washing machines, dishwashers and tumble dryers. When the first such machines came on the market customers were happy that they worked at all! Today, the costs of electricity and customers’ environmental awareness are high, so features such as low electricity, water and detergent use strongly influence which household machine the customer will buy. One way to achieve lower electricity usage for the tumble dryer and the dishwasher is to add a heat pump system. The function of a heat pump system is to extract heat from a lower temperature source (heat source) and reject it to a higher temperature sink (heat sink) at a higher temperature level. Heat pump systems have been used for a long time in refrigerators and freezers, and that industry has driven the development of small, high quality, low price heat pump components. The low price of good quality heat pump components, along with an increased willingness to pay extra for lower electricity usage and environmental impact, make it possible to introduce heat pump systems in other household products. However, there is a high risk of failure with new features. A number of household manufacturers no longer exist because they introduced poorly implemented new features, which resulted in low quality and product performance. A manufacturer must predict whether the future value of a feature is high enough for the customer chain to pay for it. The challenge for the manufacturer is to develop and produce a high-performance heat pump feature in a household product with high quality, predict future willingness to pay for it, and launch it at the right moment in order to succeed. Tumble dryers with heat pump systems have been on the market since 2000. Paper I reports on the development of a transient simulation model of a commercial heat pump tumble dryer. The measured and simulated results were compared with good similarity. The influence of the size of the compressor and the condenser was investigated using the validated simulation model. The results from the simulation model show that increasing the cylinder volume of the compressor by 50% decreases the drying time by 14% without using more electricity.  Paper II is a concept study of adding a heat pump system to a dishwasher in order to decrease the total electricity usage. The dishwasher, dishware and water are heated by the condenser, and the evaporator absorbs the heat from a water tank. The majority of the heat transfer to the evaporator occurs when ice is generated in the water tank. An experimental setup and a transient simulation model of a heat pump dishwasher were developed. The simulation results show a 24% reduction in electricity use compared to a conventional dishwasher heated with an electric element. The simulation model was based on an experimental setup that was not optimised. During the study it became apparent that it is possible to decrease electricity usage even more with the next experimental setup.

Commande prédictive non linéaire d’un séchoir à lit fluidisé pour granules pharmaceutiques

Avec la disponibilité de capteurs fiables de teneur en eau exploitant la spectroscopie proche infrarouge (NIR pour near-infrared) et les outils chimiométriques, il est maintenant possible d’appliquer des stratégies de commande en ligne sur plusieurs procédés de séchage dans l’industrie pharmaceutique. Dans cet ouvrage, le séchage de granules pharmaceutiques avec un séchoir à lit fluidisé discontinu (FBD pour fluidized bed dryer) de taille pilote est étudié à l’aide d’un capteur d’humidité spectroscopique. Des modifications électriques sont d’abord effectuées sur le séchoir instrumenté afin d’acheminer les signaux mesurés et manipulés à un périphérique d’acquisition. La conception d’une interface homme-machine permet ensuite de contrôler directement le séchoir à l’aide d’un ordinateur portable. Par la suite, un algorithme de commande prédictive (NMPC pour nonlinear model predictive control), basée sur un modèle phénoménologique consolidé du FBD, est exécuté en boucle sur ce même ordinateur. L’objectif est d’atteindre une consigne précise de teneur en eau en fin de séchage tout en contraignant la température des particules ainsi qu’en diminuant le temps de lot. De plus, la consommation énergétique du FBD est explicitement incluse dans la fonction objectif du NMPC. En comparant à une technique d’opération typique en industrie (principalement en boucle ouverte), il est démontré que le temps de séchage et la consommation énergétique peuvent être efficacement gérés sur le procédé pilote tout en limitant plusieurs problèmes d’opération comme le sous-séchage, le surséchage ou le surchauffage des granules.

Drying of rye (Lolium miltiflorum l.) in fixed bed with parallel air flow.

This work aimed to study the drying of ryegrass seeds (Lolium multiflorum L.) in fixed bed dryer with parallel air flow.