Experimental investigation of parallel optical data storage using pyrrylfulgide photochromic material

The optical storage characteristics of a new kind of organic photochromic material-pyrrylfulgide were experimentally investigated in the established parallel optical data storage system. Using the pyrrylfulgide/PMMA film as a photon-mode recording medium, micro-images and encoded binary digital data were recorded, readout and erased in this parallel system. The storage density currently reaches 3 x 10(7) bit/cm(2). The recorded information on the film can be kept for years in darkness at room temperature.

In vitro antioxidant activities of acetylated, phosphorylated and benzoylated derivatives of porphyran extracted from Porphyra haitanensis

Porphyran extracted from red algae Porphyra haitanensis is a sulfated polysaccharide, which possesses excellent antioxidant activities. In this study, we prepared the acetylated, phosphorylated and benzoylated derivatives of porphyran. And then the antioxidant activities of all the samples were investigated including scavenging effects of superoxide and hydroxyl radicals and reducing power. The results of chemical analysis and FT-IR spectrum showed the modifications of porphyran were successful. And in addition, we found that certain derivative exhibited stronger antioxidant activity than raw material. And the mechanism of the structure-function relationship of these derivatives needs to be attended to. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Studies on synthesis, structure and biological activities of novel triazole compounds containing thioamide

Four novel triazole compounds containing thioamide group were designed and synthesized by using triazole, phenyl isothiocyanate and aryl ethyl ketone as raw material. Their structures were conformed by elemental analysis, H-1 NMR, IR and MS spectra. The crystal structure of 1-[1-anilinothiocarbonyl-1-(4-fluorobenzoyl)methyl]-1,2,4-trizole has been determined by X-ray diffraction analysis. The preliminary bioassays have shown that the title compounds exhibit certain antifungal activity.

Cereal products for specific dietary requirements. Evaluation and improvement of technological and nutritional properties of gluten free raw materials and end products

Coeliac disease is one of the most common food intolerances worldwide and at present the gluten free diet remains the only suitable treatment. A market overview conducted as part of this thesis on nutritional and sensory quality of commercially available gluten free breads and pasta showed that improvements are necessary. Many products show strong off-flavors, poor mouthfeel and reduced shelf-life. Since the life-long avoidance of the cereal protein gluten means a major change to the diet, it is important to also consider the nutritional value of products intending to replace staple foods such as bread or pasta. This thesis addresses this issue by characterising available gluten free cereal and pseudocereal flours to facilitate a better raw material choice. It was observed that especially quinoa, buckwheat and teff are high in essential nutrients, such as protein, minerals and folate. In addition the potential of functional ingredients such as inulin, β-glucan, HPMC and xanthan to improve loaf quality were evaluated. Results show that these ingredients can increase loaf volume and reduce crumb hardness as well as rate of staling but that the effect diverges strongly depending on the bread formulation used. Furthermore, fresh egg pasta formulations based on teff and oat flour were developed. The resulting products were characterised regarding sensory and textural properties as well as in vitro digestibility. Scanning electron and confocal laser scanning microscopy was used throughout the thesis to visualise structural changes occurring during baking and pasta making

Prevalence of Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis in Swiss raw milk cheeses collected at the retail level.

A total of 143 raw milk cheese samples (soft cheese, n = 9; semihard cheese, n = 133; hard cheese, n = 1), collected at the retail level throughout Switzerland, were tested for Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) by immunomagnetic capture plus culture on 7H10-PANTA medium and in supplemented BAC-TEC 12B medium, as well as by an F57-based real-time PCR system. Furthermore, pH and water activity values were determined for each sample. Although no viable MAP cells could be cultured, 4.2% of the raw milk cheese samples tested positive with the F57-based real-time PCR system, providing evidence for the presence of MAP in the raw material. As long as the link between MAP and Crohn’s disease in humans remains unclear, measures designed to minimize public exposure should also include a focus on milk products.

High-capacity hydrogen and nitric oxide adsorption and storage in a metal-organic framework

Gas adsorption experiments have been carried out on a copper benzene tricarboxylate metal-organic framework material, HKUST-1. Hydrogen adsorption at 1 and 10 bar (both 77 K) gives an adsorption capacity of 11.16 mmol H-2 per g of HKUST-1 (22.7 mg g(-1), 2.27 wt %) at 1 bar and 18 mmol per g (36.28 mg g(-1), 3.6 wt %) at 10 bar. Adsorption of D-2 at 1 bar (77 K) is between 1.09 (at 1 bar) and 1.20(at < 100 mbar) times the H-2 values depending on the pressure, agreeing with the theoretical expectations. Gravimetric adsorption measurements of NO on HKUST-1 at 196 K (1 bar) gives a large adsorption capacity of similar to 9 mmol g(-1), which is significantly greater than any other adsorption capacity reported on a porous solid. At 298 K the adsorption capacity at 1 bar is just over 3 mmol g(-1). Infra red experiments show that the NO binds to the empty copper metal sites in HKUST-1. Chemiluminescence and platelet aggregometry experiments indicate that the amount of NO recovered on exposure of the resulting complex to water is enough to be biologically active, completely inhibiting platelet aggregation in platelet rich plasma.

Photocatalytic organic synthesis in an NMR tube:CC coupling of phenoxyacetic acid and acrylamide

NMR was used to study the semiconductor photocatalytic (SPC) CC coupling of phenoxyacetic acid (PAA) with acrylamide (ACM) in an NMR tube photoreactor. Using an NMR tube with a sol-gel titania inner coating as a photoreactor, this reaction is relatively clean, forming only 1 product, 4-phenoxybutanamide (4-PB), in yields up to 78%. This SPC reaction is used to assess the activity of the sol-gel titania coating as a function of their annealing temperature, which alters the surface area and phase of the titania, and the general reusability of the TiO coated NMR tubes. The optimum temperature range for annealing the sol-gel titania films is between 450 °C and 800 °C, with the maximum yield and rate attained at 450 °C. Despite a decrease in the initial rates of formation of 4-PB above an annealing temperature of 450 °C, the final product yields remained similar, giving maximum yields within 60 min of irradiation. The reusability study reveals that the activity of the sol-gel titania can quickly deteriorate with repeated use due to the adsorption of yellow/brown coloured, insoluble, most likely organic polymeric, material and its screening effect on the underlying photocatalyst. The titania can, however, be restored to its original activity by a simple heat treatment at 450 °C for 30 min.

Development of a rapid multiplexed assay for the direct screening of antimicrobial residues in raw milk

Antimicrobial residues found to be present in milk can have both health and economic impacts. For these reasons, the widespread routine testing of milk is required. Due to delays with sample handling and test scheduling, laboratory-based tests are not always suited for making decisions about raw material intake and product release, especially when samples require shipping to a central testing facility. Therefore, rapid on-site screening tests that can produce results within a matter of minutes are required to facilitate rapid intake and product release processes. Such tests must be simple for use by non-technical staff. There is increasing momentum towards the development and implementation of multiplexing tests that can detect a range of important antimicrobial residues simultaneously. A simple in situ multiplexed planar waveguide device that can simultaneously detect chloramphenicol, streptomycin and desfuroylceftiofur in raw dairy milk, without sample preparation, has been developed. Samples are simply mixed with antibody prior to an aliquot being passed through the detection cartridge for 5 min before reading on a field-deployable portable instrument. Multiplexed calibration curves were produced in both buffer and raw milk. Buffer curves, for chloramphenicol, streptomycin and desfuroylceftiofur, showed linear ranges (inhibitory concentration (IC)₂₀–IC₈₀) of 0.1–0.9, 3–129 and 12–26 ng/ml, whilst linear range in milk was 0.13–0.74, 11–376 and 2–12 ng/ml, respectively, thus meeting European legislated concentration requirements for both chloramphenicol and streptomycin, in milk, without the need for any sample preparation. Desfuroylceftiofur-contaminated samples require only simple sample dilution to bring positive samples within the range of quantification. Assay repeatability and reproducibility were lower than 12 coefficient of variation (%CV), whilst blank raw milk samples (n = 9) showed repeatability ranging between 4.2 and 8.1 %CV when measured on all three calibration curves.

Reciclagem termoquímica de resíduos de plásticos e de pneus por pirólise

A sociedade moderna encontra-se cada vez mais dependente dos combustíveis líquidos bem como de produtos derivados do petróleo. Em virtude do limitado tempo de vida das reservas naturais de petróleo, torna-se imperativo encontrar fontes alternativas de produção de hidrocarbonetos. A pirólise de resíduos de pneus e plásticos pode ser uma dessas possíveis fontes. Neste processo, o tratamento termoquímico implementado aos resíduos permite, não só, a valorização económica resultante da sua transformação em produtos de valor acrescido, como também a recuperação do conteúdo orgânico. O referido processo conduz à formação de hidrocarbonetos em fase líquida que podem ser utilizados pela indústria como combustíveis líquidos e/ou como matéria-prima. O presente trabalho tem como objectivo principal a definição das condições experimentais mais propícias à obtenção de combustíveis líquidos (maximização) resultantes da pirólise de misturas de resíduos de borracha de pneus e plásticos nomeadamente polietileno (PE), polipropileno (PP) e poliestireno (PS). Como instrumento de optimização das condições experimentais optou-se pela Metodologia dos Planos Factoriais de Ensaios. Os resultados experimentais obtidos mostram que as taxas de conversão em fase líquida podem atingir valores superiores a 80% (m/m) dependendo das condições experimentais utilizadas bem como do tipo e mistura de resíduos a pirolisar. Os rendimentos das fracções gasosa e sólida podem atingir valores na ordem dos 5% e 12% (respectivamente). Foi também estudado o efeito das condições experimentais nomeadamente a temperatura de reacção, pressão inicial, tempo de reacção e composição da mistura. Este estudo revelou que a maximização da fracção líquida é favorecida por uma temperatura de ensaio de 370ºC, uma pressão inicial de 0,48MPa e um tempo de ensaio de 15 minutos. Relativamente à composição da mistura, os melhores resultados foram obtidos com 30% (m/m) de resíduos de borracha de pneus (BP) associados a uma mistura de 70% (m/m) de resíduos de plásticos composta por 20% polietileno, 30% polipropileno e 20% poliestireno. Igualmente foi feita a caracterização física e química da matéria-prima e dos produtos obtidos pelo referido processo, bem como, o estudo da presença de diferentes substâncias potencialmente doadores de hidrogénio ao meio reaccional de forma a melhorar o rendimento líquido. Por último, foram realizados estudos cinéticos das reacções químicas de formação dos diferentes produtos aos resíduos de borracha de pneus (BP), misturas de resíduos de plástico (PE, PP e PS) e suas misturas. Ainda, foram ajustados os resultados obtidos pelo modelo teórico aos resultados experimentais, propostos mecanismos reaccionais de formação dos produtos e calculados os parâmetros cinéticos. De acordo com os resultados obtidos, a pirólise pode representar um papel significativo na valorização energética e orgânica destes resíduos apesar de, ainda, ser necessário o desenvolvimento de alguns aspectos tecnológicos de modo a tornar mais atraente a implementação desta tecnologia à escala industrial.

Caracterização e transformação de Lenhosulfonatos de Eucalyptus globulus

Os lenhosulfonatos representam um sub-produto formado durante o cozimento ao sulfito ácido, sendo queimados para a regeneração da base e recuperação de energia. No entanto, os lenhosulfonatos são também considerados uma importante matéria-prima para a produção de vários produtos de valor acrescentado. Os objectivos principais deste trabalho foram contribuir para uma melhor compreensão sobre a caracterização química e estrutural dos lenhosulfonatos do Eucalyptus globulus, assim como, para complementar a informação disponível sobre a síntese e a caracterização estrutural e térmica de materiais poliméricos obtidos a partir de compostos modelo dos produtos de oxidação dos lenhosulfonatos. O licor de cozimento ao sulfito foi analisado em termos do teor de cinzas, extractáveis, compostos voláteis, açúcares e lenhosulfonatos. O teor de cinzas e açúcares no licor de cozimento é muito elevado, tendo sido necessário purificar o mesmo (2,8-13,8 % e 3,2-9,1 %, respectivamente). A análise dos açúcares mostrou uma quantidade considerável de pentoses, sendo o açúcar predominante a xilose. Os lenhosulfonatos foram purificados, isolados e caracterizados por química molhada (titulação potenciométrica e oxidação com permanganato), análise elementar, espectroscopia de ultravioleta/visível (UV/Vis), espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear de protão (RMN de 1H) e carbono (RMN de 13C), espectrometria de massa de ionização por electrospray (ESI-MS), cromatografia de permeação em gel (GPC), termogavimetria (TGA) e calorimetria diferencial de varrimento (DSC). Os lenhosulfonatos são constituídos principalmente por unidades S, são parcialmente sulfonados e possuem um peso molecular relativamente baixo (Mw = 1250-2400 Da). A ruptura das ligações β-O-4 e α-O-4 da lenhina do Eucalyptus globulus após cozimento ao sulfito ácido originam olígomeros de baixo peso molecular cuja estrutura foi elucidada por RMN 1D/2D e ESI-MS. A degradação térmica dos lenhosulfonatos apresentou dois máximos de degradação a 188-190ºC e a 315-380ºC. As curvas de DSC mostraram um pico endotérmico para temperaturas inferiores a 130ºC e um pico exotérmico a 300-500ºC. Os lenhosulfonatos foram despolimerizados na presença de oxigénio molecular em meio alcalino. Os produtos de oxidação principais foram o aldeído siríngico, a vanilina, o ácido vanílico e o ácido siríngico. A adição do catalisador (sal de cobre) promoveu a oxidação dos lenhosulfonatos aumentando o rendimento dos aldeídos aromáticos (< 50%). A presença de açúcares nos lenhosulfonatos teve um efeito negativo no rendimento dos produtos de oxidação principais. Alguns compostos modelo dos produtos de oxidação dos lenhosulfonatos foram polimerizados por poliadição (catiónica e radicalar) e policondensação. Os monómeros e os polímeros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier e reflectância total atenuada (FTIR-ATR), RMN em solução e no estado sólido, UV/Vis no estado sólido, GPC, difracção de raios-X (XRD), TGA e DSC. Os compostos modelo estudados foram os estirenos metoxi-substituídos (p-metoxiestireno e 3,4-dimetoxiestireno) e os ácidos hidroxi aromáticos metoxi-substituídos (ácido vanílico e ácido siríngico). O 3,4-dimetoxiestireno foi ainda copolimerizado com o éter isobutil vinílico e os seus copolímeros foram desmetilados, assim como, o poli(p-metoxiestireno) e o poli(3,4-dimetoxiestireno). A polimerização catiónica do p-metoxiestireno e 3,4-dimetoxiestireno é mais rápida e mais completa do que a polimerização radicalar produzindo polímeros com pesos moleculares elevados. O poli(p-metoxiestireno) (Mw = 235000 Da) possui um peso molecular maior do que o poli(3,4-dimetoxiestireno) (Mw = 18800 Da). A estabilidade térmica e a temperatura de transição vítrea diminuiram com a presença do segundo grupo metoxilo. A desmetilação dos homopolímeros foi bem sucedida, tendo sido corroborada por FTIR-ATR e RMN. A policondensação do ácido siríngico foi dificultada pela presença do segundo grupo metoxilo, tendo sido necessário adicionar uma maior quantidade do agente de condensação devido a factores estéricos. O poli(ácido vanílico) e poli(ácido siríngico) são insolúveis na maior parte dos solventes orgânicos, sendo parcialmente solúveis em clorofórmio, ácido triflúoracético, 1,1,2,2- tetracloroetano, dimetilsulfóxido, tetrahidrofurano, N,N’-dimetilformamida e 1,1,1,3,3,3-hexaflúor-2-propanol. A estabilidade térmica diminuiu com a presença do segundo grupo metoxilo e os dois polímeros não exibiram temperatura de transição vítrea. O poli(ácido vanílico) e poli(ácido siríngico) apresentaram uma estrutura muito cristalina (grau de cristalinidade 70% e 50%, respectivamente). O segundo grupo metoxilo aumentou o valor da absorvância, mas a forma do espectro de UV/Vis foi similar. A polimerização catiónica do éter isobutil vinílico resultou na produção de um polímero muito viscoso com peso molecular elevado (Mw = 20400 Da). A degradação térmica do polímero ocorreu em várias gamas de temperatura e foi completa (0% de resíduo a 800ºC). A copolimerização catiónica do 3,4-dimetoxiestireno com o éter isobutil vinílico foi realizada com proporções diferentes 80:20, 50:50 e 20:80. Os copolímeros apresentaram uma viscosidade elevada e um peso molecular baixo (Mw = 2000-4000 Da) que aumentou com a quantidade de éter isobutil vinílico. A degradação térmica dos copolímeros ocorreu também em várias gamas de temperatura, sendo a sua degradação completa (0,9-1,5% de resíduo a 800ºC). A desmetilação dos copolímeros não foi bem sucedida, tendo sido confirmada por FTIR-ATR e RMN.

Contribuição para o conhecimento sobre o efeito da utilização de material pozolânico no fabrico de betão

O presente trabalho, realizado no âmbito da Tese de Mestrado, tem como principal objectivo estudar as características pozolânicas dos materiais da zona de Arganil para substituição parcial do cimento Portland com o objectivo de intensificar certas qualidades devido à diminuição da porosidade do betão. Estas qualidades são interessantes quando se procura maior durabilidade. Para tal, foram realizados diversos ensaios para a caracterização física, química e mineralógica dos produtos. Os metacaulinos utilizados foram obtidos de amostras de argila submetidas a calcinação (750oC, durante uma hora), processo que permitiu a desidroxilação quase total da matéria-prima, transformando esta numa fase amorfa e irreversível, com propriedades pozolânicas. São apresentados os resultados dos ensaios de caracterização da matéria-prima, das condições de calcinação e do produto resultante da desidroxilação, nomeadamente a determinação da pozolanicidade e superfície específica e das características fundamentais para a aplicabilidade do produto. Descreve ainda o emprego do metacaulino em betões de resistência convencional. Estudou-se a influência do emprego do metacaulino (15% de substituição de cimento, em massa) na resistência à flexão e à compressão (aos 28 dias) em argamassas e o emprego de metacaulino (10%, 15% e 20% de substituição de cimento, em massa) na resistência à compressão (3, 7 e 28 dias) no betão.

Cleanup of industrial effluents containing heavy metals: a new opportunity of valorising the biomass produced by brewing industry

Heavy metal pollution is a matter of concern in industrialised countries. Contrary to organic pollutants, heavy metals are not metabolically degraded. This fact has two main consequences: its bioremediation requires another strategy and heavy metals can be indefinitely recycled. Yeast cells of Saccharomyces cerevisiae are produced at high amounts as a by-product of brewing industry constituting a cheap raw material. In the present work, the possibility of valorising this type of biomass in the bioremediation of real industrial effluents containing heavy metals is reviewed. Given the autoaggregation capacity (flocculation) of brewing yeast cells, a fast and off-cost yeast separation is achieved after the treatment of metal-laden effluent, which reduces the costs associated with the process. This is a critical issue when we are looking for an effective, eco-friendly, and low-cost technology. The possibility of the bioremediation of industrial effluents linked with the selective recovery of metals, in a strategy of simultaneous minimisation of environmental hazard of industrial wastes with financial benefits from reselling or recycling the metals, is discussed.

The gas-phase ozonolysis of unsaturated volatile organic compounds in the troposphere

The gas-phase reactions of ozone with unsaturated hydrocarbons are significant sources of free radical species (including (OH)-O-center dot) and particulate material in the Earth's atmosphere. In this tutorial review, the kinetics, products and mechanisms of these reactions are examined, starting with a discussion of the original mechanism proposed by Criegee and following with a summary presentation of the complex, free radical-mediated reactions of carbonyl oxide (Criegee) intermediates. The contribution of ozone-terpene reactions to the atmospheric burden of secondary organic aerosol material is also discussed from the viewpoint of the formation of non-volatile organic acid products from the complex chemistry of ozone with alpha-pinene. Throughout the article, currently accepted understanding is supported through the presentation of key experimental results, and areas of persistent or new uncertainty are highlighted.

Biorefinery strategies for upgrading Distillers’ Dried Grains with Solubles (DDGS)

Distillers’ Dried Grains with Solubles (DDGS) is the major by-product of bioethanol and distillery plants. Due to its high content of proteins, water-soluble vitamins and minerals, DDGS has been long marketed as animal feed for livestock. EU legislation on liquid biofuels could raise the demand on bioethanol production in Europe, with a resulting increase in DDGS availability. DDGS contains a spectrum of complex organic macromolecules, particularly polysaccharides, in addition to proteins and vitamins, and its use as a starting raw material within a biomass-based biorefining strategy could lead to the development of multi-stream processes for the production of commodities, platform molecules or speciality chemicals, with concomitant economic benefits and waste reduction for bioethanol plants. The present review aims to outline the compositional characteristics of DDGS and evaluate its potential utilisation as a starting material for the production of added-value products. Parameters of influence on the chemical and physical characteristics of DDGS are discussed. Moreover, various pre-treatment strategies are outlined in terms of efficient DDGS fractionation into several added value streams. Additional processing steps for the production of medium and high added value compounds from DDGS are evaluated and their potential applications in the food and chemical industry sector are identified.

Obtenção de álcool alílico (PROP-2-EN-1-OL) a partir da glicerina derivada do biodiesel de óleo de mamona

In this work, biodiesel was produced from castor oil that was a byproduct glycerin. The molar ratio between oil and alcohol, as well as the use of (KOH) catalyst to provide the chemical reaction is based on literature. The best results were obtained using 1 mol of castor oil (260g) to 3 moles of methyl alcohol (138g), using 1.0% KOH as catalyst at a temperature of 260 ° C and shaken at 120 rpm. The oil used was commercially available, the process involves the reaction of transesterification of a vegetable oil with methyl alcohol. The product of this reaction is an ester, biodiesel being the main product and the glycerin by-product which has undergone treatment for use as raw material for the production of allyl alcohol. The great advantage of the use of glycerin to obtain allyl alcohol is that its use eliminates the large amount of waste of the biodiesel and various forms of insult to the environment. The reactions for the formation of allyl alcohol was conducted from formic acid and glycerin in a ratio 1/1, at a temperature of 260oC in a heater blanket, being sprayed by a spiral condenser for a period of 2 hours and the product obtained contains mostly the allylic alcohol .. The monitoring of reactions was performed by UV-Visible Spectrophotometer: FTIR Fourier transform, the analysis showed that these changes occur spectrometer indicating the formation of the product allylic alcohol (prop-2-en-1-ol) in the presence of water, This alcohol was appointed Alcohol GL. The absorption bands confirms that the reaction was observed in (υ C = C) 1470 -1600 cm -1 and (υ CO), 3610-3670 attributed to C = C groups and OH respectively. The thermal analysis was carried out in a thermogravimetric analyzer SDT Q600, where the mass and temperature are displayed against time, that allows checking the approximate rate of heating. The innovative methodology developed in the laboratory (LABTAM, UFRN), was able to treat the glycerine produced by transesterification of castor oil and used as raw material for production of allyl alcohol, with a yield of 80%, of alcohol, the same is of great importance in the manufacture of polymers, pharmaceuticals, organic compounds, herbicides, pesticides and other chemicals