Destilação da Micela I: modelagem e simulação da evaporação do hexano

No processo de extração do óleo de soja forma-se a Micela, que é uma mistura de óleo e hexano. O processo de separação destes dois componentes é denominado de Destilação da Micela. Esta é composta basicamente da operação de evaporação e da operação de stripping do hexano. Neste trabalho, desenvolveu-se uma modelagem matemática para a evaporação do hexano. O modelo é baseado em balanços de massa e energia e em relações de equilíbrio; e a sua validação foi feita comparando-se os resultados obtidos com os dados operacionais da indústria da COAMO (Cooperativa Agrícola Mouraoense). Em seguida, com o modelo elaborado, fez-se as simulações para estudar: as influências da temperatura do fluido de aquecimento e da vazão de alimentação na concentração de saída do evaporador; os efeitos da temperatura da alimentação, da concentração e da pressão nos resultados operacionais dos evaporadores; e a comparação entre resultados considerando a micela como solução real e ideal.

Destilação da miscela II: modelagem e simulação do stripping do hexano

No processo de extração do óleo de soja forma-se a Miscela, que é uma mistura de óleo e hexano. O processo de separação destes dois componentes é denominado de Destilação da Miscela. Esta é composta basicamente da operação de evaporação e da operação de stripping do hexano. Neste trabalho, desenvolveu-se uma modelagem matemática para o stripping do hexano. O modelo é baseado em balanços de massa e energia e em relações de equilíbrio; e, a sua validação foi feita comparando-se os resultados obtidos com os dados operacionais da indústria da COAMO (Cooperativa Agrícola Mouraoense). Em seguida, com o modelo elaborado, fez-se as simulações para estudar: as influências da concentração da alimentação e do modo de injeção de vapor direto nos resultados operacionais do stripper.

Modelagem e validação da hidratação de grãos de soja

Neste trabalho desenvolveu-se um modelo fenomenológico de parâmetros concentrados para a hidratação de grãos de soja, obtido a partir de um balanço de massa em regime transiente nos grãos, levando em consideração a variação do diâmetro destes ao longo do processo. Os resultados das simulações deste modelo foram comparados com as previsões de modelos empíricos encontrados em literatura. Tanto o modelo fenomenológico quanto os modelos empíricos foram validados frente a dados experimentais de hidratação de grãos de soja, obtidos neste trabalho nas temperaturas de 10, 20, 30, 42 e 49°C. Todos os modelos representaram as principais tendências do processo de hidratação, a partir do ajuste dos seus parâmetros para cada temperatura. Entretanto, o modelo fenomenológico foi o que apresentou menores desvios em relação aos dados experimentais. Adicionalmente, foi proposto um modelo fenomenológico generalizado.

Obtenção de isotermas de dessorção de cogumelo in natura e desidratado osmoticamente

O presente trabalho teve como objetivo a obtenção de isotermas de dessorção de cogumelo Agaricus blazei nas formas in natura e desidratada osmoticamente com solução de NaCl (10% p/p) a 20°C. As isotermas foram determinadas nas temperaturas de 40, 60 e 80°C, através do método gravimétrico estático com soluções salinas saturadas. Os dados experimentais foram ajustados a cinco modelos da literatura (BET, GAB, Halsey, Henderson e Oswin) e a dois modelos com o parâmetro temperatura (Henderson modificado e Chung-Pfost). O desvio relativo médio entre os valores experimentais e os valores preditos foi calculado para cada curva para se avaliar o modelo que apresentou melhor ajuste. Assim, observou-se que os modelos de Henderson e Henderson modificado foram os que melhor se ajustaram dentre as equações sem e com o parâmetro temperatura tanto para o cogumelo in natura quanto para o desidratado osmoticamente.

Efeito do tamanho dos grânulos nas características estruturais e físico-químicas do amido de trigo

A distribuição de tamanho dos grânulos influencia diretamente a composição química do amido, afetando sua funcionalidade, características de gelatinização, susceptibilidade enzimática, e cristalinidade. Os grânulos de amido de trigo possuem distribuição bimodal de tamanho e são divididos em grânulos tipo A (10-40 µm) e B (<10 µm). Neste trabalho amidos de trigo obtidos de quatro diferentes cultivares foram isolados e fracionados por tamanho. Amidos de diferentes tamanhos foram analisados quanto ao teor de lisofosfolipídeos e amilose, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, susceptibilidade enzimática, poder de inchamento e propriedades térmicas e de pasta. O fracionamento possibilitou a divisão dos grânulos em grandes (>15 µm) e pequenos (<10 µm). Independente da cultivar, grânulos grandes apresentaram diâmetro médio de 22 µm e formato lenticular, enquanto grânulos pequenos mostraram diâmetro médio de 6 µm e forma arredondada. Grânulos grandes apresentaram menor teor de lisofosfolipídeos, maior teor de amilose e menor índice de cristalinidade (IC) quando comparados aos pequenos. Apesar da maior cristalinidade, os grânulos pequenos foram mais susceptíveis à hidrólise que os grânulos grandes, sugerindo que a susceptibilidade enzimática dos grânulos pequenos está relacionada à sua maior área superficial.

Características estruturais e físico-químicas de amidos de mandioquinha-salsa (Arracacia xanthorrhiza)

O amido apresenta propriedades físico-químicas importantes que são dependentes de sua fonte botânica e de suas características estruturais. O amido de mandioquinha-salsa possui características especiais que o tornam elegível para utilização em vários alimentos processados. Neste trabalho, amidos de duas variedades de mandioquinha-salsa, Amarela de Carandaí (AC) e Amarela de Senador Amaral (ASA), foram isolados e suas características físico-químicas e estruturais determinadas. O amido obtido da variedade ASA apresentou grânulos com diâmetro médio maior que aqueles da variedade AC e mais que o dobro da quantidade de grânulos com tamanho >20 µm, quando comparado à outra variedade. Os amidos de ambas as variedades, observados em microscópio eletrônico de varredura, mostraram superfícies granulares lisas com formatos circulares e poliédricos para grânulos grandes e pequenos, respectivamente. A distribuição de tamanho molecular, viscosidade intrínseca e índice de cristalinidade dos amidos de ambas as variedades foram semelhantes, porém o teor de amilose foi maior para o amido da variedade AC. Maiores valores de viscosidade, poder de inchamento, e temperaturas de gelatinização foram observados para o amido da variedade ASA e podem estar relacionados ao menor teor de amilose e à maior proporção de grânulos grandes apresentados por este amido.

Modelagem matemática e análise da hidratação de grãos de ervilha

Desenvolveu-se um modelo matemático para estimar a concentração de água em grãos de ervilha durante sua hidratação, o qual foi obtido a partir de um balanço de massa em regime transiente, considerando-se volume constante e geometria esférica. Este modelo é representado por uma equação diferencial ordinária de primeira ordem e possui dois parâmetros: o coeficiente de transferência de massa (Ks) e a concentração de equilíbrio (ρAeq). Ambos foram ajustados numericamente tomando-se como critério a minimização da soma dos resíduos quadráticos, utilizando-se dados experimentais de hidratação de grãos de ervilha a 20, 30, 40, 50 e 60 ºC. Em todas as temperaturas, o modelo representou as principais tendências do processo de hidratação com desvios inferiores a 5%. Foi observado que Ks apresentou um comportamento segundo a equação de Arrhenius frente à temperatura, Ks = 182,8 exp (-3521/T), enquanto ρAeq permaneceu praticamente constante, obtendo-se um valor médio de 0,53 g.mL-1. Utilizando-se a correlação de Ks e assumindo-se o valor de ρAeq médio, obteve-se um modelo generalizado, o qual apresentou para todos os dados um desvio ligeiramente superior a 7%. Adicionalmente, constatou-se que a densidade dos grãos de ervilha permaneceu praticamente constante ao longo da hidratação independentemente da temperatura.

Diferenças estruturais entre tegumentos de sementes de soja com permeabilidade contrastante

A exposição das sementes de soja a ciclos alternados de elevada e baixa umidades antes da colheita, provocado pela ocorrência de chuvas freqüentes, orvalho ou às flutuações diárias da umidade relativa do ar, resulta na deterioração por umidade, a qual pode ser apontada como a principal causa para a baixa qualidade das sementes. Alguns trabalhos têm evidenciado a existência de genótipos de soja contrastantes para qualidade fisiológica de sementes. Tais diferenças podem existir em virtude da total ou parcial impermeabilidade do tegumento à penetração de água, o que torna as sementes menos susceptíveis aos danos mecânicos, as adversidades climáticas e a deterioração por umidade. O objetivo desse estudo foi avaliar a qualidade fisiológica das sementes dos genótipos de soja CD-202 (tegumento amarelo, permeável e susceptível a deterioração) e TP (tegumento preto, semi-permeável e resistente a deterioração) e identificar diferenças estruturais existentes entre os tegumentos desses genótipos. Na determinação da qualidade fisiológica das sementes utilizaram-se os testes de germinação e vigor (condutividade elétrica e envelhecimento acelerado). Para avaliação da estrutura dos tegumentos, foram coletadas sementes de soja em diferentes estádios de desenvolvimento (25, 40 e 55 dias após a antese). Essas amostras foram encaminhadas ao Laboratório de Imunologia e Microscopia Eletrônica da Embrapa Clima Temperado, onde os tecidos de tegumento foram visualizados em microscópio ótico Olympus BX 51 com aumento de 40x, através de cortes histológicos na região oposta ao hilo. De acordo com os resultados do trabalho, sementes do genótipo TP apresentaram qualidade fisiológica superior em relação ao genótipo CD-202. Quanto à caracterização morfológica, foram detectadas diferenças entre as estruturas dos tegumentos de soja de coloração preta e amarela, as quais podem estar relacionadas à qualidade de sementes.

Alterações estruturais e fisiológicas em sementes de Copaifera Langsdorffii DESF. - Leguminosae-Caesalpinioideae submetidas ao tratamento com hipoclorito de sódio

O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito do hipoclorito de sódio (NaClO) sobre a testa das sementes, germinação e o estabelecimento de plântulas de copaíba. A remoção da cutícula da testa de sementes após imersão em NaClO a 2,5% foi evidenciada pelo corante Sudan IV e microscopia eletrônica de varredura. Com a remoção dessa camada ocorreu aumento significativo na absorção de água pela semente, durante a fase inicial da embebição. Substâncias fenólicas, provavelmente inibitórias da germinação, foram detectadas com cloreto férrico nas paredes celulares dos cotilédones. A imersão em NaClO foi mais favorável para a emergência de plântulas (54%), quando comparada com a escarificação mecânica (2%) e controle (14%). Esses resultados permitem concluir que a utilização do NaClO é uma alternativa eficaz para a produção de mudas em larga escala, devido principalmente às suas propriedades antissépticas.

Biomatemática: métodos e limitações

Este trabalho trata de uma visão panorâmica dos principais métodos utilizados, atualmente, na modelagem matemática de processos biológicos. Esses métodos são muito variados, com enfoques que, às vezes, são determinísticos, utilizando a teoria dos sistemas dinâmicos e, às vezes, são probabilísticos, lançando mão das equações diferenciais estocásticas. Em todos eles, entretanto, três fatores inerentes aos processos biológicos não podem deixar de ser considerados: a complexidade, a imprevisibilidade e a diversidade de escalas temporais.

A importância da matemática e da modelação matemática no mestrado integrado em ciências farmacêuticas

A Matemática e as Ciências Farmacêuticas encontram-se relacionadas desde há muito, no entanto, foi a partir do séc. XVII, período de notável agitação cultural e científico que os métodos experimentais foram sustentados com cálculos matemáticos. Esta ciência e as técnicas de modelagem matemática tornaram-se numa ferramenta amplamente utilizada, de tal modo, que nos dias de hoje são consideradas como fundamentais na generalidade das profissões e em especial nas Ciências Farmacêuticas. Contudo, para muitos ainda não é vista como fundamental e essencial para a formação de futuros farmacêuticos. Deste modo, pretende-se demonstrar como a Matemática e as técnicas de modelagem se tornaram ao longo dos anos nesta poderosa ferramenta. Quer pelos instrumentos, quer pelas competências que nos proporcionam. Pretende-se também, com recurso aos conteúdos programáticos desta unidade curricular, avaliar se os conhecimentos, sistemas de avaliação e distribuição da carga horária são efetuados de forma homogénea pelas diferentes instituições portuguesas, públicas ou privadas que lecionam o Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas. Verificou-se que a Matemática é uma ciência plena de capacidades e recursos e que estabelece uma relação interdisciplinar com as Ciências Farmacêuticas. Quer pela componente utilitária, quer pela componente formativa que proporciona. A análise dos conteúdos programáticos demonstra que apesar de serem transversais, as Universidades que não lecionam Sistemas de Equações Lineares e Equações diferenciais deveriam faze-lo e também realizarem um melhor controlo da carga horária por temática.