The complex ion structure of warm dense carbon measured by spectrally resolved x-ray scattering

We present measurements of the complex ion structure of warm dense carbon close to the melting line at pressures around 100 GPa. High-pressure samples were created by laser-driven shock compression of graphite and probed by intense laser-generated x-ray sources with photon energies of 4.75 keV and 4.95 keV. High-efficiency crystal spectrometers allow for spectrally resolving the scattered radiation. Comparing the ratio of elastically and inelastically scattered radiation, we find evidence for a complex bonded liquid that is predicted by ab-initio quantum simulations showing the influence of chemical bonds under these conditions. Using graphite samples of different initial densities we demonstrate the capability of spectrally resolved x-ray scattering to monitor the carbon solid-liquid transition at relatively constant pressure of 150 GPa. Showing first single-pulse scattering spectra from cold graphite of unprecedented quality recorded at the Linac Coherent Light Source, we demonstrate the outstanding possibilities for future high-precision measurements at 4th Generation Light Sources.

A Numerical and Experimental Assessment of the Use of a Turbine Utilizing Splitter Blades for an Automotive Variable Geometry Turbocharger

Automotive manufacturers require improved part load engine performance to further improve fuel economy. For a swing vane VGS (Variable Geometry Stator) turbine this means a more closed stator vane, to deal with the low MFRs (Mass Flow Rates), high PRs (Pressure Ratios) and low rotor rotational speeds. During these conditions the turbine is operating at low velocity ratios. As more energy is available at high pressure ratios and during lower turbocharger rotational speeds, a turbine which is efficient at these conditions is desirable. Another key aspect for automotive manufacturers is engine responsiveness. High inertia designs result in “turbo lag” which means an increased time before the target boost pressure is reached. Therefore, designs with improved performance at low velocity ratios, reduced inertia or an increased swallowing capacity are the current targets for turbocharger manufacturers.

To try to meet these design targets a CFD (Computational Fluid Dynamics) study was performed on a turbine wheel using splitter blades. A number of parameters were investigated. These included splitter blade merdional length, blade number and blade angle distribution.

The numerical study was performed on a scaled automotive VGS. Three different stator vane positions have been analysed. A single passage CFD model was developed and used to provide information on the flow features affecting performance in both the stator vanes and turbine.

Following the CFD investigation the design with the best compromise in terms of performance, inertia and increased MFP (Mass Flow Parameter) was selected for manufacture and testing. Tests were performed on a scaled, low temperature turbine test rig. The aerodynamic flow path of the gas stand was the same as that investigated during the CFD. The test results revealed a design which had similar performance at the closed stator vane positions when compared to the baseline wheel. At the maximum MFR stator vane condition a drop of −0.6% pts in efficiency was seen. However, 5.5% increase in MFP was obtained with the additional benefit of a drop in rotor inertia of 3.7%, compared to the baseline wheel.

A numerical study of automotive turbocharger mixed flow turbine inlet geometry for off design performance

Mixed flow turbines represent a potential solution to the increasing requirement for high pressure, low velocity ratio operation in turbocharger applications. While literature exists for the use of these turbines at such operating conditions, there is a lack of detailed design guidance for defining the basic geometry of the turbine, in particular, the cone angle – the angle at which the inlet of the mixed flow turbine is inclined to the axis. This investigates the effect and interaction of such mixed flow turbine design parameters.
Computational Fluids Dynamics was initially used to investigate the performance of a modern radial turbine to create a baseline for subsequent mixed flow designs. Existing experimental data was used to validate this model.
Using the CFD model, a number of mixed flow turbine designs were investigated. These included studies varying the cone angle and the associated inlet blade angle.
The results of this analysis provide insight into the performance of a mixed flow turbine with respect to cone and inlet blade angle.

An Investigation Into Improving Off-Design Performance in a Turbocharger Turbine Utilizing Non-Radial Blading

Off-design performance now plays a vital role in the design decisions made for automotive turbocharger turbines. Of particular interest is extracting more energy at high pressure ratios and lower rotational speeds. In this region of operation the U/C value will be low and the rotor will experience high values of positive incidence at the inlet. The positive incidence causes flow to separate on the suction surface and produces high blade loading at inlet, which drives tip leakage. A CFD analysis has been carried out on a number of automotive turbines utilizing non-radial fibred blading. To help improve secondary flows yet meet stress requirements a number of designs have been investigated. The inlet blade angle has been modified in a number of ways. Firstly, the blading has been adjusted as to provide a constant back swept angle in the span wise direction. Using the results of the constant back swept blading studies, the back swept blade angle was then varied in the span wise direction. In addition to this, in an attempt to avoid an increase in stress, the effect of varying the leading edge profile of the blade was investigated. It has been seen that off-design performance is improved by implementing back swept blading at the inlet. Varying the inlet angle in the span wise direction provided more freedom for meeting stress requirements and reduces the negative impact on blade performance at the design point. The blade leading edge profile was seen to offer small improvements during off-design operation with minimal effects on stress within the rotor. However, due to the more pointed nature of the leading edge, the rotor was less tolerant to flow misalignment at the design point.

A Numerical Study of the Flow Fields in a Highly Off-Design Variable Geometry Turbine

Conventionally, radial turbines have almost exclusively used radially fibred blades. While issues of mechanical integrity are paramount, there may be opportunities for improving turbine efficiency through a 3D blade design without exceeding mechanical limits. Off-design performance and understanding of the secondary flow structures now plays a vital role in the design decisions made for automotive turbocharger turbines. Of particular interest is extracting more energy at high pressure ratios and lower rotational speeds. Operating in this region means the rotor will experience high values of positive incidence at the inlet. A CFD analysis has been carried out on a scaled automotive turbine utilizing a swing vane stator system. To date no open literature exists on the flow structures present in a standard VGT system. Investigations were carried out on a 90 mm diameter rotor with the stator vane at the maximum, minimum and 25% mass flow rate positions. In addition stator vane endwall clearance existed at the hub side. From investigation of the internal flow fields of the baseline rotor, a number of areas that could be optimized in the future with three dimensional blading were identified. The blade loading and tip leakage flow near inlet play a significant role in the flow development further downstream at all stator vane positions. It was found that tip leakage flow and flow separation at off-design conditions could be reduced by employing back swept blading and redistributing the blade loading. This could potentially reduce the extent of the secondary flow structures found in the present study.

In silico analysis and DHPLC screening strategy identifies novel apoptotic gene targets of aberrant promoter hypermethylation in prostate cancer

BACKGROUND: Aberrant DNA methylation has been implicated as a key survival mechanism in cancer, whereby promoter hypermethylation silences genes essential for many cellular processes including apoptosis. Limited data is available on the methylation profile of apoptotic genes in prostate cancer (CaP). The aim of this study was to profile methylation of apoptotic-related genes in CaP using denaturing high performance liquid chromatography (DHPLC).

METHODS: Based on an in silico selection process, 13 genes were screened for methylation in CaP cell lines using DHPLC. Quantitative methylation specific PCR was employed to determine methylation levels in prostate tissue specimens (n = 135), representing tumor, histologically benign prostate, high-grade prostatic intraepithelial neoplasia and benign prostatic hyperplasia. Gene expression was measured by QRT-PCR in cell lines and tissue specimens.

RESULTS: The promoters of BIK, BNIP3, cFLIP, TMS1, DCR1, DCR2, and CDKN2A appeared fully or partially methylated in a number of malignant cell lines. This is the first report of aberrant methylation of BIK, BNIP3, and cFLIP in CaP. Quantitative methylation analysis in prostate tissues identified 5 genes (BNIP3, CDKN2A, DCR1, DCR2 and TMS1) which were frequently methylated in tumors but were unmethylated in 100% of benign tissues. Furthermore, 69% of tumors were methylated in at least one of the five-gene panel. In the case of all genes, except BNIP3, promoter hypermethylation was associated with concurrent downregulation of gene expression.

CONCLUSION: Future examination of this "CaP apoptotic methylation signature" in a larger cohort of patients is justified to further evaluate its value as a diagnostic and prognostic marker.

Discovery of DNA hypermethylation using a DHPLC screening strategy

Promoter hypermethylation is recognized as a hallmark of human cancer, in addition to conventional mechanisms of gene inactivation. As such, many new technologies have been developed over the past two decades to uncover novel targets of methylation and decipher complex epigenetic patterns. However, many of these are either labor intensive or provide limited data, confined to oligonucleotide hybridization sequences or enzyme cleavage sites and cannot be easily applied to screening large sets of sequences or samples. We present an application of denaturing high performance liquid chromatography (DHPLC), which relies on bisulfite modification of genomic DNA, for methylation screening. We validated DHPLC as a methylation screening tool using GSTP1, a well known target of methylation in prostate cancer. We developed an in silico approach to identify potential targets of promoter hypermethylation in prostate cancer. Using DHPLC, we screened two of these targets LGALS3 and SMAD4 for methylation. We show that DHPLC has an application as a fast, sensitive, quantitative and cost effective method for screening novel targets or DNA samples for DNA methylation.

Targeting of photooxidative damage on single-stranded DNA representing the bcr-abl chimeric gene using oligonucleotide-conjugates containing [Ru(phen)3](2+)-like photosensitiser groups

Photooxidative damage was induced predominantly at a single guanine base in a target DNA by irradiation (lambda > 330 nm) in the presence of complementary oligodeoxynucleotide conjugates (ODN-5'-linker-[Ru(phen)3]2+) (phen = 1,10-phenanthroline). The target DNA represents the b2a2 variant of the chimeric bcr-abl gene implicated in the pathogenesis of chronic myeloid leukaemia, and the sequence of the 17mer ODN component of the conjugate (3' G G T A G T T A T T C C T T C T T 5') was complementary to the junction region of the sense strand sequence of this oncogene. Two different conjugates were prepared, both of them by reaction of the appropriate succinimide ester with 5'-hexylamino-derivatised 17mer ODN. In Ru-ODN-1 (7) the linker was -(CH2)6-NHCO-bpyMe (-bpyMe = 4'-[4-methyl-2,2'-bipyridyl]), whereas in Ru-ODN-2 (13) it was -(CH2)6-NHCO-(CH2)3-CONH-phen. Photoexcitation of either of the conjugates when hybridised with the 32P-5'-end-labelled target 34mer 5'T G A C C A T C A A T A A G G A A G A A G21 C C C T T C A G C G G C C 3' (ODN binding site underlined) led to an alkali-labile site predominantly (> 90%) at the G21 base, which is at the junction of double-stranded and single-stranded regions of the hybrid. Greater yields were found with Ru-ODN-1 (7) than with Ru ODN-2 (13). In contrast to this specific cleavage with Ru-ODN-1 (7) or Ru-ODN-2 (13), alkali-labile sites were generated at all guanines when the 34mer was photolysed in the presence of the free sensitiser [Ru(phen)3]2+. Since [Ru(phen)3]2+ was shown to react with 2'-deoxyguanosine to form the diastereomers of a spiroiminodihydantoin derivative (the product from 1O2 reaction), 1O2 might also be an oxidizing species in the case of Ru-ODN-1 (7) and Ru-ODN-2 (13). Therefore to determine the range of reaction, a series of 'variant' targets was prepared, in which G21 was replaced with a cytosine and a guanine substituted for a base further towards the 3'-end (e.g. Variant 3; 5'T G A C C A T C A A T A A G G A A G A A C C G23 C T T C A G C G G32 C C3'). While it was noted that efficient reaction took place at distances apparently remote from the photosensitiser (e.g at G32, but not G23 for Variant 3), this effect could be attributed to hairpinning of the single-stranded region of the target. These results are therefore consistent with the photooxidative damage being induced by a reaction close to the photosensitiser rather than by a diffusible species such as 1O2.

Permeation of bioactive constituents from Arnica montana preparations through human skin in-vitro

This study investigated and characterised transdermal permeation of bioactive agents from a topically applied Arnica montana tincture. Permeation experiments conducted over 48 h used polydimethylsiloxane (silastic) and human epidermal membranes mounted in Franz-type diffusion cells with a methanol-water (50:50 v/v) receptor fluid. A commercially available tincture of A. montana L. derived from dried Spanish flower heads was a donor solution. Further donor solutions prepared from this stock tincture concentrated the tincture constituents 1, 2 and 10 fold and its sesquiterpene lactones 10 fold. Permeants were assayed using a high-performance liquid chromatography method. Five components permeated through silastic membranes providing peaks with relative retention factors to an internal standard (santonin) of 0.28, 1.18, 1.45, 1.98 and 2.76, respectively. No permeant was detected within 12 h of applying the Arnica tincture onto human epidermal membranes. However, after 12 h, the first two of these components were detected. These were shown by Zimmermann reagent reaction to be sesquiterpene lactones and liquid chromatography/diode array detection/mass spectrometry indicated that these two permeants were 11,13-dihydrohelenalin (DH) analogues (methacrylate and tiglate esters). The same two components were also detected within 3 h of topical application of the 10-fold concentrated tincture and the concentrated sesquiterpene lactone extract.

Extracção supercrítica de óleo de grainha de uva combinada com pré-tratamentos enzimáticos

Neste trabalho estudou-se a extracção supercrítica do óleo de grainha de uva, usando dióxido de carbono, e combinou-se este processo com um prétratamento enzimático da semente para aumentar o rendimento global da extracção. A qualidade dos extractos obtidos foi avaliada pelo seu conteúdo em triacilglicerídeos, perfil de ácidos gordos e capacidade antioxidante. Realizaram-se também alguns estudos exploratórios sobre a aplicação de um pré-tratamento de alta pressão (HPP) à grainha da uva. Adicionalmente, efectuou-se o estudo da extracção, fraccionamento e caracterização estrutural das procianidinas da grainha da uva, bem como a avaliação da sua capacidade antioxidante. A extracção de procianidinas da grainha da uva foi efectuada sequencialmente com metanol e acetona/água, tendo sido posteriormente fraccionadas por adição sucessiva de misturas metanol/clorofórmio progressivamente mais concentradas em clorofórmio. A caracterização das procianidinas foi feita por HPLC-UV e LC–MS, antes e depois de sujeitar as amostras a uma tiólise, e também por ESI-MS e ESI-MS/MS. Este estudo permitiu reportar, pela primeira vez, a ocorrência de procianidinas do tipo-A galoiladas na grainha da uva. Os resultados de HPLC-UV permitiram determinar o grau médio de polimerização das procianidinas e a sua composição monomérica em (+)- catequina, (-)-epicatequina e (-)-epicatequina-O-galato. Mostrou-se que a (+)- catequina é o flavan-3-ol terminal mais abundante e a (-)-epicatequina predomina largamente como unidade de extensão. No caso de procianidinas do tipo A, a ligação interflavânica C2-C7 encontra-se essencialmente nas unidades terminais. O grau médio de polimerização das diversas fracções varia entre 1.0 e 10.8. A sua capacidade antioxidante, medida pelo método espectrofotométrico de DPPH•, mostrou-se ser equivalente à de uma amostra comercial de (+)-catequina usada como referência. A partir dos graus médios de polimerização experimentais e das análises de FTIR das fracções correspondentes foi possível obter um modelo preditivo O-PLS com apenas uma variável latente. O pré-tratamento enzimático justificou-se pelo conhecimento existente acerca do uso de enzimas específicas que destroem parcialmente as paredes celulares. Atendendo à composição das paredes celulares da grainha da uva preparou-se uma suspensão contendo protease, xilanase, pectinase e celulase. Para determinar as condições experimentais do pré-tratamento que maximizam o rendimento da extracção, estudou-se o efeito do tempo de reacção, temperatura, pH, diâmetro médio das partículas de grainha moída e a concentração das enzimas. Os incrementos do rendimento da extracção de óleo observados atingiram 163.2%. O estudo da extracção supercrítica (SFE) do óleo da grainha de uva tratada e não-tratada permitiu obter as curvas de extracção correspondentes, bem com analisar a influência das condições operatórias sobre o seu andamento. Montou-se uma instalação laboratorial onde se realizaram experiências com dióxido de carbono a 160, 180, 200 e 220 bar e temperaturas de 313.15 e 323.15 K. Os rendimentos obtidos por SFE foram semelhantes aos de Soxhlet com n-hexano. As curvas de extracção medidas compreendem um primeiro período de extracção, onde se remove cerca de 92-97% do óleo disponível, e um segundo período, essencialmente difusional, com pouco impacto no rendimento final. Os vários extractos recolhidos e o óleo global obtido foram caracterizados para avaliar a sua qualidade e relacioná-la com as condições operatórias de SFE. Determinaram-se o conteúdo total em triacilglicerídeos, o seu perfil de ácidos gordos e a capacidade antioxidante (AOC). Os resultados mostraram que a AOC aumenta com a elevação da pressão e, acentuadamente, com o acréscimo da temperatura. Ao longo da curva de extracção, a AOC é mais pronunciada nos extractos iniciais, nomeadamente nos primeiros 30 a 40% da extracção. A modelação efectuada considerou que o óleo extractável se reparte entre células rompidas, predominantes na periferia da semente, e células intactas, mais interiores. Admitiu-se que o transporte de massa ocorre em série, i.e. das células intactas para as rompidas e destas para o solvente; mostrou-se que a dispersão axial era desprezável. Os balanços materiais à fase fluida e aos volumes de células rompidas e intactas, combinados com os fluxos interno, externo e a relação de equilíbrio foram resolvidos numericamente pelo método das linhas combinado com diferenças finitas atrasadas. O modelo reproduziu bem as curvas experimentais e permitiu simular curvas de eluição e os três perfis de concentração no leito.

Contribuição para a melhoria da qualidade nutricional do sorgo

Este trabalho teve como principal objectivo sugerir uma forma de processamento de sorgo adaptável à escala industrial que, sendo culturalmente aceite e sensível aos hábitos alimentares, aos factores sociais e às limitações económicas e tecnológicas das populações Africanas de consumo, pudesse dar origem a um produto alimentar seguro e enriquecido em termos nutricionais. Numa primeira fase, efectuou-se um estudo comparativo entre os efeitos promovidos por diferentes formas de processamento: cozimento em água, aquecimento em banho-maria, pipocagem, germinação, fermentação e altapressão. Foram ainda determinadas as condições óptimas de aplicação do processo germinativo e da tecnologia de alta-pressão. Verificou-se que a fermentação, a germinação e a alta-pressão permitem uma melhoria significativa da digestibilidade proteica da farinha de sorgo. A pipocagem conduziu a uma redução da extractibilidade das proteínas não promovendo, contudo, alterações na sua digestibilidade. Comparativamente ao cozimento em água, que promove uma diminuição acentuada na digestibilidade proteica, o cozimento em banho-maria promove uma diminuição ténue e significativamente inferior. Deste estudo comparativo, foi possível concluir que a extractibilidade das proteínas não está correlacionada com a sua digestibilidade e que a água exerce um papel fundamental na diminuição da digestibilidade proteica com o aquecimento. Numa segunda fase, pretendeu-se desenvolver um processo fermentativo que conduzisse a um produto de sorgo com características nutricionais incrementadas. Para tal, foram testadas daiferentes espécies de bactérias lácticas isoladas e conjugadas entre si. Foi ainda testada a adição de malte de sorgo previamente à fermentação e a adição de leveduras ao inóculo. Com este estudo, foi possível concluir que a fermentação do sorgo com um inóculo constituído por culturas puras de Lactobacillus brevis, Lactobacillus fermentum e Streptococcus thermophilus permite a obtenção de uma preparação alimentar com características nutricionais melhoradas no que respeita ao balanço em aminoácidos essenciais, à digestibilidade da proteína e do amido e à viscosidade do produto final.

Lichenicidin biosynthesis and search for novel antibacterial peptides

A estirpe Bacillus licheniformis I89 possui a capacidade de produzir alguns compostos com actividade antibacteriana. No presente estudo, a separação desses compostos foi realizada através da aplicação de vários procedimentos, incluindo extracção em fase sólida e cromatografia liquida de alta pressão. Dois destes compostos bioactivos constituem o lantibiótico de classe II lichenicidina e são caracterizados pela massas molecular de 3250 Da (Bliα) e 3020 Da (Bliβ). O cluster responsável pela biossíntese da lichenicidina foi heterologamente expresso em Escherichia coli, constituindo a primeira descrição da produção de um lantibiótico totalmente in vivo num hospedeiro Gram-negativo. Este sistema foi subsequentemente explorado com o objectivo de relacionar cada proteína codificada no cluster genético da lichenicidina na produção dos péptidos Bliα e Bliβ. O desenvolvimento do sistema de trans complementação possibilitou a produção de variantes destes péptidos. A análise das massas moleculares destas variantes assim como a análise dos padrões de fragmentação obtidos por MS/MS permitiu a revisão de algumas das características estruturais previamente proposta para Bliα e Bliβ. A análise dos genes hipoteticamente envolvidos na protecção da estirpe produtora contra a acção antibiótica da lichenicidina revelou, que em E. coli, a sua ausência não resulta no aumento da susceptibilidade a este composto. Verificou-se também que a presença destes genes não é essencial para a produção de lichenicidina em E. coli. Foi também confirmado experimentalmente que a membrana externa da E. coli constitui uma barreira natural para a entrada dos péptidos na célula. De facto, uma das características intrigantes da produção de lichenicidina por uma bactéria de Gram negativo reside no mecanismo de transporte dos dois péptidos através da membrana externa. Neste estudo foi demonstrado que na ausência da proteína de membrana TolC, a massa molecular de Bliα e Bliβ não foi identificada no sobrenadante de E. coli, demonstrando assim que a sua presença no ambiente extra-celular não se devia a um processo de lise bacteriana. Foi ainda avaliada a capacidade da maquinaria biossintética da lichenicidina para produzir o lantibiótico haloduracina, através do processamento de chimeras lichenicidina-haloduracina, contudo, os resultados foram negativos. Verificou-se ainda que em determinadas condições de incubação, a diferenciação da morfologia original da estirpe B. licheniformis I89 pode ocorrer. Esta dissociação implicou a transição da colónia parental e rugosa para uma colónia de aparência mais simples e suave. Desta forma, as diferenças das duas morfologias em termos de taxa de crescimento, esporulação e actividade antibiótica foram investigadas. Considerando especificamente Bliα e Bliβ verificou-se que a abundância destes péptidos nas culturas do fenótipo fino é geralmente inferior aquela identificada nas culturas do fenótipo parental. Por último, a diversidade de elementos genéticos constituintes de péptido sintetases não ribossomais (NRPS) foi investigada em lagoas no centro de Portugal e em solos provenientes de caves do sul de Portugal, revelando a presença de potenciais novas NRPS nestes ambientes.

Hole-type gaseous detectors for medical imaging and HEP experiments

This work presents the results on the development of a high pressure Xe gaseous detector envisaging medical imaging. The detector uses two VUV photosensors operating face-to-face, based on the CsI-MHSP with position discrimination capability. The known effect of the charge gain decrease with the gas pressure is compensated with a light gain using the electroluminescence process. Studies of signal amplitude, energy and position resolution are presented. On the second part, gaseous detectors based on THGEM where studied in order to fulfill the requirements of present and future high energy physics experiments. The work is focused on the application of THGEM in RICH detectors elements: a triple THGEM detector using CsI photocathodes in Ne mixtures was suggested. The ion backflow to the photocathode remains a concern and a limitation; to minimize it, the application of a new hole-structure, THCOBRA, was suggested. Preliminary results foresee good perspectives for the successful application of THCOBRA in ion back-flow suppression. This work contains several methods and measurements of the CsI photocathodes behaviour in radiation gaseous detectors. A long discussion on its issues and possible solutions are presented.

Efeito da pressão e temperatura em suspensões de amido

O objetivo do presente trabalho consistiu no estudo das propriedades viscoelásticas de suspensões de amido nativo e processado a alta pressão. Foi utilizado um sensor acústico de forma a analisar as propriedades das suspensões, sendo depois recolhidas informações complementares através de outras técnicas: calorimetria diferencial de varrimento, microscopia de luz polarizada e microscopia eletrónica de varrimento. Neste trabalho foram realizados estudos com amido de milho nativo e processado a alta pressão (500 MPa, 5 minutos, temperatura ambiente), tendo-se verificado que a suspensão do amido processado apresentava propriedades viscoelásticas muito diferentes do amido nativo. A temperatura a que se iniciou o aumento da viscosidade foi mais elevada para o amido processado a alta pressão, e as variações observadas para temperaturas superiores a 70 °C foram menores. Durante o arrefecimento foi detetada uma diminuição da viscosidade, correspondente a um aumento da organização molecular, com maior expressão no amido nativo mas que se dá no mesmo intervalo de temperatura, quer para este quer o processado a alta pressão. Foi também possível concluir que a velocidade de aquecimento da amostra de amido influencia as propriedades viscoelásticas da suspensão e as temperaturas a que ocorrem as variações de viscosidade relacionadas com o processo de gelatinização do amido. De assinalar também que no amido de milho se pode detetar pela variação da frequência do cristal piezoelétrico o rompimento dos grânulos e que apesar do estabelecimento de novas ligações e da reposição de alguma ordem molecular que se pode verificar durante o arrefecimento, a frequência da suspensão depois de arrefecida era muito diferente da suspensão de amido inicial. No amido de arroz, a temperatura a que se inicia o aumento de viscosidade foi superior à que se observou para o amido de milho, indicio da maior resistência do amido de arroz, para o qual não se detetou sinal de rutura dos grânulos. A frequência final da suspensão do mesmo, depois de arrefecido, era igual à inicial. Com o amido de arroz foi feito o estudo da influência da temperatura no processamento de alta pressão, tendo sido processadas suspensões a 400 MPa, durante 15 minutos, a 5, 10, 23 e 34 °C. As propriedades viscoelásticas foram analisadas com recurso a um sensor acústico, tendo-se verificado que quanto maior a temperatura de processamento a alta pressão, mais elevada a temperatura necessária para que se inicie o aumento de viscosidade e menores as temperaturas a que se inicia diminuição da mesma durante o arrefecimento.

Biodiesel fuel formulation

O consumo de energia a nível mundial aumenta a cada dia, de forma inversa aos recursos fósseis que decrescem de dia para dia. O sector dos transportes é o maior consumidor deste recurso. Face ao actual cenário urge encontrar uma solução renovável e sustentável que permita não só, diminuir a nossa dependência de combustíveis fósseis mas fundamentalmente promover a sua substituição por energias de fontes renováveis. O biodiesel apresenta-se na vanguarda das alternativas aos combustiveis derivados do petróleo, para o sector dos transportes, sendo considerado uma importante opção a curto prazo, uma vez que o seu preço pode ser competitivo com o diesel convencional, e para a sua utilização o motor de combustão não necessita de alterações. O biodiesel é uma mistura líquida, não tóxica, biodegradável de ésteres de ácidos gordos, sem teor de enxofre ou compostos aromáticos, apresenta boa lubricidade, alto número de cetano, e origina emissões gasosas mais limpas. O presente trabalho contribui para um melhor conhecimento da dependência das propriedades termofisicas do biodiesel com a sua composição. A publicação de novos dados permitirá o desenvolvimento de modelos mais fiáveis na previsão do comportamento do biodiesel. As propriedades densidade e viscosidade são o espelho da composição do biodiesel, uma vez que dependem directamente da matéria prima que lhe deu origem, mais do que do processo de produção. Neste trabalho os dados medidos de densidade e viscosidade de biodiesel foram testados com vários modelos e inclusivamente foram propostos novos modelos ajustados para esta família de compostos. Os dados medidos abrangem uma ampla gama de temperaturas e no caso da densidade também foram medidos dados a alta pressão de biodiesel e de alguns ésteres metilico puros. Neste trabalho também são apresentados dados experimentais para o equilíbrio de fases sólido-liquído de biodiesel e equlibrio de fases líquidolíquido de alguns sistemas importantes para a produção de biodiesel. Ambos os tipos de equilíbrio foram descritos por modelos desenvolvidos no nosso laboratório. Uma importância especial é dado aqui a propriedades que dependem do perfil de ácidos gordos da matéria-prima além de densidade e viscosidade; o índice de iodo e temperature limite de filtrabalidade são aqui avaliados com base nas considerações das normas. Os ácidos gordos livres são um sub-produto de refinação de óleo alimentar, que são removidos na desodoração, no processo de purificação do óleo. A catálise enzimática é aqui abordada como alternativa para a conversão destes ácidos gordos livres em biodiesel. Estudou-se a capacidade da lipase da Candida antartica (Novozym 435) para promover a esterificação de ácidos gordos livres com metanol ou etanol, utilizando metodologia de superfície de resposta com planeamento experimental. Avaliou-se a influência de diversas variáveis no rendimento da reacção.