Caracterização da farinha e do amido isolado da semente de jaca e comportamento reológico de dispersões de amido

O amido é um ingrediente com grande versatilidade de aplicação, e as sementes de jaca, fruto bem difundido, porém pouco aproveitado no Brasil, contêm uma quantidade considerável de amido, sendo ainda fonte de ferro e proteínas. Dessa maneira, os objetivos desse projeto foram a obtenção da farinha de sementes de jaca das variedades mole e dura, a extração do amido utilizando diferentes solventes, e a caracterização de suas propriedades físico-químicas, estruturais e funcionais, bem como a caracterização reológica de dispersões/géis de amido em cisalhamento estacionário e oscilatório. A extração alcalina do amido, além de reduzir significativamente o conteúdo de lipídeos e proteínas, deixando o amido mais puro, promoveu um aumento no teor de amilose e influenciou diretamente as características de inchamento e solubilidade, que apresentaram aumento significativo a partir da temperatura de 70 °C. O aumento da temperatura ocasionou aumento no poder de inchamento e solubilidade, que foi mais pronunciado para a variedade dura, porém esses valores ainda foram considerados baixos (< 17%). Os amidos de sementes de jaca apresentaram grânulos lisos, arredondados e em forma de sino, com formato mais truncado para o amido extraído com hidróxido de sódio. O diâmetro médio dos grânulos de amido foi menor para a extração alcalina, mas sempre com comportamento monomodal. Foi observado um padrão de difração de Raios-X do tipo A para todas as amostras estudadas, e o índice de cristalinidade foi maior para os amidos de sementes de jaca dura, com uma redução estimada em 70% para os amidos obtidos por extração alcalina. A temperatura de gelatinização dos amidos de semente de jaca foi considerada alta (70-100 °C). Os amidos de sementes de jaca dura obtidos na extração com água apresentaram maiores valores de viscosidade de pico e de Breakdown, que representa menor resistência mecânica. A extração com solução de NaOH 0,1 M aumentou a tendência a retrogradação de ~36% (extração aquosa) para 64% e 45% dos amidos de sementes de jaca das variedades mole e dura, respectivamente. Todas as amostras apresentaram comportamento pseudoplástico (n < 1) nas concentrações e temperaturas estudadas, e as dispersões e/ou géis de amido obtidos pela extração alcalina com NaOH apresentaram menor tixotropia e maiores valores de viscosidade. Os modelos Lei da Potência e Herschel Bulkley apresentaram ótimos ajustes aos pontos experimentais (R² ~0,998) para as amostras com 2 e 6 % de amido, respectivamente, porém para a concentração de 5%, o melhor modelo foi função da variedade do fruto usado na obtenção do amido. A dependência das propriedades reológicas com a temperatura foi analisada pela equação de Arrhenius e a energia de ativação foi baixa (15-25 kJ/mol). Quanto ao comportamento viscoelástico, as amostras com 5 e 6% de amido apresentaram comportamento de gel fraco e o aumento da concentração desse polissacarídeo produziu um aumento na elasticidade do material. Os módulos de armazenamento (G\') associados à elasticidade do gel de amido aumentaram durante o seu resfriamento nos ensaios de varredura de temperatura, o que pode ser relacionado à recristalização da amilose durante esse processo e mantiveram-se praticamente constantes no aquecimento isotérmico a 80 °C, sugerindo boa estabilidade térmica do gel. A farinha isolada da semente de jaca pode ser considerada fonte de fibras e apresentou elevados teores de proteínas (~14-16%) e ferro (~85-150 mg/kg). A distribuição do tamanho de partículas da farinha apresentou comportamento bimodal, com grânulos arredondados, presença de fibras e uma matriz proteica envolvendo os grânulos de amido. As propriedades de pasta revelaram maior pico de viscosidade para a farinha de semente de jaca mole. As características encontradas sugerem que os amidos de semente de jaca poderiam ser aplicados na produção de filmes biodegradáveis, e a farinha da semente de jaca poderia ser utilizada em substituição parcial à farinha convencional na fabricação de bolos e biscoitos.

O conceito de equilíbrio hidráulico e termodinâmico da água no solo aplicado ao estudo da curva de retenção e murchamento de plantas

Estimativas sobre alterações climáticas globais têm aumentando a demanda por estudos sobre propriedades dos solos relativamente secos e limitações impostas à absorção de água pelas plantas em condições de escassez hídrica. Neste estudo, fatores que influenciam a retenção da água no solo e o murchamento de plantas foram avaliados com base no conceito de equilíbrio da água no solo. Objetivou-se com este estudo: (i) avaliar a confiabilidade de medições do conteúdo de água no solo sob altas sucções matriciais em câmaras de pressão, usando como referência a técnica de ponto de orvalho (ii) avaliar as interações entre espécies de plantas e solos com diferentes classes texturais no ponto de murcha permanente (iii) investigar as relações entre equilíbrio hidráulico da água no solo e murchamento de plantas a partir do conceito de corte hidráulico. Para tanto, um experimento para avaliar a influência dos tipos de solos e espécies de plantas, no ponto de murcha permanente foi conduzido em casa de vegetação da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" da Universidade de São Paulo, Piracicaba, São Paulo. Avaliou-se o murchamento de plantas de girassol (Helianthus annuus L.), milho (Zea mays L.) e soja (Glycine max L.). Os solos utilizados no estudo foram coletados na camada superficial (0-10 cm) em quatro áreas, selecionadas com o objetivo de obter classes texturais contrastantes, localizadas no município de Piracicaba, São Paulo, Brasil. Sub-amostras foram utilizadas para determinação da distribuição do tamanho de partículas e atributos químicos. Amostras indeformadas foram coletadas para a determinação da curva de retenção da água no solo pela técnica de câmaras de pressão. Adicionalmente, amostras deformadas foram utilizadas para determinação das características de retenção da água no solo pela técnica do ponto de orvalho em altos valores de sucções matriciais. Os dados de retenção de água no solo foram ajustados a modelos empíricos para estimativas da sucção matricial e conteúdo de água relacionada à água em equilíbrio hidráulico (água residual). Foram observadas similaridades nas determinações das características de retenção da água no solo entre as técnicas de câmaras de pressão e ponto de orvalho, sugerindo a boa drenagem das amostras de solo em câmaras de pressão. Interações significativas foram observadas entre os tipos de solos e espécies de plantas no ponto de murcha permanente, indicando que o movimento de água no contínuo solo-planta-atmosfera foi dependente de resistências relacionadas tanto ao solo quanto às plantas. Ou seja, tanto à capacidade do solo em transportar água até raízes, quanto à habilidade das plantas em absorver a água transportada, assim como, aos processos de regulação de água que ocorrem nas plantas. A abordagem baseada no conteúdo de água residual para o intervalo de sucções matriciais de 0 a 15.000 hPa não foi adequada para ilustrar a condição de equilíbrio hidráulico da água no solo, definidos pelo corte hidráulico, e relações com as sucções matriciais em ocorre o murchamento de plantas.

Análise dos resultados do ensaio CBR realizado em condições variadas de umidade pós-compactação

O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da variação do teor de umidade no valor do índice de suporte CBR de uma brita estabilizada granulometricamente e de seis solos coletados em rodovias do interior do Estado de São Paulo. Os seis solos estudados foram divididos em três pares, com curvas granulométricas próximas, mesma classificação HRB e USCS, sendo cada par formado por um solo de comportamento laterítico e um solo de comportamento não-laterítico. Os corpos-de-prova foram moldados na umidade ótima e massa específica seca máxima obtidos com os resultados do ensaio de Proctor normal. Os materiais foram analisados sob quatro condições de umidade: sem imersão, após alcançar metade da umidade de estabilização, após quatro e oito dias de imersão. Observou-se a distribuição da umidade interna dos corpos-de-prova para cada uma das situações. Foi analisada a influência do envelhecimento dos materiais solto e compactado por quatro dias e sem imersão, nos resultados dos ensaios de CBR. Com os resultados pôde-se correlacionar a influência da granulometria e da gênese dos materiais nos resultados dos ensaios de índice de suporte CBR nas diversas condições de umidade avaliadas.

Estudo comparativo de técnicas numéricas de inversão para obtenção de distribuição de tamanho de gotas em emulsões.

O desenvolvimento de algoritmos computacionais para a obtenção de distribuições de tamanho de partícula em dispersões e que utilizam dados espectroscópicos em tempo real e in-line a partir de sensores permitirá uma variedade de aplicações, como o monitoramento de propriedades em fluidos de corte industriais, acompanhamento de processos de polimerização, tratamento de efluentes e sensoriamento atmosférico. O presente estudo tem como objetivo a implementação e comparação de técnicas para resolução de problemas de inversão, desenvolvendo algoritmos que forneçam distribuição de tamanho de partículas em dispersões a partir de dados de espectroscopia UV-Vis-Nir (Ultravioleta, Visível e Infravermelho próximo). Foram implementadas quatro técnicas, sendo uma delas um método alternativo sem a presença de etapas de inversão. Os métodos que utilizaram alguma técnica de inversão evidenciaram a dificuldade em se obter distribuições de tamanho de gotas (DTG) de boa qualidade, enquanto o método alternativo foi aquele que se mostrou mais eficiente e confiável. Este estudo é parte de um programa cooperativo entre a Universidade de São Paulo e a Universidade de Bremen chamado programa BRAGECRIM (Brazilian German Cooperative Research Initiative in Manufacturing) e é financiado pela FAPESP, CAPES, FINEP e CNPq (Brasil) e DFG (Alemanha).

Rapid carbon nanotubes suspension in organic solvents using organosilicon polymers

A strategy for a simple dispersion of commercial multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) using two organosilicones, polycarbosilane SMP10 and polysilazane Ceraset PSZ20, in organic solvents such as cyclohexane, tetrahydrofuran (THF), m-xylene and chloroform is presented. In just a few minutes the combined action of sonication and the presence of Pt(0) catalyst is sufficient to obtain a homogeneous suspension, thanks to the rapid hydrosilylation reaction between SiH groups of the polymer and the CNT sidewall. The as-produced suspensions have a particle size distribution <1μm and remain unchanged after several months. A maximum of 0.47 and 0.50mg/ml was achieved, respectively, for Ceraset in THF and SMP10 in chloroform. Possible applications as polymeric and ceramic thin films or aerogels are presented.

Mass fluxes and organic carbon fluxes at four stations off Cape Blanc, NW Africa (Mauritania)

Vertical carbon fluxes between the surface and 2500 m depth were estimated from in situ profiles of particle size distributions and abundances me/asured off Cape Blanc (Mauritania) related to deep ocean sediment traps. Vertical mass fluxes off Cape Blanc were significantly higher than recent global estimates in the open ocean. The aggregates off Cape Blanc contained high amounts of ballast material due to the presence of coccoliths and fine-grained dust from the Sahara desert, leading to a dominance of small and fast-settling aggregates. The largest changes in vertical fluxes were observed in the surface waters (<250 m), and, thus, showing this site to be the most important zone for aggregate formation and degradation. The degradation length scale (L), i.e. the fractional degradation of aggregates per meter settled, was estimated from vertical fluxes derived from the particle size distribution through the water column. This was compared with fractional remineralization rate of aggregates per meter settled derived from direct ship-board measurements of sinking velocity and small-scale O2 fluxes to aggregates measured by micro-sensors. Microbial respiration by attached bacteria alone could not explain the degradation of organic matter in the upper ocean. Instead, flux feeding from zooplankton organisms was indicated as the dominant degradation process of aggregated carbon in the surface ocean. Below the surface ocean, microbes became more important for the degradation as zooplankton was rare at these depths.

Cholesterol and C30 of sediment profile MD90-963

In a deep-sea sediment core recovered from a site lying well above the local lysocline, several organic geochemical proxies, and two different calcite dissolution indicators, are compared in order to evaluate the relationship between calcite dissolution and paleoproductivity over the past three glacial-interglacial cycles. The degree of foraminiferal break-up, and the CaCO3 particle size distribution, both point to significant periods of dissolution every 22 kyr during glacial stages and substages. These dissolution events are concomitant with periods of enhanced primary productivity, as indicated by the abundance of several biomarkers (alkenones, cholesterol, brassicasterol, keto-ol), used here to indicate changes in paleoproductivity. Dissolution fluctuations are highly coherent and in phase with the estimated paleoproductivity variations providing strong evidence that the observed dissolution is due to organic matter remineralization within the sediments rather, than to changes in CO32? concentration in the overlying water column.

Long-term effects of beach nourishment on the benthic fauna of Panama City Beach, Florida /

The long-term effects of beach nourishment on the benthic infauna and surface sediments of Panama City beaches were investigated. Forty-seven stations located on nine transects between West Pass and Philips Inlet, and two nourishment borrow sites were sampled in November-December 1979 and May 1980. The data collected were compared to prenourishment base-line information collected by Saloman (1976). Abiotic parameters, water temperature, dissolved oxygen and salinity were measured. Sediments were analyzed for particle-size distribution, percent organic carbon and percent carbonate. Benthic macroinvertebrates were represented by 162 taxa of 14 major animal phyla. Species composition and faunal densities varied seasonally. Polychaetes and amphipods were the most abundant animal groups; a small number of species were dominant at nearly all stations. Species diversity was lowest in the swash zone and sandbar stations and highest offshore. Sediment composition was similar to that of Saloman's (1976) study within limits of sampling and processing errors. Faunal composition was found to be different from 1976 but was attributed to normal seasonal and spatial variations. Based on benthic community analyses and sediment parameters, no significant differences were found between nourishment borrow sites and surrounding areas and in the nearshore areas where beach nourishment was conducted. No long-term adverse effects of beach nourishment were detected. (Author).

Effect of granule morphology on breakage behaviour during compression

In the area of dry particle breakage, Discrete Element Method (DEM) simulations have been widely used to analyse the sensitivity of various physical parameters to the behaviour of agglomerates during breakage. This paper looks at the effect of agglomerate shape and structure on the mechanisms and extent of breakage of dry agglomerates under compressive load using DEM simulations. In the simulations, a spherical-shaped agglomerate produced within the DEM code is compared with an irregularly shaped agglomerate, whose structure is that of an actual granule that was characterised with X-ray microtomography (muCT). Both agglomerates have identical particle size distribution, coordination number and surface energy values, with only the agglomerate shape and structure differing between the two. The work here details the breakage behaviour with a number of traditional DEM output parameters (i.e., contact/cluster distributions) with showing vastly different behaviour between the two agglomerates. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Process systems modelling and applications in granulation: A review

Granulation is one of the fundamental operations in particulate processing and has a very ancient history and widespread use. Much fundamental particle science has occurred in the last two decades to help understand the underlying phenomena. Yet, until recently the development of granulation systems was mostly based on popular practice. The use of process systems approaches to the integrated understanding of these operations is providing improved insight into the complex nature of the processes. Improved mathematical representations, new solution techniques and the application of the models to industrial processes are yielding better designs, improved optimisation and tighter control of these systems. The parallel development of advanced instrumentation and the use of inferential approaches provide real-time access to system parameters necessary for improvements in operation. The use of advanced models to help develop real-time plant diagnostic systems provides further evidence of the utility of process system approaches to granulation processes. This paper highlights some of those aspects of granulation. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Modelling of entrainment in industrial flotation cells: the effect of solids suspension

Solids concentration and particle size distribution gradually change in the vertical dimension of industrial flotation cells, subject primarily to the flotation cell size and design and the cell operating conditions. As entrainment is a two-step process and involves only the suspended solids in the top pulp region near the pulp-froth interface, the solids suspension characteristics have a significant impact on the overall entrainment. In this paper, a classification function is proposed to describe the state of solids suspension in flotation cells, similar to the definition of degree of entrainment for classification in the froth phase found in the literature. A mathematical model for solids suspension is also developed, in which the classification function is expressed as an exponential function of the particle size. Experimental data collected from three different Outokumpu tank flotation cells in three different concentrators are well fitted by the proposed exponential model. Under the prevailing experimental conditions, it was found that the solids content in the top region was relatively independent of cell operating conditions such as froth height and air rate but dependent on the cell size. Moreover, the results obtained from the total solids tend to be similar to those from a particular gangue mineral and hence may be applied to all minerals in entrainment calculation. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The secondary nucleation threshold and crystal growth of alpha-glucose monohydrate in aqueous solution

Investigation of the secondary nucleation threshold (SNT) of alpha-glucose monohydrate was conducted in aqueous solutions in agitated batch systems for the temperature range 10 to 40 degrees C. The width of the SNT decreased as the induction time increased and was found to be temperature independent when supersaturation was based on the absolute concentration driving force. Nonnucleating seeded batch bulk crystallizations of this sugar were performed isothermally in the same temperature range as the SNT experiments, and within the SNT region to avoid nucleation. The growth kinetics were found to be linearly dependent on the supersaturation of total glucose in the system when the mutarotation reaction is not rate limiting. The growth rate constant increases with increasing temperature and follows an Arrhenius relationship with an activation energy of 50 +/- 2 kJ/mol. alpha-Glucose monohydrate shows significant crystal growth rate dispersion (GRD). For the seeds used, the 95% range of growth rates was within a factor of 6 for seeds with a narrow particle size distribution, and 8 for seeds with a wider distribution that was used at 25 degrees C. The results will be used to model the significance of the mutarotation reaction on the overall crystallization rate of D-glucose in industrial crystallization.

Simulation of the cake formation and growth in cake filtration

A computer model was developed to simulate the cake formation and growth in cake filtration at an individual particle level. The model was shown to be able to generate structural information and quantify the cake thickness, average cake solidosity, filtrate volume, filtrate flowrate for constant pressure filtration or pressure drop across the filter unit for constant rate filtration as a function of filtration time. The effects of particle size distribution and key operational variables such as initial filtration flowrate, maximum pressure drop and initial solidosity were examined based on the simulated results. They are qualitatively comparable to those observed in physical experiments. The need for further development in simulation was also discussed. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Amino acid-modified spray-dried powders with enhanced aerosolisation properties for pulmonary drug delivery

In this study, the amino acids arginine, aspartic acid, leucine, phenylalanine and threonine were investigated as 'dispersibility enhancers' in spray-dried powders for inhalation. Parameters such as spray-dried yield, tapped density, and Carr's Index were not predictive of aerosolisation performance. In addition, whilst the majority of amino acid-modified powders displayed suitable particle size distribution for pulmonary administration and potentially favourable low moisture content, in vitro particle deposition was only enhanced for the leucine-modified powder. In summary, leucine can be used to enhance the dispersibility and aerosolisation properties of spray-dried powders for pulmonary drug delivery. © 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

High-strength resorbable brushite bone cement with controlled drug-releasing capabilities

Brushite cements differ from apatite-forming compositions by consuming a lot of water in their setting reaction whereas apatite-forming cements consume little or no water at all. Only such cement systems that consume water during setting can theoretically produce near-zero porosity ceramics. This study aimed to produce such a brushite ceramic and investigated whether near elimination of porosity would prevent a burst release profile of incorporated antibiotics that is common to prior calcium phosphate cement delivery matrices. Through adjustment of the powder technological properties of the powder reactants, that is particle size and particle size distribution, and by adjusting citric acid concentration of the liquid phase to 800 mM, a relative porosity of as low as 11% of the brushite cement matrix could be achieved (a 60% reduction compared to previous studies), resulting in a wet unprecompacted compressive strength of 52 MPa (representing a more than 100% increase to previously reported results) with a workable setting time of 4.5 min of the cement paste. Up to 2 wt.% of vancomycin and ciprofloxacin could be incorporated into the cement system without loss of wet compressive strength. It was found that drug release rates could be controlled by the adjustable relative porosity of the cement system and burst release could be minimized and an almost linear release achieved, but the solubility of the antibiotic (vancomycin > ciprofloxacin) appeared also to be a crucial factor.