Effect of compressibility in bubble formation in closed systems

We analyze the stability of small bubbles in a closed system with fixed volume, temperature, and number of molecules. We show that there exists a minimum stable size of a bubble. Thus there exists a range of densities where no stable bubbles are allowed and the system has a homogeneous density which is lower than the coexistence density of the liquid. This becomes possible due to the finite liquid compressibility. Capillary analysis within the developed"modified bubble" model illustrates that the existence of the minimum bubble size is associated to the compressibility and it is not possible when the liquid is strictly incompressible. This finding is expected to have very important implications in cavitation and boiling.

Entwicklung und Validierung der Steigbildmethode zur Differenzierung von ausgewählten Lebensmitteln aus verschiedenen Anbausystemen und Verarbeitungsprozessen

Zusammenfassung (deutsch) Seit den 1980iger Jahren wächst die Bedeutung der sog. Bildschaffenden Methoden für die Bestimmung der Qualität ökologischer Produkte. Zu diesen Methoden gehört die Biokristallisation, Steigbild und Rundfilter-Chromatographie. Die Ergebnisse dieser Methoden sind Bilder, die anhand definierter Kriterien ausgewertet werden. Bei der Biokristallisation sind es mehr oder weniger geordnete Kristallisationen auf einer Glasplatte, bei dem Steigbild zweidimensionale Strukturen auf Chromatographiepapier. In der Vergangenheit wurden die Bilder von Spezialisten ausgewertet, die nach einer längeren Schulung produktspezifische Kriterien entwickelt hatten. Im Gegensatz zur Dünnschicht-Chromatographie, wo der einzelne Stoff von der Matrix separiert wird, ist das Ziel beim Steigbild, Strukturen der möglichst ganzen Probe zu erzeugen. Die Methode wurde von Kolisko in den 1929iger Jahren entwickelt, wobei eine Kombination aus Chromatographieprozess und Metallkomplexreaktionen genutzt wurde. Die Firma WALA entwickelte die Methode für die Kontrolle ihrer Produkte und setze Silbernitrat und Eisensulfat ein. Bisher wurde die Methode qualitativ beschreibend ausgewertet, wobei einzelne Bildelemente und deren Interaktion beschrieben wurden. Deshalb musste für die vorliegende Arbeit Auswertungsmethoden entwickelt werden, mit denen auch eine statistische Bearbeitung der Ergebnisse möglich ist (nominale Unterscheidung von proben anhand der Bilder). Die Methode wurde bisher in einer Reihe von Studien eingesetzt (u.a. die Unterscheidung von Produktionsweisen). Obwohl die Bilder nur qualitativ ausgewertet wurden, konnten geschulte Prüfpersonen Proben aus verschiedenen Anbausystemen anhand der Bilder trennen. Die Ergebnisse wurden aber nicht so dokumentiert, dass sie den Erfordernissen internationaler Standardnormen für Laboratorien genügten. Deshalb mussten für diese Arbeit zunächst die Prozeduren dokumentiert und eine systematische Untersuchung zu den Einflussgrößen durchgeführt werden. Dazu wurde die visuelle Bildauswertung entwickelt und standardisiert. Die visuelle Bildauswertung basiert auf morphologischen Kriterien der Bilder von den untersuchten Weizen- und Möhrenproben. Ein Panel aus geschulten Personen entwickelte dann die Kriterien und legte sie anhand von Referenzbildern fest. Die Bilder der vorliegenden Arbeit wurden mit der einfach beschreibenden Prüfung ausgewertet, wie sie aus der sensorischen Prüfung von Lebensmitteln übernommen werden konnte. Mit geschulten und ungeschulten Prüfpersonen wurden Weizenproben und verschiedene Möhrensäfte mit der sog. Dreiecksprüfung ausgewertet (von ISO 4120). Alle Laborprozeduren wurden dokumentiert. Mit der Anwendung dieser Prozeduren wurden Vergleichsversuche mit Laboren in Dänemark und Holland (BRAD, LBI) durchgeführt. Die Ergebnisse waren sowohl für Weizen- als auch für Möhrenproben vergleichbar, wobei alle drei Labore zwischen jeweils zwei Proben unterscheiden konnten. Die systematische Untersuchung zu den Einflussgrößen zeigte, dass das Unterscheidungsvermögen der Methode vor allem von den klimatischen Bedingungen während der Steigphasen beeinflusst wird. Auch die Präkonditionierung der Papiere hat einen großen Einfluss, während die Wasserqualität (ultra-filtriert, de-ionisiert, destilliert) eine untergeordnete Bedeutung hat. Für Weizen- und Möhrenproben wurde sowohl die Wiederholbarkeit als auch die Reproduzierbarkeit getestet. Die Unterschiede in den Bildern der verschiedenen Proben waren dabei immer größer als die Variation durch Proben- und Bildwiederholung und das Labor. Die so charakterisierte Methode wurde auf kodierte Proben von definierten Feldversuchen und auf Marktproben (Paarvergleich von Anbausystemen ökologisch und konventionell) angewandt, wobei als Ergebnis mehr als 90% der Proben mit der einfach beschreibenden Prüfung anhand der Bilder unterschieden werden konnten. Die Auswertung mit der Dreiecksprüfung zeigte, dass sowohl Sorten und Verarbeitungsschritte (Saft) als auch Anbauweisen signifikant getrennt wurden. Darüber hinaus wurde die Methode auch erfolgreich auf Apfelproben angewandt. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob sich das Potential der Methode, verschiedene Fragen wie die Authentizitätsprüfung von Lebensmitteln verifizieren lassen.

Über capillar-analyse und ihre verschiedenen anwendungen sowie über das emporsteigen der farbstoffe in den pflanzen ...

"Beilagen..." (1 p.l., 78, [1] p.), issued in 1889 (Mülhausen i.E., Wenz & Peters) is bound with it .

Evaluation of capillaries with different inner coatings for DNA analysis using dilute polymer solutions by capillary electrophoresis

In this work three capillary columns, one with uncoated inner wall and two with covalently-bound internal coatings - poly(vinyl alcohol) (PVA) and poly(dimethylacrylamide) (PDMA) - both covalently covered - were used to separate DNA fragments and compared to DNA separation using replaceable polymer solutions. The separations were performed using hydroxyethylcellulose (HEC) (90-105 kDa) in concentrations ranging from 0.00 to 2.00% m/v. The results indicated that the separation efficiency was higher in the PVA capillary than in the PDMA in all evaluated concentrations of HEC. In addition, higher resolution was also observed in PVA-coated capillary since in PDMA the shape of the peaks was not reproducible when subsequent runs were performed. Contrary to what has previously been reported in the literature, no reasonable separation was possible in bare fused silica.

Sequential Injection Analysis (SIA) for Arsenic Speciation by Capillary Electrophoresis Hyphenated to Inductively Coupled Plasma Sector Field Mass Spectrometry (CE-ICP-SFMS)

Sequential injection analysis (SIA) is proposed for managing microvolumes of sample and arsenic species solutions for speciation analysis by capillary electrophoresis focusing on the reduction of hazardous waste residues. An electronically controlled hydrodynamic injector was projected to introduce microvolumes of solutions prepared by SIA into the CE capillary with precision better than 2%. The determination of arsenite, arsenate, monomethylarsonic acid, dimethylarsinic acid, and arsenobetaine was performed from 50 mu L volumes of lyophilized urine and extract of shrimp with the system hyphenated to inductively coupled plasma mass spectrometry (CE-ICP-SFMS).

New insights in carbohydrate-deficient transferrin analysis with capillary electrophoresis-mass spectrometry

Capillary zone electrophoresis (CZE) with UV detection has been widely used for the determination of carbohydrate-deficient transferrin (CDT), an indirect marker of the chronic alcohol consumption (≥60-80g/day). A commercially available method (CEofix? CDT kit), containing a bilayer anionic coating, allows for the analysis of CDT with a high resolution between transferrin (Tf) glycoforms with reduced protein adsorption onto the capillary wall. Although widely used in routine analysis, this procedure presents some limitations in terms of selectivity and sensitivity which may be overcome with mass spectrometry (MS). However, the available method is not MS-compatible due to the non-volatile coating as well as the phosphate and borate buffers present in the background electrolyte (BGE). This study firstly consisted in developing MS-compatible separation conditions, i.e., coating and BGE compositions. Numerous cationic, neutral, and anionic coatings were evaluated in combination with BGEs covering a broad range of pH values. A bilayer coating composed of a cationic layer of 10% polybrene (m/v) and an anionic layer of 10% dextran sulfate (m/v) combined with a BGE composed of 20mM ammonium acetate at pH 8.5 provided the best results in terms of glycoforms' resolution, efficiency, adsorption reduction, migration times' repeatability, and coating stability. The method was then transferred to CZE-MS after investigations of the electrospray ionization (ESI) source, equipped with a sheath-flow interface, and the time-of-flight (TOF/MS) parameters. A successful MS detection of tetrasialo-Tf was obtained during infusion, while the experiments highlighted the challenges and issues encountered with intact glycoprotein analysis by CZE-ESI-MS.

Analysis of Markers for Recent Alcohol Consumption by Capillary Zone Electrophoresis and an Immunochemical Method

Le but de ce travail doctoral était le développement de méthodes analytiques pour la détermination dethyl glucuronide et dethyl sulfate. Ces deux substances sont des métabolites directs de lethanol qui peuvent être détectées pendant des heures jusqu'à des jours dans des fluides corporels, après que léthanol ait été complètement éliminé du corps humain. Ce sont donc des marqueurs de consommation récente d'alcool.La majorité des expériences ont été effectuées en utilisant l'électrophorèse capillaire. Il était envisagé de fournir des méthodes utilisables dans des laboratoires de routine. Des méthodes électrophorétiques ont été développées et optimisées pour la détermination dethyl sulfate dans le sérum et l'urine ainsi que pour lethyl glucuronide dans le sérum. Lethyl glucuronide urinaire a pu être déterminé par un immunoassay commerciale qui a en plus été adapté avec succès pour des échantillons de sérum. Avec toutes ces méthodes d'analyse il était possible d'observer les deux marqueurs de consommation d'alcool récente, même une consommation aussi basse qu'un verre de boissons alcooliques.Finalement, une étude englobant plus de 100 échantillons aété effectuée avec l'ambition de déterminer les valeurs de référence pour lethyl glucuronide dans le sérum et l'urine. De plus, la nécessité de normaliser les échantillons d'urine par rapport à la dilution a été investiguée. Grâce à cette étude des valeurs de cut-off et une base statistique pour l'interprétation probabiliste ont pu être proposées.

Graphitized carbon black in quartz tubes for the sampling of indoor air nicotine and analysis by microwave thermal desorption-capillary gas chromatography

Nicotine in a smoky indoor air environment can be determined using graphitized carbon black as a solid sorbent in quartz tubes. The temperature stability, high purity, and heat absorption characteristics of the sorbent, as well as the permeability of the quartz tubes to microwaves, enable the thermal desorption by means of microwaves after active sampling. Permeation and dynamic dilution procedures for the generation of nicotine in the vapor phase at low and high concentrations are used to evaluate the performances of the sampler. Tube preparation is described and the microwave desorption temperature is measured. Breakthrough volume is determined to allow sampling at 0.1-1 L/min for definite periods of time. The procedure is tested for the determination of gas and paticulate phase nicotine in sidestream smoke produced in an experimental chamber.

Capillary thermal desorption unit for near real-time analysis of VOCs at sub-trace levels. Application to the analysis of environmental air contamination and breath samples

A capillary microtrap thermal desorption module is developed for near real-time analysis of volatile organic compounds (VOCs) at sub-ppbv levels in air samples. The device allows the direct injection of the thermally desorbed VOCs into a chromatographic column. It does not use a second cryotrap to focalize the adsorbed compounds before entering the separation column so reducing the formation of artifacts. The connection of the microtrap to a GC–MS allows the quantitative determination of VOCs in less than 40 min with detection limits of between 5 and 10 pptv (25 °C and 760 mmHg), which correspond to 19–43 ng m−3, using sampling volumes of 775 cm3. The microtrap is applied to the analysis of environmental air contamination in different laboratories of our faculty. The results obtained indicate that most volatile compounds are easily diffused through the air and that they also may contaminate the surrounding areas when the habitual safety precautions (e.g., working under fume hoods) are used during the manipulation of solvents. The application of the microtrap to the analysis of VOCs in breath samples suggest that 2,5-dimethylfuran may be a strong indicator of a person's smoking status

Simultaneous analysis of saturated and unsaturated fatty acids present in pequi fruits by capillary electrophoresis

In the current study, an alternative method has been proposed for simultaneous analysis of palmitic, stearic, oleic, linoleic, and linolenic acids by capillary zone electrophoresis (CZE) using indirect detection. The background electrolyte (BGE) used for the analysis of these fatty acids (FAs) consisted of 15.0 mmol L−1 NaH2PO4/Na2HPO4 at pH 6.86, 4.0 mmol L−1 SDBS, 8.3 mmol L−1 Brij 35, 45% v/v acetonitrile (can), and 2.1% n-octanol. The FAs quantification of FAs was performed using a response factor approach, which provided a high analytical throughput for the real sample. The CZE method, which was applied successfully for the analysis of pequi pulp, has advantages such as short analysis time, absence of lipid fraction extraction and derivatization steps, and no significant difference in the 95% confidence intervals for FA quantification results, compared to the gas chromatography official method (AOCS Ce 1h-05).

Development and characterization of concentric capillary nebulizer used in inductively coupled plasma analysis /

A simple, low-cost concentric capillary nebulizer (CCN) was developed and evaluated for ICP spectrometry. The CCN could be operated at sample uptake rates of 0.050-1.00 ml min'^ and under oscillating and non-oscillating conditions. Aerosol characteristics for the CCN were studied using a laser Fraunhofter diffraction analyzer. Solvent transport efficiencies and transport rates, detection limits, and short- and long-term stabilities were evaluated for the CCN with a modified cyclonic spray chamber at different sample uptake rates. The Mg II (280.2nm)/l\/lg 1(285.2nm) ratio was used for matrix effect studies. Results were compared to those with conventional nebulizers, a cross-flow nebulizer with a Scott-type spray chamber, a GemCone nebulizer with a cyclonic spray chamber, and a Meinhard TR-30-K3 concentric nebulizer with a cyclonic spray chamber. Transport efficiencies of up to 57% were obtained for the CCN. For the elements tested, short- and long-term precisions and detection limits obtained with the CCN at 0.050-0.500 ml min'^ are similar to, or better than, those obtained on the same instrument using the conventional nebulizers (at 1.0 ml min'^). The depressive and enhancement effects of easily ionizable element Na, sulfuric acid, and dodecylamine surfactant on analyte signals with the CCN are similar to, or better than, those obtained with the conventional nebulizers. However, capillary clog was observed when the sample solution with high dissolved solids was nebulized for more than 40 min. The effects of data acquisition and data processing on detection limits were studied using inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry. The study examined the effects of different detection limit approaches, the effects of data integration modes, the effects of regression modes, the effects of the standard concentration range and the number of standards, the effects of sample uptake rate, and the effect of Integration time. All the experiments followed the same protocols. Three detection limit approaches were examined, lUPAC method, the residual standard deviation (RSD), and the signal-to-background ratio and relative standard deviation of the background (SBR-RSDB). The study demonstrated that the different approaches, the integration modes, the regression methods, and the sample uptake rates can have an effect on detection limits. The study also showed that the different approaches give different detection limits and some methods (for example, RSD) are susceptible to the quality of calibration curves. Multicomponents spectral fitting (MSF) gave the best results among these three integration modes, peak height, peak area, and MSF. Weighted least squares method showed the ability to obtain better quality calibration curves. Although an effect of the number of standards on detection limits was not observed, multiple standards are recommended because they provide more reliable calibration curves. An increase of sample uptake rate and integration time could improve detection limits. However, an improvement with increased integration time on detection limits was not observed because the auto integration mode was used.

Capillary electrophoresis characterisation of a rapid prototyped PMMA chip for particle analysis

Màster en Nanociència i Nanotecnologia

Recent advances in capillary electrophoresis methods for food analysis

This review article addresses recent advances in the analysis of foods and food components by capillary electrophoresis (CE). CE has found application to a number of important areas of food analysis, including quantitative chemical analysis of food additives, biochemical analysis of protein composition, and others. The speed, resolution and simplicity of CE, combined with low operating costs, make the technique an attractive option for the development of improved methods of food analysis for the new millennium.