Modelagem matemática e determinação das propriedades termodinâmicas do café (Coffea arabica L.) durante o processo de secagem

A secagem de produtos agrícolas é largamente utilizada no mundo para o controle e a manutenção da qualidade dos produtos agrícolas. O objetivo do presente trabalho foi modelar o processo de secagem e obter os parâmetros termodinâmicos de frutos de café (Coffea Arabica L.), cultivar Catuaí Amarelo, para três diferentes condições de temperatura e umidade relativa (35 ºC e 32,1%; 45 ºC e 15,7%; e 55 ºC e 10,2%). Foram utilizados frutos de café colhidos manualmente com teor inicial de água de 1,25 (b.s.) e submetidos à secagem até atingirem o teor médio de 0,13 (b.s). Seis modelos matemáticos usualmente utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas foram ajustados aos dados experimentais. A segunda lei de Fick foi utilizada para obter os coeficientes de difusão dos frutos de café por meio da cinética da secagem. A energia de ativação para a secagem dos frutos de café, bem como a entropia, entalpia e energia livre de Gibbs, foram obtidas. O modelo de Midili modificado foi o que melhor representou o fenômeno de secagem de frutos de café. Os valores do coeficiente de difusão obtidos foram 2,99 x 10-11, 2,39 x 10-11 e 5,98 x 10-11 m² s-1 para as temperaturas de 35, 45 e 55 ºC, respectivamente. A entalpia diminuiu com o aumento da temperatura do ar de secagem, bem como a entropia. A energia livre de Gibbs aumentou com o aumento da temperatura.

Modelagem matemática para a descrição do processo de secagem do feijão (Phaseolus vulgaris L.) em camadas delgadas

O objetivo do presente trabalho foi a obtenção e a avaliação das curvas de secagem do feijão (Phaseolus vulgaris L.) e ajustar diferentes modelos matemáticos aos valores experimentais do teor de água para diversas condições do ar. Foram utilizados grãos de feijão colhidos com teor de água de 0,92 (b.s.) e submetidos à secagem até o teor 0,14 (b.s.) sob condições controladas de temperatura (35; 45 e 55 °C) e umidade relativa do ar de secagem de 40 ± 2%. Aos dados experimentais, foram ajustados 12 modelos matemáticos citados na literatura específica e utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas. Pelos resultados obtidos e baseando-se em parâmetros estatísticos, pode-se concluir que metade dos modelos testados representa bem o fenômeno de secagem do feijão. Dentre esses, o modelo clássico de Page foi selecionado, pela sua simplicidade e pelo seu uso disseminado no meio científico, para descrever a cinética de secagem dos produtos vegetais. A relação entre a constante de secagem k desse modelo e a temperatura do ar pode ser descrita pela relação de Arrhenius, apresentando energia de ativação de 10,08 kJ mol-1.

Modelagem matemática e difusividade efetiva das sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas L.) durante a secagem

O presente trabalho teve o objetivo de ajustar diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais da secagem de sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas L.), bem como determinar o coeficiente de difusão efetivo e obter a energia de ativação para a faixa de temperatura utilizada. As sementes de pinhão-manso com teor de água de 0,67 (decimal b.s.) passaram por um período de pré-secagem em ambiente natural para reduzir e homogeneizar o teor de água para 0,30 (decimal b.s.). Em seguida, a secagem foi realizada em secador experimental mantendo-se as temperaturas controladas de 30; 40; 50; 60 e 70 ± 1 ºC e umidades relativas de 55,98; 41,44; 35,35; 26,21 e 13,37 ± 3%, respectivamente. Aos dados experimentais foram ajustados onze modelos matemáticos utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas. Conclui-se que, dentre os modelos analisados, Page e Henderson e Pabis Modificado apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais, sendo o modelo de Page selecionado para a descrição das curvas de secagem do pinhão-manso devido a sua simplicidade; o coeficiente de difusão efetiva aumenta com a elevação da temperatura, apresentando magnitudes entre 3,93x10-10 e 9,19x10-10 m² s-1 para o intervalo de temperatura de 30 a 70 ºC, respectivamente; e a energia de ativação para a difusão líquida do pinhão-manso durante a secagem foi de 15,781 kJ mol-1.

Estudo e modelagem da cinética de desidratação osmótica do mamão formosa (Carica papaya L.)

O presente trabalho teve como objetivo o estudo da cinética e modelagem do processo de desidratação osmótica de cubos de mamão Formosa (Carica papaya L.), assim como da qualidade do produto final. O tratamento osmótico foi conduzido a 30ºC, com agitação de 110rpm, utilizando-se dois tipos de soluções de sacarose 70ºBrix: a primeira contendo lactato de sódio 2,4% p/p e ácido láctico 0,1M e a segunda com lactato de sódio 2,4% p/p e ácido cítrico 0,1M. O estudo da cinética de desidratação osmótica mostrou que a solução contendo ácido cítrico apresentou valor de perda de água (WL), ao final de 48 horas de processo, ligeiramente superior ao encontrado para a solução contendo ácido láctico. Comportamento contrário ocorreu para o ganho de sólidos (SG). O ajuste dos dados experimentais foi realizado através do modelo difusional para geometria cúbica, sem considerar encolhimento durante o processo e um modelo empírico de dois parâmetros. Os coeficientes de difusividade efetiva de água (Def) variaram de 1,27 a 5,03 x 10-10 m²/s. A qualidade da fruta após processamento foi avaliada através de análises de vitamina C, carotenóides totais, acidez e pH.

Modelagem das radiações global, difusa e fotossinteticamente ativa em ambiente protegido e suas relações com o crescimento e produtividade da cultura de pimentão (Capsicum annuum L.)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise dos indicadores biométricos e nutricionais da cultura da alface (Lactuca sativa L.) irrigada com água tratada magneticamente utilizando modelagem fuzzy

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Utilização da modelagem sistêmica para analisar o efeito da variação climática no parâmetro produtividade da água na laranja Natal (Citrus sinensis L. Osbeck) no Estado de São Paulo

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Parametrização do transporte dispersivo de solutos em solos estruturados: heterogeneidade do meio, percurso de transporte e modelagem

O transporte dispersivo de solutos no solo é parametrizado por meio de equações difusivas e de modelos que partem da existência de uma relação de causalidade entre as características físicas do meio poroso, da sua condição de umidade e da manifestação macroscópica do processo nele ocorrente. A validade dessa proposição, como critério na elaboração de modelos dos processos que governam o transporte de solutos no solo, é discutida heuristicamente. Com base em índices obtidos a partir de uma análise de momentos de curvas de avanço (BTCs), é possível avaliar objetivamente o vínculo que as características do sistema estabelecem com o atendimento do pressuposto do equilíbrio local e, assim, com o sucesso ou não da adoção de uma abordagem de modelagem. Assim, BTCs assimétricas nada mais são do que a manifestação macroscópica de um processo incompleto, e o alcance de uma distribuição simétrica da concentração de solutos só pode ser garantido com a adoção de um "comprimento mínimo de mistura".

Avaliação de fatores edafoclimáticos e do manejo na produção de cafeeiros (Coffea arabica L.) no Oeste Paulista

Atributos do clima, solo e manejo foram caracterizados em 10 lavouras comerciais de café, estabelecidas na região oeste do estado de São Paulo, nos municípios de Sagres, Pompéia, Iacri, Bastos, Herculândia, Marília, Vera Cruz, Garça e Gália. Os objetivos foram identificar os principais fatores limitantes à cultura e estabelecer um modelo multivariado simples para explicar as produções observadas entre 1984 e 1989. Foram analisados, por correlação simples, mais de 2.000 atributos em relação às produções finais. Os atributos que apresentaram significância a 5% de probalidade pelo teste t de Student foram combinados em sucessivas análises de regressão múltipla. Três equações, com quatorze, cinco e seis variáveis preditoras, foram selecionadas, com graus de explicação da produção observada da ordem de 77, 73 e 75%, respectivamente. Quatro variáveis foram comuns aos três modelos: produção do ano anterior, idade da lavoura, temperatura mínima absoluta média na época do abotoamento e florescimento e soma dos teores de silte e argila nos horizontes subsuperficiais. Outras variáveis selecionadas foram: precipitação na época do abotoamento e florescimento; precipitação na época da maturação e colheita; densidade do solo e água disponível junto à cova (camada de 20-40 cm); macroporosidade na rodagem de máquinas (camada de 0-20 cm); adubação nitrogenada; pH em água e fósforo, ambos na área adubada (camada de 20-40 cm); teor de cálcio trocável e relação Mg:K trocáveis, ambos na área adubada (camada de 0-20 cm). A análise dos dados de produção no período de seis anos mostrou que as lavouras encontravam-se em processo de depauperamento, com declínio da produtividade da ordem de 400 kg ha-1 ano-1. As áreas necessitavam de melhoria da calagem, fosfatagem em profundidade, restabelecimento dos níveis de magnésio no solo e adubação mineral equilibrada. Também ficou evidenciada a necessidade de ser evitada a instalação da lavoura em áreas de acúmulo de ar frio no inverno ou solos com acentuado gradiente textural.

Modelagem da recomendação de corretivos e fertilizantes para a cultura da soja

A recomendação de adubação para as culturas agrícolas, no Brasil, é feita com base em tabelas que relacionam a classe de disponibilidade do nutriente no solo com a dose a ser aplicada. Este trabalho apresenta uma alternativa para recomendar corretivos e fertilizantes para a cultura da soja, o SIRSo (sistema de recomendação de corretivos e fertilizantes para a cultura da soja). O princípio desse sistema é o balanço nutricional, ou seja, a recomendação se faz a partir da diferença entre o requerimento de nutrientes pela planta e o suprimento de nutrientes pelo solo, por resíduos orgânicos, por fertilizantes e pela calagem. O sistema considera ainda o fator sustentabilidade, visando manter uma quantidade de nutriente no solo capaz de garantir produtividade mínima em cultivos subseqüentes. Para recomendar calagem, o sistema considera dois métodos: a neutralização do Al3+ e a elevação dos teores de Ca2+ + Mg2+, ou a saturação por bases. O requerimento de nutrientes varia com a produtividade esperada de grãos, com as características do solo e com a taxa de recuperação pela planta do nutriente aplicado ao solo. O suprimento pelo solo depende da disponibilidade do nutriente, estimada a partir da análise de solo e da taxa de recuperação pelo extrator do nutriente aplicado. As comparações entre as recomendações geradas pelo SIRSo e aquelas oriundas das tabelas em uso no País mostram, em geral, que o SIRSo recomenda maior quantidade de nutrientes, principalmente de P e K quando consideradas as maiores produtividades, fato confirmado pela análise de sensibilidade, que mostrou grande variação da dose a ser recomendada desses nutrientes com a produtividade de grãos. Esse fato pode ser considerado como vantagem do SIRSo em relação às tabelas, muitas das quais apresentam pouca ou nenhuma variabilidade das doses em relação à produtividade.

Introdução a modelagem molecular de fármacos no curso experimental de química farmacêutica

Molecular Modeling is an important tool in drug design and it is very useful to predict biological activity from a library of compounds. A wide variety of computer programs and methods have been developed to visualize the tridimensional geometry and calculate physical properties of drugs. In this work, we describe a practical approach of molecular modeling as a powerful tool to study structure-activity relationships of drugs, including some antibacterials, hormones, cholinergic and adrenergic agents. At first, the students learn how to draw 3D structures and use them to perform conformational and molecular analysis. Thus, they compare drugs with similar pharmacological activity by superimposing one structure on the top of another and evaluate the geometry and physical properties.

Síntese, avaliação biológica e modelagem molecular de arilfuranos como inibidores da enzima tripanotiona redutase

Trypanosoma cruzi is a protozoan parasite that causes a severe disease (Chagas'disease) in Central and South America. The currently available chemotherapeutic agents against this disease are still inadequate. The enzyme trypanothione reductase (TR) is considered a validated molecular target for the development of new drugs against this parasite. In this regard, a series of arylfurans based on 2,5-bis-(4-acetamidophenyl)furan was synthesized and tested for their in vitro inhibitory activity against TR. Molecular modeling studies of putative enzyme-inhibitor complexes revealed a possible mechanism of interaction. From synthesized compounds, a benzylaminofuran derivative was found to be more active than the lead compound.

Termocromismo em soluções de alcóxidos de Vanádio(IV): uma abordagem pela modelagem molecular

The thermochromic behavior exhibited by vanadium(IV) alkoxides, [V2(μ-OPr i)2(OPr i) 6] and [V2(μ-ONep)2(ONep)6 ], OPr i = isopropoxide and ONep = neopentoxide, was studied by molecular modeling using DFT, TDDFT and INDO/S methods. The vibrational and electronic spectra calculated for [V2(μ-OPr i)2(OPr i) 6] were very similar to the experimental data registered for crystalline samples of the complex and for its solutions at low temperature (< 210 K), while spectra recorded at high temperature (> 315 K) were compatible with those calculated for the monomeric form, [V(OPr i)4]. These results consistently point to a monomer/dimer equilibrium as an explanation for the solution thermochromism of {V(OPr i)4}n. In spite of the structural similarity between [V2(μ-ONep)2(ONep)6 ] and [V2(μ-OPr i)2(OPr i) 6] in the solid state, the thermochromic behavior of the former could not be explained by the same model, and the possibility of tetranuclear aggregation at low temperatures was also investigated.

Modelagem da distribuição diamétrica em povoamentos de eucalipto submetidos a desbaste utilizando autômatos celulares

Este estudo apresenta um modelo de distribuição diamétrica baseado em um modelo de Autômatos celulares (AC) unidimensionais e redes neurais artificiais (RNA) para a simulação de desbaste. Cada célula do AC proposto representa uma classe de dap, sendo o estado futuro previsto em função do estado atual dessa célula, do estado de suas quatro células vizinhas e de sua idade atual e futura. Como regra de evolução, utilizou-se uma RNA. A exatidão foi avaliada empregando-se o procedimento estatístico L relação entre frequências observada e estimada e realismo biológico do modelo construído. Entre as redes treinadas, foram selecionadas as 10 que representavam a evolução da distribuição diamétrica com maior exatidão. Entre essas 10 RNA, sete apresentaram valores estimados estatisticamente iguais aos observados (p>0,01). O enfoque de modelagem proposto permite estimar distribuições diamétricas futuras com exatidão.

Modelagem da dinâmica do potássio no solo sob irrigação por gotejamento: validação do modelo

A compreensão do transporte simultâneo de água e solutos a partir de uma fonte pontual permite desenvolver estratégias eficientes na fertirrigação, sendo importante no dimensionamento, operação e manejo de sistemas de irrigação localizada. Assim, o presente trabalho teve como objetivo apresentar a validação de modelo matemático desenvolvido para simular o deslocamento simultâneo de água e potássio na irrigação por gotejamento. O desenvolvimento do modelo baseou-se na resolução numérica de equações diferenciais parciais de segunda ordem, aplicadas à fonte puntiforme sob fluxo transiente de água e solutos. O experimento de validação foi conduzido no Departamento de Engenharia Rural da ESALQ/USP. O solo utilizado foi um Latossolo Vermelho, fase arenosa, série "Sertãozinho", no qual foi aplicada uma solução de cloreto de potássio com concentração de 500 mg L-1 de K, com vazão de 3 L h-1, durante 2 h. Os tempos de amostragem foram 24; 48 e 72 h após o início da irrigação. Observou-se que houve bom ajuste nos valores da distribuição conjunta de água e potássio no bulbo quando foram comparados os dados simulados pelo modelo e os obtidos experimentalmente. A distribuição do potássio ficou limitada às camadas mais internas do bulbo, mostrando que o deslocamento do cátion foi retardado ao interagir com a matriz do solo.