Otimização da produção de álcool de mandioca

Este trabalho objetivou otimizar o processo de hidrólise do amido de mandioca com α-amilase de A. niger e obter o álcool deste xarope. Os ensaios foram realizados a pH 4,8; em que variaram-se a concentração do amido (entre 7-22 g.L-1) e a temperatura (entre 30-59,1 ºC). Durante a fermentação, usaram-se nos mostos 2,2 e 5% de amido de mandioca. Os resultados da hidrólise mostraram que o tempo ficou entre 20-200 minutos; a análise RSM mostrou que o rendimento diminuiu nas concentrações médias; e as condições ótimas foram encontradas entre 55-59,1 ºC e com a concentração entre 7,9-10 ou 20-22 g.L-1, em que se hidrolisou 80% do amido. A melhor condição de fermentação foi obtida para o mosto contendo 5% de amido. Sua composição final foi de 0,668 g.L-1 de ART, 0,572 g.L-1 e de AR, 3,71 ºGL. O rendimento alcoólico foi de 45%, demonstrando que este processo é uma alternativa eficiente à indústria sucroalcooleira.

Otimização do cultivo de Lasiodiplodia theobromae para obtenção de EPS e caracterização física e química dos polissacarídeos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelagem e otimização por metodologia de superfícies de resposta: um estudo em arames de aço SAE 9254 para molas automobilísticas

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Otimização dos parâmetros de maquinagem no processo de fresagem

Cada vez mais, os principais objetivos na indústria é a produção a baixo custo, com a máxima qualidade e com o tempo de fabrico o mais curto possível. Para atingir esta meta, a indústria recorre, frequentemente, às máquinas de comando numérico (CNC), uma vez que com esta tecnologia torna se capaz alcançar uma elevada precisão e um tempo de processamento mais baixo. As máquinas ferramentas CNC podem ser aplicadas em diferentes processos de maquinagem, tais como: torneamento, fresagem, furação, entre outros. De todos estes processos, o mais utilizado é a fresagem devido à sua versatilidade. Utiliza-se normalmente este processo para maquinar materiais metálicos como é o caso do aço e dos ferros fundidos. Neste trabalho, são analisados os efeitos da variação de quatro parâmetros no processo de fresagem (velocidade de corte, velocidade de avanço, penetração radial e penetração axial), individualmente e a interação entre alguns deles, na variação da rugosidade num aço endurecido (aço 12738). Para essa análise são utilizados dois métodos de otimização: o método de Taguchi e o método das superfícies. O primeiro método foi utilizado para diminuir o número de combinações possíveis e, consequentemente, o número de ensaios a realizar é denominado por método de Taguchi. O método das superfícies ou método das superfícies de resposta (RSM) foi utilizado com o intuito de comparar os resultados obtidos com o método de Taguchi, de acordo com alguns trabalhos referidos na bibliografia especializada, o RSM converge mais rapidamente para um valor ótimo. O método de Taguchi é muito conhecido no setor industrial onde é utilizado para o controlo de qualidade. Apresenta conceitos interessantes, tais como robustez e perda de qualidade, sendo bastante útil para identificar variações do sistema de produção, durante o processo industrial, quantificando a variação e permitindo eliminar os fatores indesejáveis. Com este método foi vi construída uma matriz ortogonal L16 e para cada parâmetro foram definidos dois níveis diferentes e realizados dezasseis ensaios. Após cada ensaio, faz-se a medição superficial da rugosidade da peça. Com base nos resultados obtidos das medições da rugosidade é feito um tratamento estatístico dos dados através da análise de variância (Anova) a fim de determinar a influência de cada um dos parâmetros na rugosidade superficial. Verificou-se que a rugosidade mínima medida foi de 1,05m. Neste estudo foi também determinada a contribuição de cada um dos parâmetros de maquinagem e a sua interação. A análise dos valores de “F-ratio” (Anova) revela que os fatores mais importantes são a profundidade de corte radial e da interação entre profundidade de corte radial e profundidade de corte axial para minimizar a rugosidade da superfície. Estes têm contribuições de cerca de 30% e 24%, respetivamente. Numa segunda etapa este mesmo estudo foi realizado pelo método das superfícies, a fim de comparar os resultados por estes dois métodos e verificar qual o melhor método de otimização para minimizar a rugosidade. A metodologia das superfícies de resposta é baseada num conjunto de técnicas matemáticas e estatísticas úteis para modelar e analisar problemas em que a resposta de interesse é influenciada por diversas variáveis e cujo objetivo é otimizar essa resposta. Para este método apenas foram realizados cinco ensaios, ao contrário de Taguchi, uma vez que apenas em cinco ensaios consegue-se valores de rugosidade mais baixos do que a média da rugosidade no método de Taguchi. O valor mais baixo por este método foi de 1,03μm. Assim, conclui-se que RSM é um método de otimização mais adequado do que Taguchi para os ensaios realizados. Foram obtidos melhores resultados num menor número de ensaios, o que implica menos desgaste da ferramenta, menor tempo de processamento e uma redução significativa do material utilizado.

Otimização do processo de extração e isolamento do antimalárico artemisinina a partir de Artemisia annua L.

Malaria is still one of the major diseases in the world, causing physical and economic problems in tropical regions. Artemisinin (Qinghaosu), a natural compound identified in Artemisia annua L. , is an effective drug mainly against cerebral malaria. The action of this drug is immediate and parasitaemia in the treatment of drug-resistant malaria is rapidily reduced, justifying the industrial production of artemisinin. This article focuses on the industrial production of this potent antimalarial drug, including strategies for enhancing yield using inexpensive and easy steps.

Otimização das condições de produção de ésteres etílicos a partir de óleo de peixe com elevado teor de ácidos graxos ômega-3

The production of ethyl esters by alcoholysis is an alternative for splitting triacylglycerols due to the possibility of using low temperatures, which results in oxidative protection of the polyunsaturated fatty acids. Ethyl esters produced under mild conditions of temperature could be used as substrate for obtaining structured lipids. The reaction parameters of production of ethyl esters from fish oil with high content of omega-3 fatty acids by alcoholysis were optimized using response surface methodology. An experimental design (2³) (with levels +1 and -1, six axial points with levels -alpha and +alpha and three central points) was applied. The variables investigated were concentration of catalyst, amount of ethyl alcohol and temperature. Ethyl ester conversion was monitored by high performance size exclusion chromatography (HPSEC) and the best result obtained was 95% conversion rate. The optimal conditions were 40 °C, 1% of NaOH and 36% of ethanol.

Otimização das condições de extração de saponinas em Ampelozizyphus amazonicus usando planejamento experimental e metodologia de superfície de resposta

This works describes the use of experimental design and surface response methodology for optimization of saponin extraction from Ampelozizyphus amazonicus. For this purpose, a method employing extraction based on maceration assisted by ultrasound technique was utilized. The following factors were studied: extraction length of time and solvent composition. The total saponin was determined by using a gravimetric method and the results expressed by their relative proportion to total crude extract. For the specific condition, 60% hydro-alcoholic solution and 18 minutes extraction length of time has shown the best results. This method can be useful for extraction of substances with biological importance

Modelo dinâmico de simulação e otimização da força normal de reação do solo para um mecanismo de corte basal

The physical model was based on the method of Newton-Euler. The model was developed by using the scientific computer program Mathematica®. Several simulations where tried varying the progress speeds (0.69; 1.12; 1.48; 1.82 and 2.12 m s-1); soil profiles (sinoidal, ascending and descending ramp) and height of the profile (0.025 and 0.05 m) to obtain the normal force of soil reaction. After the initial simulations, the mechanism was optimized using the scientific computer program Matlab® having as criterion (function-objective) the minimization of the normal force of reaction of the profile (FN). The project variables were the lengths of the bars (L1y, L2, l3 and L4), height of the operation (L7), the initial length of the spring (Lmo) and the elastic constant of the spring (k t). The lack of robustness of the mechanism in relation to the variable height of the operation was outlined by using a spring with low rigidity and large length. The results demonstrated that the mechanism optimized showed better flotation performance in relation to the initial mechanism.

Projeto de um cortador de base para colhedora de cana-de-açúcar utilizando otimização matemática

A base-cutter represented for a mechanism of four bars, was developed using the Autocad program. The normal force of reaction of the profile in the contact point was determined through the dynamic analysis. The equations of dynamic balance were based on the laws of Newton-Euler. The linkage was subject to an optimization technique that considered the peak value of soil reaction force as the objective function to be minimized while the link lengths and the spring constant varied through a specified range. The Algorithm of Sequential Quadratic Programming-SQP was implemented of the program computational Matlab. Results were very encouraging; the maximum value of the normal reaction force was reduced from 4,250.33 to 237.13 N, making the floating process much less disturbing to the soil and the sugarcane rate. Later, others variables had been incorporated the mechanism optimized and new otimization process was implemented .

Otimização da eficiência de limpeza em equipamento de beneficiamento de tomate de mesa

The post-harvesting cleaning process in fresh market tomatoes production is essential to the consumer acceptance, since the degree of dirtiness of the fruits is directly related to its quality. However, the washing stage of the cleaning process of commercial packinghouse demands an excessive water volume, bringing serious environmental concerns. The objective of this work was to compare the cleaning efficiency in two cleaning systems through the evaluation of different operational conditions of the cleaning process, related with the brush rotation, water flow and fruit standing time under the system. It was compared the conventional system utilized in commercial equipment with a system using commercial sprays. The results showed that the cleaning efficiency was not directly related to the water volume used, but to the water pressure, standing time and brushes rotation. Therefore, the use of commercial sprays can bring benefits to the cleaning efficiency, increasing it up to 13%, and to the environmental, decreasing water consumption.

Otimização do descascamento químico de raízes do yacon (Polymnia sonchifolia Poepp.)

A full factorial design 2³ was used to evaluate the effect of process variables in chemical peeling of yacon roots, cultivated in Curitiba, State of Paraná. Eleven treatments, with three central points, were done in which they had been evaluated at three different levels of sodium hydroxide solution, % (g/100 mL) [6, 10, 14], temperature of the same solution, °C [70, 80, 90], and residence time in the sodium hydroxide solution, minutes [2, 4, 6]. All the studied variables had affected significantly (p<0.05) the yield of yacon roots subjected to chemical peeling. The variable that most affected the yield was the time of permanence in the sodium hydroxide solution. The mathematical model obtained for the yield (%) was good with R² aj = 0.8497, and non significant lack of fit (p=0.9312).Therefore, the model can be used for predictive purposes. In the central point a satisfactory yield (84% to 87%) with a high percentage of removed peel was obtained (96% to 98%) indicating that the treatment with 10% of sodium hydroxide solution, temperature of 80º C per 4 minutes can be used in the chemical peeling of yacon roots.

Modelo de programação linear para otimização econômica do projeto de irrigação Baixo Acaraú - CE

The present work had as objective uses a model of lineal programming algorithm to optimize the use of the water in the District of Irrigation Baixo Acarau-CE proposing the best combination of crop types and areas established of 8,0 ha. The model aim maximize the net benefit of small farmer, incorporating the constraints in water and land availability, and constraints on the market. Considering crop types and the constraints, the study lead to the following conclusions: 1. The water availability in the District was not a limiting resources, while all available land was assigned in six of the seven cultivation plans analyzed. Furthermore, water availability was a restrictive factor as compared with land only when its availability was made to reduce to 60% of its actual value; 2. The combination of soursop and melon plants was the one that presented the largest net benefit, corresponding to R$ 5,250.00/ha/yr. The planting area for each crop made up to 50% of the area of the plot; 3. The plan that suggests the substitution of the cultivation of the soursop, since a decrease in annual net revenue of 5.87%. However, the plan that contemplates the simultaneous substitution of both soursop and melon produced the lowest liquid revenue, with reduction of 33.8%.

Estudo de variabilidade e otimização do circuito de moagem SAG da Usina do Sossego

Sossego was the first Vale SAG mill operation to process copper-gold ore. It is located in the State of Para, southeastern Amazon region of Brazil. In the first three years of continuous operation, Vale investigated different alternatives for improving the circuit`s performance by investigating operating conditions, mainly focusing on the SAG mill. It was decided to further assess the performance of the comminution circuit as a function of ore characteristics. A comprehensive ore characterization program was then conducted, together with the calibration of mathematical models on the basis of surveys carried out at the industrial circuit. The simulator was then used to predict the throughput associated to each ore type, as well as to establish the optimized circuit configuration and tailored operating conditions. This paper describes in detail the main aspects of optimizing the industrial circuit performance, as well as the successful method for predicting the production as a function of ore characteristics and circuit configuration.

Otimização do layout de marcenarias no sul do espírito santo baseado em parâmetros ergonômicos e de produtividade

Este estudo foi realizado em três marcenarias no sul do Estado do Espírito Santo, com o objetivo de analisar o layout e propor mudanças que otimizem o funcionamento harmônico entre o local de trabalho e o trabalhador, considerando-se fatores ergonômicos, fluxo de produção e produtividade. A coleta de dados foi feita analisando-se as condições do ambiente de trabalho (clima, ruído, iluminação) e aplicando uma entrevista para avaliar as condições gerais e de segurança no trabalho. O layout foi avaliado por medições, observação da sequência de trabalho nas máquinas e aplicação do software AutoCAD 2000. Os resultados indicaram que o Índice de Bulbo Úmido e o Termômetro de Globo estavam de acordo com a Norma Regulamentadora nº 15 (atividade moderada), sendo de 26,38 ºC, em média. Os níveis médios de ruído foram de 87,48 dB (A), acima do permitido para uma jornada de 8 h diárias (NR 15). A luminosidade média, encontrada em duas marcenarias, ficou acima da faixa de iluminação mínima recomendada para esse trabalho de maquinarias (NBR 5413/92). Todas as marcenarias tinham disposição desordenada do maquinário em razão da sequência lógica de trabalho, presença de pilastras e resíduos na área útil e de passagem, piso desnivelado, falta de rampas para acesso aos galpões, manutenção de máquinas e equipamentos de forma incorreta, falhas no telhado e ausência de bancadas para facilitar a adoção de uma melhor postura durante o manuseio das peças.

Otimização de um protocolo para micropropagação da oliveira Ascolano 315

O objetivo foi induzir a multiplicação em explantes de oliveira. Para tanto, foram utilizados segmentos nodais de aproximadamente 2 cm, sem folhas, oriundos de plântulas da variedade Ascolano 315 mantidas in vitro. Os segmentos foram excisados e inoculados em tubos de ensaio contendo 15 mL do meio de cultura Olive Medium (OM) suplementado com 2 g L-1 de carvão ativado, quatro concentrações de 6-benzilaminopurina (BAP) e quatro concentrações de água de coco verde, solidificado com 5,5 g L-1 de ágar e pH ajustado para 5,8 antes da autoclavagem. O meio de cultura foi autoclavado a 121 ºC e 1 atm durante 20 minutos. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4 x 4. Durante 70 dias, os explantes foram mantidos em sala de crescimento a 25 ± 1ºC, intensidade luminosa de 32 ì mol m-2 s-1 e fotoperíodo de 16 horas. O meio de cultura OM adicionado de 1,0 mg L-1 de BAP e 100 mL L-1 de água de coco proporcionou maior comprimento e biomassa fresca da parte aérea. Maior número de raízes foi obtido com 0,5 mg L-1 de BAP associado a 25 mL L-1 de água de coco. O aumento da concentração de BAP e da dose de água de coco incrementa a biomassa dos calos formados.