Difusão multicomponente em sistemas biologicos : modelagem e simulação numerica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mauro, Maria Aparecida
Data de Publicação: 1998
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1586020
Resumo: Orientador: Florencia Cecilia Menegalli
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spelling Difusão multicomponente em sistemas biologicos : modelagem e simulação numericaDifusãoTransferência de massaSistemas biológicosModelagemDesidrataçãoOrientador: Florencia Cecilia MenegalliTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Estudou-se o comportamento no equilíbrio e a cinética da desidratação por imersão de tecidos vegetais, considerando-se o meio multicomponente, a estrutura multifásica da célula vegetal e suas variações durante o processo, bem como as propriedades termodinâmicas da água nas diferentes fases O comportamento do tecido vegetai em equilíbrio com soluções desidratantes foi bem representado através de imagens microscópicas, com as quais determinaram-se correlações que representam os volumes das diferentes fases da célula vegetal em função da concentração da água. Para tanto, aplicou-se um modelo que prediz quantitativamente a repartição de água no tecido (MARCOTTE & LeMAGUER, 1991), baseado em aproximações termodinâmicas, determinando-se os volumes das fases, os quais foram comparados com volumes determinados através das imagens microscópicas e também comparados com outros volumes calculados a partir de dados experimentais de concentrações e volumes globais no equilíbrio. Foi desenvolvido um modelo matemático de duas equações para processos de difusão transiente em tecidos biológicos, considerando a interferência entre a difusão dos diferentes componentes, além de descrever os coeficientes difusiorsais e o encolhimento volumétrico do material como funções da concentração. O tecido celular, um meio poroso a nível microscópico, foi tratado como um continuam, o que possibilitou descrever o fenômeno em termos de quantidades mensuráveis. A influência da configuração das interfaces a nível celular, e das propriedades físicas do meto sobre as mesmas, foi computada através de um problema à parte, o "closure" Para a aplicação do modelo, coletaram-se dados de perfis de concentração de água e sacarose em batata imersa em solução constituída pelas referidas espécies, determinando-se experimentalmente uma expressão de encolhimento em função da concentração. As equações de continuidade para água e sacarose ajustaram-se aos resultados experimentais, obtendo-se expressões para os coeficientes efetivos principais e cruzados das duas espécies, em função da concentração. Com a resolução numérica do problema "closure" para um modelo geométrico simplificado de estrutura celular, determinaram-se os coeficientes de difusão nas diferentes fases da célula, o que permitiu uma análise da influência relativa dos mesmos sobre o transporte de massaAbstract: The equilibrium behavior and the kinetics of osmotic dehydration of vegetable tissues were studied considering a rnulticomponent medium, the multiphase structure of vegetable cell and their changes during the process, and the thermodynamics properties of water at different phases. Microscopic images were able to represent in good agreement the behavior of vegetable tissue. With these images, expressions for the different phases of vegetable cell were determined as a function of water concentration, A model based in thermodynamic approach was applied, which predicts quantitatively the repartition of water in tissue (MARCOTTE & LeMAGUER, 1991), The phase volumes were determined and compared with those calculated by microscopic images and also with values calculated by experimental data of concentrations and total volumes at equilibrium. A two-equation mathematical model for transient diffusion processes was developed to formulate a theory of mass transfer in biological tissues which takes into account the interference between the fluxes, and diffusion coefficients and shrinkage of material as a function of concentration. The cellular tissue, a porous media, was treated as a continuum, to enable description of the phenomena in terms of measurable quantities. The effect of the microscopic configuration of the interfaces and physical properties of the medium on the interfaces was computed by a closure scheme. The spatial distribution of water and sucrose was determined for potato immersed in a concentrated aqueous solution of sucrose. An expression for shrinkage as a function of concentration was obtained. The equations of continuity were well fitted to experimental data of water and sucrose by using the effective diffusion coefficients - two straight and two cross coefficients. The numeric solutions of the closure scheme for a simplified geometrical model of the cellular system permitted to estimate the diffusion coefficients for the different phases of the cell, and to demonstrate the relative contributions of the different coefficients on the mass transportDoutoradoMestre em Engenharia de Alimentos[s.n.]Menegalli, Florência Cecília, 1944-2017Cabral, Fernando AntonioSobral, Paulo José do AmaralMori, MiltonNicoletti, Vania ReginaTavares, Débora de QueirozHubinger, Miriam DupasUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de AlimentosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de AlimentosUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMauro, Maria Aparecida19981998-06-16T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf266f. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1586020MAURO, Maria Aparecida. Difusão multicomponente em sistemas biologicos: modelagem e simulação numerica. 1998. 266f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1586020. Acesso em: 2 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/130054porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T02:45:52Zoai::130054Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T02:45:52Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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