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Modelagem matemática da evolução do fenótipo indutor de sincício na infecção HIV-1/AIDS; Mathematical modeling of the syncytium-inducing phenotype evolution in HIV-1/AIDS Pathogenesis

JOLY, Marcel; PINTO, José Maurício
Fonte: Associação Brasileira de Pós -Graduação em Saúde Coletiva Publicador: Associação Brasileira de Pós -Graduação em Saúde Coletiva
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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66.26%
É proposta e discutida neste trabalho a modelagem matemática do processo de geração de variantes do vírus da imunodeficiência humana do tipo 1 que apresentam o fenótipo indutor de sincício durante as fases assintomática e AIDS clínica. Tais variantes podem fazer uso de CXCR4 exclusivamente (variantes X4) ou não (variantes R5X4 ou dual-trópicas). A base experimental de Shankarappa et al. (J Virol 1999; 73(2): 10489-502) é empregada como referência para derivação e calibração paramétrica de modelos fenomenológicos. Neste artigo, diferentes modelos matemáticos de evolução fenotípica do HIV-1, em termos da habilidade retroviral de induzir a formação de sincício, são propostos, testados e discutidos. Melhor aderência a resultados experimentais é verificada quando é considerada a reversibilidade entre fenótipos SI e NSI. Em adição, maior alinhamento à dinâmica in-vivo é observada se funções dependentes do tempo são admitidas para modelar a taxa de mutação entre variantes R5, R5X4 e X4 do HIV-1.; The mathematical modeling of the process of generation of HIV-1 strains that present the syncytium-inducing phenotype during the asymptomatic and clinical AIDS phases is proposed and discussed in this paper. These strains may utilize exclusively CXCR4 (X4 strains) or not (R5X4 strains or dual-tropic). The experimental basis of Shankarappa et al. (J Virol 1999; 73(2): 10489-502...

Integrated analysis of cooling water systems: Modeling and experimental validation

CORTINOVIS, Giorgia F.; RIBEIRO, Marcelo T.; PAIVA, Jose L.; SONG, Tah W.; PINTO, Jose M.
Fonte: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD Publicador: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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56.21%
Cooling towers are widely used in many industrial and utility plants as a cooling medium, whose thermal performance is of vital importance. Despite the wide interest in cooling tower design, rating and its importance in energy conservation, there are few investigations concerning the integrated analysis of cooling systems. This work presents an approach for the systemic performance analysis of a cooling water system. The approach combines experimental design with mathematical modeling. An experimental investigation was carried out to characterize the mass transfer in the packing of the cooling tower as a function of the liquid and gas flow rates, whose results were within the range of the measurement accuracy. Then, an integrated model was developed that relies on the mass and heat transfer of the cooling tower, as well as on the hydraulic and thermal interactions with a heat exchanger network. The integrated model for the cooling water system was simulated and the temperature results agree with the experimental data of the real operation of the pilot plant. A case study illustrates the interaction in the system and the need for a systemic analysis of cooling water system. The proposed mathematical and experimental analysis should be useful for performance analysis of real-world cooling water systems. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.; FAPESP[00/15097-0]

Mathematical modeling and analysis of the particle interactions in the direct filtration using the colloidal theory; Análise e modelação matemática da interação entre partículas na filtração direta utilizando a teoria coloidal

Botari, Alexandre; Bernardo, Luiz Di; Dantas, Angela Di Bernardo
Fonte: ASSOC BRASILEIRA ENGENHARIA SANITARIA AMBIENTAL; RIO DE JANEIRO Publicador: ASSOC BRASILEIRA ENGENHARIA SANITARIA AMBIENTAL; RIO DE JANEIRO
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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66.21%
This work used the colloidal theory to describe forces and energy interactions of colloidal complexes in the water and those formed during filtration run in direct filtration. Many interactions of particle energy profiles between colloidal surfaces for three geometries are presented here in: spherical, plate and cylindrical; and four surface interactions arrangements: two cylinders, two spheres, two plates and a sphere and a plate. Two different situations were analyzed, before and after electrostatic destabilization by action of the alum sulfate as coagulant in water studies samples prepared with kaolin. In the case were used mathematical modeling by extended DLVO theory (from the names: Derjarguin-Landau-Verwey-Overbeek) or XDLVO, which include traditional approach of the electric double layer (EDL), surfaces attraction forces or London-van der Waals (LvdW), esteric forces and hydrophobic forces, additionally considering another forces in colloidal system, like molecular repulsion or Born Repulsion and Acid-Base (AB) chemical function forces from Lewis.; Este trabalho utilizou a teoria coloidal para descrever o comportamento físico pelo balanço de forças e balanço de energia de complexos coloidais na água bruta e daqueles formados durante a filtração direta em escoamento ascendente. Nele são descritos os perfis de energia de interação entre as superfícies dos colóides para três geometrias: esférica...

Freeze-drying microscopy in mathematical modeling of a biomaterial freeze-drying

Borgognoni, Camila Figueiredo; Bevilacqua, Joyce da Silva; Pitombo, Ronaldo Nogueira de Moraes
Fonte: UNIV SAO PAULO, CONJUNTO QUIMICAS; SAO PAULO Publicador: UNIV SAO PAULO, CONJUNTO QUIMICAS; SAO PAULO
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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66.21%
Transplantation brings hope for many patients. A multidisciplinary approach on this field aims at creating biologically functional tissues to be used as implants and prostheses. The freeze-drying process allows the fundamental properties of these materials to be preserved, making future manipulation and storage easier. Optimizing a freeze-drying cycle is of great importance since it aims at reducing process costs while increasing product quality of this time-and-energy-consuming process. Mathematical modeling comes as a tool to help a better understanding of the process variables behavior and consequently it helps optimization studies. Freeze-drying microscopy is a technique usually applied to determine critical temperatures of liquid formulations. It has been used in this work to determine the sublimation rates of a biological tissue freeze-drying. The sublimation rates were measured from the speed of the moving interface between the dried and the frozen layer under 21.33, 42.66 and 63.99 Pa. The studied variables were used in a theoretical model to simulate various temperature profiles of the freeze-drying process. Good agreement between the experimental and the simulated results was found.; Foundation for Research Support of the State of Sao Paulo (FAPESP); Foundation for Research Support of the State of Sao Paulo (FAPESP)

Desenvolvimento experimental e simulação matemática do processo de pré-polimerização fotoiniciada do metacrilato de metila (MMA).; Experimental development and mathematical simulation of the photochemically initiated methyl methacrylate pre-polymerization process.

Silvares, Adriano Ferreira de Mattos
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 17/04/2006 Português
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56.3%
O objetivo do presente trabalho é a otimização experimental, modelagem matemática e simulação do processo de pré-polimerização fotoiniciada do metacrilato de metila (MMA), visando a produção de um pré-polímero com distribuição estreita de massas moleculares (MWD) e conversão de monômero definida. Os experimentos foram realizados em dois sistemas experimentais em batelada, compostos por reatores fotoquímicos anulares e tanques de recirculação. No primeiro sistema experimental empregou-se uma lâmpada de mercúrio de média pressão, Heraeus TQ 150W. No segundo uma fonte de radiação de excímeros de xenônio e cloro (XeCl) alimentada por um gerador de pulsos e operada em uma larga faixa de freqüências de pulsos (840Hz ? 46,4 kHz) foi empregada. Avaliaram-se as evoluções experimentais da concentração de benzoína (iniciador fotoquímico), da concentração do monômero e da concentração e distribuição de massas moleculares do pré-polímero, em função do tempo de irradiação, para diferentes condições de freqüência de pulsos de excitação, de concentração inicial de iniciador e de vazão de circulação. Para tanto, empregaram-se técnicas de análise como espectrofotometria, actinometria química (ferrioxalato)...

Modelagem matemática do processo fermentativo de produção de retamicina por microrganismo filamentoso Streptomyces olindensis.; Mathematical modeling of the production of retamicyn by filamentous microorganism Streptomyces olindensis.

Lopes, Juliana Silva
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: dissertação de mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 05/06/2007 Português
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66.31%
Neste trabalho estudou-se a modelagem matemática de processo de produção do antitumoral retamicina produzido pelo microrganismo filamentoso Streptomyces olindensis em cultivos descontínuos, descontínuos alimentados e contínuos. Através da modelagem matemática é possível verificar o comportamento dos fatores que interferem na produção deste metabólito secundário, a fim de identificar as melhores condições de processo. Foram estudados diferentes modelos: modelo morfologicamente estruturado, modelo não estruturado e um modelo híbrido que combina equações de balanço material com redes neurais artificiais. O modelo morfologicamente estruturado é um aperfeiçoamento de um modelo anterior e o modelo não estruturado, por sua vez, foi desenvolvido na tentativa de simplificar a descrição do processo ao considerar menos variáveis e possuir menor número de parâmetros ajustáveis. Nos modelos, as variáveis consideradas no ajuste foram as concentrações de biomassa, de glicose, de retamicina e de oxigênio dissolvido no meio. Os resultados das simulações foram avaliados estatisticamente por comparação com os dados experimentais. Os modelos também foram comparados entre si através de uma análise estatística. Observou-se que...

Modelagem matemática para a otimização da produção de cafés finos: um estudo de caso; Mathematical modeling for special coffee production optimization: a case study

Milan, Patrícia
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: dissertação de mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 20/02/2008 Português
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66.26%
A cafeicultura é uma atividade agrícola histórica e tradicional no Brasil e que passa atualmente por uma reformulação em função das novas exigências qualitativas e sociais no mercado internacional. A importância da qualidade do café reside em atender o gosto do consumidor e em representar um fator bastante específico para sua apreciação. As características físicas e organolépticas da bebida do café são influenciadas pelos manejos pré e pós-colheita da cultura. Nesse contexto, a demanda por cafés finos torna necessário que os sistemas de produção adotem novas tecnologias, de manejo e gerenciais, que permitam o aumento da produtividade e a obtenção de um produto com elevada qualidade. O incremento da complexidade no setor torna maior a responsabilidade do produtor perante suas decisões administrativas, incentivando-o a buscar novas ferramentas de análise. A modelagem matemática apresenta-se como um auxílio nas tomadas de decisões cuja aplicação em problemas de otimização na agricultura é bem sucedida. Nesse sentido, esta dissertação tem como objetivo a otimização do gerenciamento de uma propriedade agrícola voltada para a produção de cafés. Para tanto, foi realizado um estudo de caso na Fazenda Santa Maria da Boa Vista...

Otimização da liofilização do pericárdio bovino com o auxílio de ferramentas matemáticas; Freeze-drying optimization of bovine pericardium by mathematical modeling

Borgognoni, Camila Figueiredo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 01/10/2009 Português
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66.38%
A liofilização é um método de conservação utilizado para a obtenção de produtos desidratados de alta qualidade. É um processo que requer tempo e energia, podendo levar dias para terminar se o ciclo de liofilização não for otimizado. O objetivo da otimização do processo de liofilização é minimizar o consumo de energia e reduzir o tempo de processo, sem que ocorra a perda na qualidade do produto liofilizado. A utilização de modelos matemáticos que predizem o comportamento do produto durante a liofilização pode reduzir drasticamente o número de experimentos, além de determinar variáveis importantes que não podem ser medidas experimentalmente. Tecidos biológicos são produtos sensíveis que se submetidos à altas temperaturas podem sofrer alterações irreversíveis. O estudo da liofilização do pericárdio bovino tem como objetivo sua conservação, facilitando sua manipulação e armazenamento. O objetivo deste projeto foi o uso da teoria fenomenológica que envolve a liofilização, com a utilização de parâmetros essenciais determinados por experimentos de laboratório, para guiar o desenvolvimento de um modelo matemático capaz de descrever a dinâmica do processo de liofilização do pericárdio bovino para...

Modelo matemático multigrãos e multifásico para a previsão da solidificação equiaxial.; Multigrain and multiphase mathematical model for prediction of the equiaxed solidification.

Aguiar, Davi Teves de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: dissertação de mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 21/03/2011 Português
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56.26%
As propriedades das peças produzidas por fundição dependem principalmente da macroestrutura final de grãos. A modelagem matemática da solidificação de ligas metálicas com o objetivo de prever a macroestrutura de grãos sofreu avanços muito importantes nas últimas décadas, porém os modelos matemáticos chamados de determinísticos até hoje não são capazes de modelar o crescimento individual dos grãos durante todos os estágios da solidificação. O objetivo do presente trabalho é desenvolver um modelo matemático multifásico e multigrãos capaz de simular a solidificação equiaxial de ligas binárias. As equações deste modelo foram construídas com base nas equações macroscópicas de conservação de massa, energia e espécies químicas. A característica que distingue o modelo implementado neste trabalho de outros modelos publicados na literatura é a consideração individual de grãos de diferentes tamanhos e a consideração do crescimento dendrítico ou globulítico. As equações macroscópicas de conservação de massa, energia e espécies químicas são resolvidas separadamente para cada classe de tamanhos de grão. Os resultados obtidos pelo presente modelo foram comparados com um modelo que considera os grãos individualmente...

Modelagem do sistema neuromuscular humano para estudo de contrações isométricas.; Mathematical modeling of the neuromuscular system to study isometric contractions.

Chaud, Vitor Martins
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: dissertação de mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 04/02/2013 Português
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66.3%
A precisão de uma ação motora depende de vários fatores, como: 1) grau de variabilidade da força gerada por cada músculo envolvido, 2) velocidade de geração da força, 3) coordenação das ativações dos músculos. A geração e o controle da força muscular possuem mecanismos que ainda precisam ser mais bem estabelecidos, tanto para o aprimoramento das teorias de controle motor, quanto para o desenvolvimento de técnicas que permitam a prevenção ou a compensação de certas deficiências. A perda de desempenho motor pode ser decorrente de doenças que afetam o sistema neuromuscular ou de alterações associadas ao envelhecimento. Sabe-se, por exemplo, que idosos podem possuir maior variabilidade e menor velocidade de desenvolvimento da força, quando comparados com jovens. Uma das formas de se entender os mecanismos responsáveis pelos fenômenos observados em experimentos neurofisiológicos, em indivíduos saudáveis, em pacientes ou em idosos, é por meio de uma representação adequada de tais mecanismos em modelos matemáticos. Tais modelos podem, pela escolha de um conjunto de parâmetros e de sinais de entrada, ser simulados, explorando-se toda gama de cenários plausíveis para a geração de um determinado fenômeno...

Modelagem matemática do processo térmico contínuo de alimentos líquidos em trocadores de calor a placas.; Mathematical modeling of the continuous thermal processing of liquid foods in plate heat exchangers.

Benze, Rafael Viana
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: dissertação de mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 12/04/2013 Português
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66.31%
O principal objetivo do trabalho foi o desenvolvimento de um modelo matemático de um pasteurizador a placas visando a determinação da distribuição de temperatura e de letalidade ao longo dos canais do trocador de calor em todas as suas seções, nas conexões tubulares e no tubo de retenção para a avaliação do decaimento logarítmico da concentração de um microorganismo alvo ou da atividade de uma enzima alvo em um processo de pasteurização contínua. A modelagem matemática foi composta pelo balanço diferencial de energia e letalidade nos canais do trocador, no tubo de retenção e nas suas conexões, levando em conta a perda de calor para o ambiente nos tubos. O modelo construído apresentou um conjunto de equações diferenciais ordinárias de primeira ordem e sua resolução foi feita pelo método das diferenças finitas usando o software gPROMS. Um estudo de caso foi analisado e a modelagem descreveu de forma coerente o processo térmico e a letalidade e futuramente ela poderá ser utilizada para a otimização do processo de pasteurização em trocadores de calor a placas, visando a obtenção de produtos seguros e de alta qualidade. A verificação do processo de pasteurização que o modelo desenvolvido contempla foi realizada a partir da validação experimental utilizando um integrador tempo-temperatura e ensaios laboratoriais com indicador enzimático (fosfatase alcalina em tampão fosfato)...

Construção de um mecanismo para o controle de uma válvula direcional hidráulica e teste de modelo automático; Construction of a mechanism for the control of a hydraulic directional valve and test of mathematical model

Portella, Marcos Hespanhol
Tipo: trabalho de conclusão de graduação Formato: application/pdf
Português
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56.25%
Com o intuito de desenvolver uma válvula direcional hidráulica com controle proporcional e baixo custo, construiu-se um mecanismo para comandar o posicionamento do carretel da válvula selecionada, esta originalmente acionada por uma alavanca. Tal controle de posicionamento possibilitou a realização de ensaios experimentais da válvula no Laboratório de Hidráulica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), onde obteve-se os dados necessários para o conhecimento das curvas de resposta da válvula em estudo. Utilizou-se uma modelagem matemática baseada no emprego da equação da vazão através dos orifícios da válvula, em função do deslocamento do carretel, das pressões de suprimento e das pressões de carga de um atuador rotativo, levando-se em conta o cálculo do coeficiente de vazão e do coeficiente de vazão-pressão para cada situação de operação analisada. A partir dos experimentos realizados com a válvula, pode-se avaliar o grau de equivalência dos resultados obtidos com o modelo matemático, quando comparados aos resultados experimentais. De acordo com a análise, não obteve-se uma boa correlação para todas as situações de operação propostas pelo experimento, visto que o modelo matemático utilizado não considerou algumas características construtivas da válvula. Tais particularidades da válvula foram descobertas ao longo do processo experimental e de validação do modelo matemático...

Mathematical modeling and control of population systems: Applications in biological pest control

Rafikov, M.; Balthazar, José Manoel; von Bremen, H. F.
Fonte: Elsevier B.V. Publicador: Elsevier B.V.
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 557-573
Português
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66.21%
The aim of this paper is to apply methods from optimal control theory, and from the theory of dynamic systems to the mathematical modeling of biological pest control. The linear feedback control problem for nonlinear systems has been formulated in order to obtain the optimal pest control strategy only through the introduction of natural enemies. Asymptotic stability of the closed-loop nonlinear Kolmogorov system is guaranteed by means of a Lyapunov function which can clearly be seen to be the solution of the Hamilton-Jacobi-Bellman equation, thus guaranteeing both stability and optimality. Numerical simulations for three possible scenarios of biological pest control based on the Lotka-Volterra models are provided to show the effectiveness of this method. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Modelagem matemática de um reator de leito fixo para a síntese de anidrido ftálico e controle utilizando estratégias convencionais e lógica fuzzy; Mathematical modeling of a fixed bed reactor for the phthalic anhydride synthesis and control using conventional and fuzzy logic strategies

Josias Máximo de Jesus
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 10/09/2013 Português
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66.32%
Os reatores de leito fixo constituem importantes sistemas da engenharia química, com muitas aplicações em diversos processos industriais, notadamente no campo das indústrias de refino do petróleo e petroquímica. Do ponto de vista da analise de processos químicos, se mostra relevante o estabelecimento de modelos matemáticos representativos que possam ser aplicados ao projeto, a otimização e ao controle desses sistemas. Neste trabalho, apresenta-se a modelagem matemática fenomenológica de um reator de leito fixo para a síntese de anidrido ftalico por oxidação de o - xileno, considerando-se as resistências difusionais mássicas e térmicas externas associadas ao processo de reação catalítica, o qual e realizado com catalisadores não porosos a base de óxidos de vanádio e titânio. O modelo matemático foi implementado como um modulo computacional para simulação do processo nos estados estacionário e dinâmico, a partir do qual se fez um estudo de sensibilidade paramétrica que mostrou à forte influencia da temperatura e da concentração de o - xileno na corrente de alimentação, bem como da temperatura do fluido térmico, no comportamento global do reator. Essas constatações permitiram a proposição de estruturas de controle com o objetivo de regular a concentração do produto na saída do reator e manter uma condição térmica operacional segura. Para o controle do reator foram consideradas duas estruturas: (i) um esquema de controle direto da concentração utilizando um controlador convencional PI e um controlador por lógica fuzzy (Fuzzy-PI) e (ii) um esquema de controle cascata concentração-temperatura utilizando também controladores convencionais PI e Fuzzy-PI nas duas malhas (primaria e secundaria) que compõem a estrutura cascata. Cada controlador teve seu desempenho analisado mediante perturbações do tipo degrau impostas nas condições de alimentação dos reagentes (composição e temperatura). Os resultados evidenciaram um bom desempenho das estruturas de controle cascata...

Modelagem matemática da produção de enzimas utilizando Trichoderma harzianum em meio submerso e bagaço de cana-de-açúcar como fonte de carbono; Mathematical modeling of enzymes production using Trichoderma harzianum in submerse fermentation and sugarcane bagasse as carbon source

Lucas Gelain
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: dissertação de mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 01/08/2014 Português
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56.23%
Modelos matemáticos são necessários para o desenvolvimento de processos, pois permitem o entendimento dos fenômenos envolvidos e podem ser usados para scale-up e otimização das condições de operação. O objetivo deste trabalho foi propor um modelo matemático para descrever a cinética de crescimento celular, consumo de substrato e produção de enzimas utilizando o Trichoderma harzianum em diferentes concentrações de bagaço de cana-de-açúcar (fonte de carbono). Além disso, realizaram-se testes utilizando uma sonda de capacitância para estimação on-line da concentração de células no meio. As concentrações de bagaço de cana-de-açúcar empregadas foram de: 5; 10; 20; 30; e 40 g L-1, onde a concentração 10 g L-1 foi utilizada para validar o modelo e as demais concentrações para a estimação dos parâmetros. As enzimas analisadas foram: celulase (FPase), beta-glicosidase e xilanase. A estimação da concentração de células utilizando a sonda de capacitância mostrou ser uma alternativa interessante, indicando que há boa correlação entre o sinal da sonda e a concentração de células em meio solúvel. No entanto, o meio insolúvel (contendo bagaço de cana-de-açúcar) causou interferências, impedindo seu uso para uma análise quantitativa. Modelos matemáticos foram construídos para descrever as cinco variáveis de estado (concentrações de células e substrato...

Evaluating heterotrophic growth in a nitrifying biofilm reactor using fluorescence in situ hybridization and mathematical modeling

Nogueira, R.; Elenter, D.; Brito, A. G.; Melo, L. F.; Wagner, Michael; Morgenroth, E.
Fonte: IWA Publishing Publicador: IWA Publishing
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2005 Português
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66.26%
The objective of this study was to evaluate the significance of heterotrophic growth in nitrifying biofilm reactors fed only with ammonium as an energy source. The diversity, abundance and spatial distribution of nitrifying bacteria were studied using a combination of molecular tools and mathematical modeling, in two biofilm reactors operated with different hydraulic retention times. The composition and distribution of nitrifying consortia in biofilms were quantified by fluorescence in situ hybridization (FISH) with rRNA-targeted oligonucleotide probes combined with confocal laser scanning microscopy (CLSM) and digital image analysis. Autotrophic and heterotrophic biofilm fractions determined by FISH were compared to the output from a multispecies model that incorporates soluble microbial products (SMP) production/consumption. In reactor R1 (short retention time) nearly 100% of the total bacteria could be identified as either ammonia- or nitrite-oxidizing bacteria by quantitative FISH analyses, while in reactor R2 (long retention time) the identification rate was only 73%, with the rest probably consisting of heterotrophs. Mathematical simulations were performed to evaluate the influence of the hydraulic retention time (HRT), biofilm thickness...

Evaluating heterotrophic growth in a nitrifying biofilm reactor using fluorescence in situ hybridization and mathematical modeling

Nogueira, R.; Elenter, D.; Brito, A. G.; Melo, L. F.; Wagner, Michael; Morgenroth, E.
Fonte: IWA publishing Publicador: IWA publishing
Tipo: info:eu-repo/semantics/conferenceobject
Publicado em //2004 Português
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66.26%
The objective of this study was to evaluate the significance of heterotrophic growth in nitrifying biofilm reactors fed only with ammonium as an energy source. The diversity, abundance and spatial distribution of nitrifying bacteria were studied using a combination of molecular tools and mathematical modeling, in two biofilm reactors operated with different hydraulic retention times. The composition and distribution of nitrifying consortia in biofilms were quantified by fluorescence in situ hybridization (FISH) with rRNA-targeted oligonucleotide probes combined with confocal laser scanning microscopy (CLSM) and digital image analysis. Autotrophic and heterotrophic biofilm fractions determined by FISH were compared to the output from a multispecies model that incorporates soluble microbial products (SMP) production/consumption. In reactor R1 (short retention time) nearly 100% of the total bacteria could be identified as either ammonia- or nitrite-oxidizing bacteria by quantitative FISH analyses, while in reactor R2 (long retention time) the identification rate was only 73%, with the rest probably consisting of heterotrophs. Mathematical simulations were performed to evaluate the influence of the hydraulic retention time (HRT), biofilm thickness...

Mathematical modeling of supercritical fluid extraction of oil from canola and sesame seeds

Honarvar,B.; Sajadian,S. A.; Khorram,M.; Samimi,A.
Fonte: Brazilian Society of Chemical Engineering Publicador: Brazilian Society of Chemical Engineering
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2013 Português
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66.21%
Mathematical modeling of supercritical fluid extraction of oil from canola and sesame seeds with a two-phase model was performed in this work. A model based on differential mass balance was used to correlate the experimental data. Different adsorption isotherm models (Henry, Freundlich and Brunauer, Emmet and Teller (BET)) were used to describe the equilibrium state. Three model parameters such as effective diffusivity (Deff), mass transfer coefficient (Kf) and axial dispersion coefficient (Dax) of the bed were used as fitting parameters. The experimental data for yields were obtained at pressures of 10-20 MPa, temperatures of 313-333 K and solvent flow rates of 2-4 g/min. From the results, a nonlinear adsorption isotherm exhibited better agreement with experimental data of yield than a linear model in the range of studied conditions.

Freeze-drying microscopy in mathematical modeling of a biomaterial freeze-drying

Borgognoni,Camila Figueiredo; Bevilacqua,Joyce da Silva; Pitombo,Ronaldo Nogueira de Moraes
Fonte: Universidade de São Paulo, Faculdade de Ciências Farmacêuticas Publicador: Universidade de São Paulo, Faculdade de Ciências Farmacêuticas
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/06/2012 Português
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66.21%
Transplantation brings hope for many patients. A multidisciplinary approach on this field aims at creating biologically functional tissues to be used as implants and prostheses. The freeze-drying process allows the fundamental properties of these materials to be preserved, making future manipulation and storage easier. Optimizing a freeze-drying cycle is of great importance since it aims at reducing process costs while increasing product quality of this time-and-energy-consuming process. Mathematical modeling comes as a tool to help a better understanding of the process variables behavior and consequently it helps optimization studies. Freeze-drying microscopy is a technique usually applied to determine critical temperatures of liquid formulations. It has been used in this work to determine the sublimation rates of a biological tissue freeze-drying. The sublimation rates were measured from the speed of the moving interface between the dried and the frozen layer under 21.33, 42.66 and 63.99 Pa. The studied variables were used in a theoretical model to simulate various temperature profiles of the freeze-drying process. Good agreement between the experimental and the simulated results was found.

Biophysically Based Mathematical Modeling of Interstitial Cells of Cajal Slow Wave Activity Generated from a Discrete Unitary Potential Basis

Faville, R.A.; Pullan, A.J.; Sanders, K.M.; Koh, S.D.; Lloyd, C.M.; Smith, N.P.
Fonte: The Biophysical Society Publicador: The Biophysical Society
Tipo: text
Publicado em 17/06/2009 Português
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56.26%
Spontaneously rhythmic pacemaker activity produced by interstitial cells of Cajal (ICC) is the result of the entrainment of unitary potential depolarizations generated at intracellular sites termed pacemaker units. In this study, we present a mathematical modeling framework that quantitatively represents the transmembrane ion flows and intracellular Ca2+ dynamics from a single ICC operating over the physiological membrane potential range. The mathematical model presented here extends our recently developed biophysically based pacemaker unit modeling framework by including mechanisms necessary for coordinating unitary potential events, such as a T-Type Ca2+ current, Vm-dependent K+ currents, and global Ca2+ diffusion. Model simulations produce spontaneously rhythmic slow wave depolarizations with an amplitude of 65 mV at a frequency of 17.4 cpm. Our model predicts that activity at the spatial scale of the pacemaker unit is fundamental for ICC slow wave generation, and Ca2+ influx from activation of the T-Type Ca2+ current is required for unitary potential entrainment. These results suggest that intracellular Ca2+ levels, particularly in the region local to the mitochondria and endoplasmic reticulum, significantly influence pacing frequency and synchronization of pacemaker unit discharge. Moreover...