부산대학교 도서관

Aquesta tesi consta d'un compendi de cinc treballs que il·lustren la utilització de mètodes matemàtics per resoldre problemes específics d'enginyeria química. Per tant, la tesi està destinada a ser una revisió dels procediments matemàtics fonamentals per a la solució de models derivats de fenòmens químics i, a més, una demostració de la seva efectivitat per obtenir resultats útils i innovadors. L'article que obre la tesi explora diferents algoritmes d'optimització global per ajustar tant les constants cinètiques com el Paràmetres d'Interacció Binària (PIB) per a l'equació d'estat de Peng Robinsos a les dades experimentals. Aquests paràmetres són essencials per determinar el model derivat de la transesterificació supercrítica de la trioleïna amb metanol per produir biodièsel, amb CO2 com a cosolvent, que consisteix en tres reaccions reversibles en sèrie. Aquí, es presenta un nou model que fusiona el sistema d'EDOs derivat del mecanisme cinètic i l'estat termodinàmic de la barreja per a condicions de funcionament diverses. Entre tots els resultats obtinguts, destaquen els nous PIBs trobats per a les espècies de reacció intermèdies. El segon i quart treball inclosos en aquesta tesi estan destinats a l'estudi de l'extracció de lanolina de llana crua amb 5% d'etanol en CO2. El primer explora l'extracció de lanolina sòlida en condicions gairebé crítiques mitjançant un model de transferència de massa basat en el concepte del nucli minvant, mentre que el segon s'adreça al cas de l'extracció supercrítica de lanolina líquida. Ambdós models donen com a resultat un sistema d'EDPs determinat per la solubilitat de la lanolina multifàsica, el coeficient de partició de Henry i el coeficient de transferències de massa. Per tant, a cada article el sistema d'EDPs obtingut es resol mitjançant un mètode diferent: en el article s'utilitza un mètode de col·laboració ortogonal, mentre que en el quart s'utilitza el mètode de diferències finites combinat amb la integració numèrica d'una expressió obtinguda mitjançant la Transformada de Laplace. Finalment, es porta a terme una optimització per ajustar els paràmetres d'extracció a les dades experimentals, aconseguint resultats coherents que coincideixen amb els reportats anteriorment. Entre els casos expotsats, l'extracció de lanolina líquida és significativament complexa de modelar a causa dels fenòmens de difusió que es poden produir a l'interior de les dues fraccions de lanolina a més de la difusió del dissolvent en la interfase. Per tant, en el tercer treball es dissenya un model de xarxa neuronal exògena no lineal autoregressiva per predir la fracció extreta de lanlina a diverses temperatures, pressions, cabals de dissolvent, densitats d'empaquetament i temps. El problema derivat de l'escassetat de dades disponibles per a l'entrenament de la xarxa neuronal es supera amb l'augment d'aquestes mitjançant una funció de Weibull empírica, que prediu correctament l'avanç de la lanolina a la sortida de l'extractor. Aquest algoritme híbrid Weibull - xarxa neuronal resulta en un baix error de predicció i conforma una potent eina per optimitzar les condicions operatives, demostrada per la ràpida convergència de l'algoritme genètic utilitzat. Aquesta tesi tanca amb simulacions de Dinàmica Molecular per a l'estudi del plegament de pèptids seguint d'un Anàlisi de Components Principals (ACP) i del "clustering" per a l'anàlisi del Paisatge d'Energia Lliure (PEL). L'objectiu és avaluar el perfil conformacional de la bombesina, un pèptid amb interès en el disseny de fàrmacs com a possible nou agonista i/o antagonista en la lluita contra el càncer. Els resultats suggereixen que el pèptid adopta estructures helicoïdals principalment al extrem C, i també en menor mesura estructures de forquilla al extrem N. Aquests resultats coincideixen amb els disponibles de RMN en 2,2-trifluoroetanol/aigua (30% v/v) i indiquen una conformació d’hèlix a adequada per a la unió on la interacció Trp8 i His12 té un paper important.