Análise de dados cinéticos por novas metodologias

Abstract

O principal objetivo deste trabalho consistiu na modelação de dados cinéticos de primeira ordem, em condições isotérmicas. Para tal, procedeu-se à análise de dados cinéticos de química, de microbiologia e de enzimas para ambos os modelos de Arrhenius e de Bigelow, por quatro metodologias distintas: método de dois passos por regressão não linear, método de dois passos por regressão linear, método de um passo por regressão não linear e método de um passo por regressão linear. O estudo dos dados cinéticos prendeu-se com a estimação dos parâmetros cinéticos, Ea e kref para o modelo de Arrhenius, e, z e Dref para o modelo de Bigelow, com a análise de resíduos, com a variação da temperatura de referência considerada em cada conjunto de dados e, por último, com a previsão de estimativas pelas quatro metodologias, e pelos modelos de Arrhenius e de Bigelow. Por análise deste estudo constatou-se que, no caso de se pretender estimar parâmetros cinéticos, o método de um passo por regressão linear pode ser considerado como possível alternativa aos restantes três métodos abordados na realização deste trabalho. Esta constatação era expectável, dado que, pelos métodos por um passo ao estimar diretamente os parâmetros cinéticos aumenta-se substancialmente os graus de liberdade, e consequentemente, melhora-se a precisão dos resultados. Verificou-se igualmente que, de uma forma geral, no caso de se pretender um bom ajuste da metodologia aos dados experimentais o método de dois passos por regressão linear é uma solução viável aos restantes métodos.

The main objective of this study was the modeling of first-order kinetics data, obtained under isothermal conditions. For this purpose, the analysis of kinetics data of chemistry, of microbiology and of enzyme inactivation for both the Arrhenius and Bigelow models, using four different methodologies was carried out: two-step method for non-linear regression, two-step method by linear regression, one-step method by non-linear regression and one-step method by linear regression. The study estimated the kinetic parameters, Ea and kref of the Arrhenius model, and, z and Dref of the Bigelow model, with residues analysis, the effect of changing the reference temperature and, it was also estimated the parameters by the four methods and using both models. The results of this study demonstrated that for estimation of kinetic parameters, the one-step method by linear regression can be considered as a possible alternative to the other three methods discussed. This conclusion was expected assuming that, by one step methods, the estimation of the kinetic parameters directly, substantially increases the degrees of freedom, and that improves the accuracy of the results. It was also observed that, in general, in case of a good fit to the experimental data, the methodology of the two-step method using linear regression should be taken into account as a possible alternative to the other methods.