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Tese

Utilização de solvente biorenovável nos processos de extração e desacidificação de óleos vegetais (2012)

  • Autor:
  • Autor USP: RODRIGUES, CHRISTIANNE ELISABETE DA COSTA - FZEA
  • Unidade: FZEA
  • Sigla do Departamento: ZEA
  • Subjects: SEPARAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO; SEPARAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO; ETANOL; ÓLEOS E GORDURAS VEGETAIS COMESTÍVEIS; FARELOS; ÓLEO DE SOJA
  • Keywords: Óleo de farelo de arroz; Rice bran oil; UNIQUAC; UNIQUAC model
  • Language: Português
  • Abstract: O objetivo principal desta tese de livre docência foi estudar a viabilidade técnica do emprego de solventes alcoólicos, como substitutos do hexano, no processo de extração de óleos vegetais de matrizes sólidas. A utilização do etanol apresenta vantagens bastante atrativas do ponto de vista ambiental, uma vez que este é produzido por via biotecnológica, não gera resíduos tóxicos, apresenta menor grau de inflamabilidade e é considerado seguro para a saúde humana. Vantagens do ponto de vista econômico também são evidentes, uma vez que o etanol é produzido em larga escala no Brasil e pode ser facilmente recuperado, para posterior reutilização no processo. Neste trabalho de pesquisa duas matérias-primas oleaginosas foram estudadas, soja laminada e farelo de arroz em pellets. Na primeira etapa deste trabalho, foi realizado extenso estudo do equilíbrio sólido-líquido através da execução de quatro tipos de planejamentos de experimentos nos quais as variáveis independentes foram a temperatura (faixa de variação de 40 a 90 ºC), hidratação do solvente (0 a 24% de água), velocidade de agitação (100 a 250 rpm) e razão mássica solvente: sólido (2,5 a 4,5). Através da execução destes experimentos e análise estatística dos dados pode-se determinar além das condições ótimas para maximização do rendimento da extração, o comportamento dos compostos minoritários de interesse (ácidos graxos livres e compostos antioxidantes), o fenômeno de hidratação da fase extrato, os valores de densidade eviscosidade da fase extrato e o comportamento do índice de retenção. Além da análise estatística foi realizada, também, uma análise termodinâmica do processo de extração a qual possibilitou delimitar os valores das variáveis temperatura e hidratação do solvente que conferem espontaneidade ao processo de extração. Na faixa de trabalho de 40 a 60 ºC pode-se observar que, independentemente da matéria-prima, a extração de sólidos solúveis é fortemente influenciada pelo teor de água no solvente alcoólico. O aumento do teor de água no etanol suprime fortemente a extração de sólidos solúveis enquanto o aumento da temperatura somente favorece o aumento do nível de extração para menores teores de água no solvente. Foi possível observar, ainda, que a hidratação da fase extrato praticamente independe da temperatura e que existe um equilíbrio entre a umidade do sólido e o nível de hidratação do solvente etanol. Em relação ao índice de retenção, foi possível observar que esta variável depende não somente das variáveis independentes estudadas, mas também da conformação do sólido. Os valores de índice de retenção para o pellet de farelo de arroz são de 30 a 58% menores que os obtidos para a soja em lâminas. A análise estatística possibilitou a seleção de condições de processo, temperatura e hidratação do etanol, que possibilitam a maximização da extração de sólidos solúveis e gama-orizanol e a minimização da retenção e da extração de acidez livre. A análise termodinâmica, realizada nointervalo de 50 a 100 ºC indicou que as mudanças de entalpia e entropia no processo de extração de óleo diminuem à medida que o nível de hidratação do solvente aumenta. Em temperaturas acima de 80 °C foi possível a obtenção de valores negativos para a variação de energia livre para todos os tipos de solventes estudados. Estes resultados permitem inferir que o processo de extração usando etanol como solvente é possível, espontâneo e favorecido pelo aumento da temperatura. Em relação ao índice de retenção, os modelos estatísticos obtidos para esta resposta e, também, para a densidade e viscosidade da fase extrato propiciaram o cálculo do índice de retenção modificado através do qual foi possível observar que o hold-up de líquido aumenta com o aumento do valor da viscosidade do extrato. Na segunda fase do trabalho foi realizada a determinação teórica do número de estágios necessários para extração do óleo de farelo de arroz da matriz sólida utilizando o etanol como solvente. Foi observado que o número de estágios teóricos para as extrações com etanol é sempre superior em relação ao número necessário quando se utiliza hexano como solvente. Além disso, o número de contatos sucessivos aumenta à medida que a hidratação do solvente etanólico aumenta. Por outro lado, o aumento da temperatura do processo de extração possibilita a obtenção de valores similares de recuperação de óleo (fixada em 97% neste trabalho) utilizando-se um número menor de estágios teóricos no extratorsólido-líquido (ESL). Foi realizado, também, estudo do equilíbrio líquido-líquido (ELL) de sistemas contendo óleos vegetais e solvente alcoólico na faixa de temperatura de 10 a 60 ºC. Os resultados obtidos nesta etapa do estudo mostram que a solubilidade mútua dos compostos do sistema diminui com o aumento do teor de água no solvente e, por outro lado, aumenta com o aumento da temperatura do sistema. O conjunto de dados experimentais de ELL foi utilizado para ajustar os parâmetros do modelo UNIQUAC, sendo obtido desvio médio de 0,35% entre os valores experimentais e calculados. Os parâmetros de interação estimados neste trabalho são úteis para prever a composição das fases líquidas formadas a partir do resfriamento da corrente de extrato oriunda do ESL. Foi observado que é possível recuperar o solvente com eficiência acima de 98% quando a corrente de extrato é resfriada de 80 a 25 °C. O estudo do ELL é também necessário para o correto dimensionamento de extratores líquido-líquido dedicados à etapa de desacidificação do óleo vegetal. De maneira geral, pode-se inferir que o processo de extração de óleos vegetais de matrizes sólidas, com subsequente etapa de desacidificação por extração líquido-líquido, é tecnicamente viável com o uso de solvente biorenovável
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 28.03.2012
    • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      RODRIGUES, Christianne Elisabete da Costa. Utilização de solvente biorenovável nos processos de extração e desacidificação de óleos vegetais. 2012. Tese (Livre Docência) – Universidade de São Paulo, Pirassununga, 2012. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/livredocencia/74/tde-28052012-151134/. Acesso em: 29 dez. 2025.

    • APA

      Rodrigues, C. E. da C. (2012). Utilização de solvente biorenovável nos processos de extração e desacidificação de óleos vegetais (Tese (Livre Docência). Universidade de São Paulo, Pirassununga. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/livredocencia/74/tde-28052012-151134/

    • NLM

      Rodrigues CE da C. Utilização de solvente biorenovável nos processos de extração e desacidificação de óleos vegetais [Internet]. 2012 ;[citado 2025 dez. 29 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/livredocencia/74/tde-28052012-151134/

    • Vancouver

      Rodrigues CE da C. Utilização de solvente biorenovável nos processos de extração e desacidificação de óleos vegetais [Internet]. 2012 ;[citado 2025 dez. 29 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/livredocencia/74/tde-28052012-151134/

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