Thesis (M. Sc.)--University of Hong Kong, 1995. / Includes bibliographical references (leaves 53-58).

published_or_final_version / Environmental Management / Master / Master of Science in Environmental Management

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La mayoría de las impurezas y material insaponificable presente en los aceites crudos de origen vegetal es eliminada en los procesos de refinado, durante la elaboración de los aceites comestibles. La desodorización constituye la última etapa del proceso de refinado y tiene como objetivo la eliminación de los ácidos grasos libres y de sabores y olores que le confieren características indeseables al producto desde el punto de vista organoléptico (como cetonas, aldehídos, compuestos oxidados e hidrocarburos no saturados) mediante un proceso de destilación y arrastre con vapor a alto vacío y altas temperaturas. Durante esta etapa, también se eliminan parcialmente otros componentes importantes de los aceites, como tocoferoles, tocotrienoles, esteroles y ésteres grasos. Además, pueden formarse isómeros trans de los ácidos grasos y originarse pérdidas de triglicéridos por arrastre o degradación térmica e hidrolítica. Para poder analizar los procesos de desodorizado, optimizar sus condiciones operativas y/o aumentar la calidad y valor agregado de sus productos y subproductos, es necesario contar con información completa de las corrientes y con modelos adecuados de simulación para las unidades de proceso. Actualmente no existen modelos operativos completos que permitan caracterizar y evaluar el rendimiento de los sistemas de desodorización, limitándose las herramientas disponibles a algunas ecuaciones simplificadas. El objetivo general de este trabajo es el estudio teórico y experimental del proceso de desodorización de aceites vegetales por arrastre con vapor. Los objetivos específicos son: a) El desarrollo y resolución de modelos para la simulación del proceso en sus formas batch y continua; y b) El estudio del efecto de las características del material y las variables operativas sobre el deterioro del aceite y la recuperación del destilado, como fuente de tocoferoles y de otros productos de alto valor agregado. A continuación se detalla la organización del trabajo realizado. En cada uno de los capítulos se describen resultados, conclusiones y bibliografía consultada. En el Capítulo 1 se realiza una descripción de la naturaleza del proceso de desodorización y de los tipos de operación de los distintos desodorizadores, como así también de algunos equipos utilizados en la industria. En forma genérica se describe el modelado del proceso presentado en bibliografía, basado en las ecuaciones elementales de equilibrio y balances de masa. En el Capítulo 2 se describe la composición de los principales compuestos presentes en los distintos aceites vegetales así como también sus propiedades junto con las del vapor de agua. Se detallan los principales cambios ocurridos en el aceite durante el proceso. Finalmente se realiza la descripción del modelo UNIFAC utilizado para determinar coeficientes de actividad de los ácidos grasos libres, mono- y diglicéridos. En el Capítulo 3 se presenta el trabajo experimental realizado para determinar coeficientes de actividad del α-tocoferol a dilución infinita por cromatografía gaslíquido (de distintos solventes y distintos solutos). Luego a partir de los valores experimentalmente obtenidos se modela la dependencia con la temperatura del coeficiente de actividad del α-tocoferol infinitamente diluido en el aceite, utilizando el modelo UNIFAC (ampliando la base de datos con los nuevos parámetros determinados para este compuesto). En el Capítulo 4 se describe la metodología experimental utilizada para determinar la formación de isómeros trans del ácido linoleico en función de la temperatura y tiempo de exposición del aceite. También se estudió el cambio de acidez durante el proceso de desodorización, debido al efecto de la temperatura, el tiempo de operación y el vapor de agua utilizado como arrastre en el proceso. Se discuten los resultados obtenidos y se modelan las cinéticas determinando el orden y las constantes para ambos modelos. Luego se comparan los resultados con cinéticas encontradas en la bibliografía para la generación de trans isómeros. En el Capítulo 5 se detalla el modelo matemático desarrollado para la desodorización batch, en el que se considera un proceso de arrastre con reacción química. El aceite es representado por los triglicéridos, considerado no volátil y como compuestos volátiles los cinco ácidos grasos libres principales (palmítico, esteárico, oleico, linoleico y linolénico), un mono- y un diglicérido representativos, y el α-tocoferol. A partir de la simulación se analiza el efecto de la composición del aceite y de las distintas variables del proceso. En el Capítulo 6 se expone el modelo matemático para la desodorización continua, el que consiste principalmente en un conjunto de ecuaciones algebraicas que representan la eliminación por destilación o arrastre con vapor de los distintos componentes del aceite. Para determinar la eficiencia del proceso se utiliza el método AIChE, el cual predice la eficiencia de Murphree para platos con campanas de burbujeo. La simulación permite evaluar la influencia de las variables operativas en la calidad y composición final del aceite y del destilado. Finalmente, en el Capítulo 7 se resumen las conclusiones generales de la tesis y se proponen trabajos a futuro sobre el tema de investigación. / Most of the unsaponifiable material and impurities present in crude vegetable oils are removed in the refining processes, during the production of edible oils. The deodorization is the last stage of the refining process and has as its objective the removal of free fatty acids and flavors and smells that render undesirable organoleptic characteristics to the product (such as ketones, aldehydes, oxidized compounds and unsaturated hydrocarbons) through a process of distillation and steam stripping at high vacuum and high temperatures. During this stage, other components of the oils, such as tocopherols, tocotrienols, sterols and fatty esters, are partially removed. Formation of trans isomers of fatty acids and loss of triglycerides, caused by entrainment and thermal or hydrolytic degradation, can also occurs during the process. To analyze the processes of deodorization, to optimize their operating conditions and/or to increase the quality of value-added products and byproducts, it is necessary to have detailed information about the process streams and simulation models for process units. There are currently no operative models to enable complete characterization and performance assessment of deodorization systems, limiting the tools available to some simplified equations. The general objective of this work is to study experimentally and theoretically the deodorization process of vegetable oils by steam stripping. The specific objectives are: a) To develop and solve mathematical models for simulating the process in their batch and continuous forms; and b) To study the effect of material characteristics and operating variables on the oil deterioration and distillate recovery, as a source of tocopherols and other natural products of high added value. The organization of the work is given below. Results, conclusions and reviewed bibliography are presented in each chapter. Chapter 1 is a description of the nature of deodorization and types of operation of the various deodorizers, as well as of some equipment used in the industry. Generically presents the process modeling used in the literature, based on elemental equilibrium equations and mass balances. Chapter 2 describes the composition of the main compounds present in vegetable oils as well as their properties along with those for water vapor. The main changes in the oil during the deodorization process are discussed. Finally presents a description of UNIFAC model used to predict activity coefficients of free fatty acids, mono- and diglycerides. Chapter 3 presents the experimental work carried out to determine activity coefficients of α-tocopherol at infinite dilution by gas-liquid chromatography (different solvents and different solutes). Then the values obtained experimentally for the coefficient of activity of α-tocopherol infinitely diluted in the oil, and its temperature dependence, are modeled by using the UNIFAC model (extending the database with the new parameters determined for this compound). Chapter 4 describes the experimental work carried out to determine the formation of trans isomers of linoleic acid as a function of temperature and exposure time of the oil. The change of acidity during the process of deodorization due to temperature, time of operation and water vapor used as a drag on the process is also studied. The results are discussed and the kinetics are modeled by determining the order and the constants of reaction for both models. The results are compared with the kinetics found in literature for the generation of trans isomers. Chapter 5 details the mathematical model developed for the batch deodorization, considered as a stripping process with chemical reaction. The oil is represented by the triglyceride, which is considered non-volatile, and volatile compounds as the five major free fatty acids (palmitic, stearic, oleic, linoleic and linolenic), representative mono- and diglycerides, and α-tocopherol. From the simulation, the effect of oil composition and process variables is analyzed. Chapter 6 sets out the model for continuous deodorization, consisting mainly of a set of algebraic equations representing the removal by distillation or steam stripping of the various components of the oil. The efficiency of the process is determined by using the AIChE method which predicts the Murphree efficiency for trays with bubbling bells. Simulation allows to evaluate the influence of operating variables on quality and final composition of the oil and the distillate. Finally, Chapter 7 summarizes the overall conclusions of the thesis and suggests future work on the research topic.

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Orientador: Antonio José de Almeida Meirelles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T02:06:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ceriani_Roberta_D.pdf: 4668987 bytes, checksum: 15445f170d90738497cea3add4fb4d66 (MD5) Previous issue date: 2005 / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Antonio José de Almeida Meirelles, Roberta Ceriani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T08:04:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_SimoneMonteiroe_D.pdf: 2753093 bytes, checksum: 5edb0c2d58e280b4aa2179e93036df00 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os óleos vegetais são importantes componentes da dieta humana e devem ser refinados antes do consumo. A demanda dos consumidores por produtos mais saudáveis, assim como regulamentações ambientais cada vez mais rígidas têm forçado os processadores de óleos vegetais a buscarem mudanças e aperfeiçoamento dos processos. Neste contexto, este trabalho de tese tem como objetivo investigar e aperfeiçoar o refino físico de óleos vegetais, com ênfase na etapa de branqueamento. Numa primeira etapa, uma metodologia para quantificar simultaneamente carotenos e tocoferóis foi desenvolvida e validada, e posteriormente, utilizada pelo grupo de pesquisa. Então, a etapa de branqueamento de óleo de palma, atualmente o óleo mais consumido mundialmente, foi estudada sob diferentes aspectos: (1) determinação da cinética, equilíbrio e parâmetros termodinâmicos do processo de adsorção de carotenos e fósforo em terra clarificante acidamente ativada; (2) influência de diferentes procedimentos na cor do óleo de palma refinado; (3) influência do tipo de terra clarificante na cor do óleo de palma refinado. Estes estudos foram importantes para um melhor entendimento do processo de branqueamento de óleo de palma, e algumas conclusões foram obtidas: a adsorção de carotenos e fósforos pela terra clarificante acidamente ativada ocorre por via química, e é um processo endotérmico; a utilização de novos procedimentos na etapa de branqueamento do óleo de palma pode melhorar a coloração obtida ao final do processo; o refino em duas etapas utilizando duas desodorizações em condições moderadas de temperatura apresentou melhor coloração final quando comparado ao processo utilizando a mesma quantidade de terra clarificante e tempo de desodorização; uma hipótese foi sugerida para explicar como o tipo de terra clarificante (neutra ou acidamente ativada) pode interferir na coloração final do óleo de palma. Ainda são necessários mais estudos para otimizar a etapa de branqueamento e os novos procedimentos sugeridos. Por último, a etapa de desacidificação por via física foi estudada através de simulação computacional e dados experimentais disponíveis na literatura. Foram comparadas duas abordagens matemáticas: a diferencial e a flash. Esta última apresentou resultados mais realísticos quanto aos perfis de acidez e perda de óleo neutro. Foi ainda considerada na abordagem flash equações de transferência de calor. Dessa forma, pode-se concluir que este trabalho de tese apresentou avanços nos processos de refino físico de óleos vegetais para obtenção de produtos de maior qualidade final e menor consumo de insumos / Abstract: Vegetable oils are important compounds of the human diet and they should be refined before consumption. Consumers demand for healthier products as well as stiff environmental legislation are forcing refining industries towards changes and improvement of processes. In this context, this thesis has as main objective to investigate/improve the physical refining of vegetable oils, emphasizing the bleaching step. As first step, a HPLC methodology for simultaneous quantification of carotenes and tocols was developed and validated, and lately, it was used by our research groups. Then, bleaching step of palm oil, nowadays the most consumed oil in the world, was studied under different aspects: (1) determining kinetics, equilibrium and thermodynamic parameters of adsorptive removal of carotenes and phosphorus onto acid activated bleaching earth; (2) influence of different procedures on final color of palm oil; (3) influence of bleaching earth kind on final color of palm oil. These studies were important for a better understanding of bleaching process of palm oil, and some conclusions were obtained: adsorptive removal of carotenes and phosphorus onto acid activated bleaching earth occurs by chemisorption and it is endothermic; new procedures in the bleaching step can improve final color of palm oil when using the same amount of bleaching earth and deodorization time; a hypothesis was proposed to explain how the kind of bleaching earth can interfere in the final color of palm oil. Further studies are still necessary to optimize bleaching step and the new procedures suggested. Later, physical deacidification was studied by computer simulation and experimental data from literature. It was compared two mathematical approaches: differential and flash distillations. This last one presented better results regarding acidity and neutral oil loss profiles. In this approach, it was considered the heat transfer equations. In this way, this thesis presents an advance in refining process towards high quality products and less consumption of inputs / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Orientador: Roberta Ceriani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T08:35:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Homrich_PerciOdilonBonetti_M.pdf: 5015007 bytes, checksum: f5fb89127af3308329cf79ba684bb5c2 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O girassol é a oleaginosa que se apresenta em quarto lugar em relação à produtividade agrícola destinada à obtenção de óleos e possui vantagens por apresentar uma grande quantidade de ácido linoléico (ácido graxo polinsaturado) e compostos nutracêuticos, trazendo benefícios à saúde humana. O óleo de semente de girassol deve passar pelo processo de refino químico para remover a acidez e compostos minoritários para que se torne comestível. O processo de refino químico consiste, basicamente, de quatro etapas: degomagem, desacidificação, branqueamento e desodorização. A etapa de desodorização remove compostos odoríferos (principalmente aldeídos) formados pela oxidação do óleo, além de contaminantes, como pesticidas, por esgotamento com vapor de arraste sob altas temperaturas (até 265 °C) e alto vácuo. Essas condições drásticas de processamento causam a degradação e a volatilização de compostos nutracêuticos (principalmente antioxidantes), além de reações de oxidação e isomerização cis-trans de ácidos graxos insaturados. Neste contexto, este trabalho investigou a possibilidade de pré-tratar o óleo de girassol com solvente, removendo os odores do óleo bruto por extração líquido-líquido, o que possibilitaria uma posterior etapa de desodorização com condições operacionais mais brandas. Para isso, os dados de equilíbrio líquido-líquido para sistemas modelos compostos por óleo de semente de girassol + aldeídos + etanol anidro a 25 ºC foram experimentalmente determinados, sendo os sistemas quantificados por três métodos distintos. A partir dos dados obtidos, os parâmetros coeficiente de distribuição e seletividade do solvente indicaram que a extração dos aldeídos com solvente foi satisfatória, e a correlação dos dados pelos modelos termodinâmicos NRTL e UNIQUAC indicou que o NRTL correlacionou de forma mais fidedigna os resultados, apresentando um desvio global que variou entre 0,4447 e 0,7203 % / Abstract: Sunflower seed oil is the oilseed that represents the fourth major agricultural productivity destined to obtaining refined oils, possessing some advantages due to its high quantity of linoleic acid (polyunsaturated fatty acid) and nutraceutical compounds, promoting benefits to human health. In order to become edible, sunflower oil must be chemically refined for removing free fatty acids and minority compounds. Basically, chemical refining consists of four steps: degumming, deacidification, bleaching and deodorization. The deodorization step removes odoriferous compounds (mainly aldehydes), formed by the oil oxidation reaction, in addition to contaminants, such as pesticides, by a steam stripping under high temperatures (up to 265 °C) and very low pressures. These drastic process conditions result in the degradation and volatilization of nutraceutical compounds (mainly antioxidants), and favor the occurrence of oxidation and cis-trans isomerization reactions of the unsaturated fatty acids. In this context, this work investigated the possibility to pre-treat the sunflower oil with a solvent, removing the crude oil odors by liquid-liquid extraction, which would enable a posterior deodorization stage with milder operational conditions. To achieve this purpose, the liquid-liquid equilibrium data for model systems composed by sunflower seed oil + aldehydes + anhydrous ethanol at 25 °C were experimentally determined and the systems were quantified using three different methods. From the experimental data obtained, the distribution coefficient and the solvent selectivity parameters indicated that aldehydes extraction using ethanol as solvent was satisfactory, and the data correlation done by the thermodynamics methods NRTL and UNIQUAC showed that the NRTL model faithfully correlated the experimental data, presenting a global deviation that varied between 0.4447 and 0.7203 % / Mestrado / Engenharia Química / Mestre em Engenharia Química

The initial step in odor recognition by the nose is the binding of odorant molecules to receptor sites embedded in the dendritic membranes of olfactory receptor cells. Despite considerable interest and experimentation into the nature of these receptor sites, little is known of their specificity to different types of odorant molecules. This lack of knowledge partially stems from the fact that the nature of receptor proteins is most effectively studied when specific and irreversible inhibitors are available for use as chemical probes, yet no such agents have been discovered for use in the olfactory system. A series of alkylating agents and other chemically active odorants were tested to determine whether they might react with specific odorant receptors and modify olfactory responses. Electroolfactogram (EOG) recordings were obtained before, during, and after treatment of the olfactory mucosae of grass frogs (Rana pipiens) with a chemically active odorant.

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