Orientador: Fernando Antonio Cabral / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-06T10:41:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_RafaelladaFonseca_M.pdf: 8192637 bytes, checksum: c2b313105f25ac3c6eff14827391dd44 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A cumarina é um princípio ativo volátil encontrado em diversas espécies de plantas tais como guaco, emburana, agrião, cumaru, canela, entre outras, e em frutas como morango, cereja e damasco. Possuí um odor forte e característico de baunilha. É utilizada como fixador de perfumes, aditivo em tintas e spray, aromatizantes de alimentos, produtos de limpeza, além de possuir propriedades antibióticas, bronco dilatadora, fungicida, anticoagulante, analgésica e também ser utilizada em tratamentos contra o câncer. Os processos mais comumente utilizados para obtenção de princípios ativos de plantas envolvem o uso de compostos orgânicos tóxicos como solvente de extração. Produtos farmacêuticos, alimentícios e cosméticos podem ser obtidos através do uso de um solvente na fase supercrítica com as vantagens de se utilizar solventes atóxicos e de se trabalhar a temperaturas relativamente baixas, sendo facilmente separado do produto final, devido a sua alta volatilidade, resultando em rendimento e seletividades superiores aos obtidos nos métodos convencionais de extração. O presente trabalho teve como objetivo, estudar o comportamento da solubilidade da cumarina em CO2 supercrítico, em diversas condições experimentais, assim como avaliar os parâmetros de processo para extração de cumarina por meio de CO2 supercrítico a partir de sementes de emburana. Os dados de equilíbrio transcritos em termos de solubilidade foram correlacionados pela modelagem termodinâmica que emprega a equação de estado de Peng-Robinson. Neste caso testou-se duas regras de mistura distintas, a clássica de van der Waals, com parâmetros de interação dependentes da temperatura e a regra de mistura de Mohamed-Holder com parâmetro de interação dependente da densidade do solvente. O modelo termodinâmico com a regra de mistura de van der Waals mostrou boa capacidade de correlação e extrapolação dos dados experimentais de solubilidade. Os parâmetros de processo estudados foram temperatura, pressão, tipo e tamanho de partícula. Os resultados revelam efeitos significativos das condições termodinâmicas de temperatura e pressão sobre a extração e sua seletividade. Os baixos rendimentos conseguidos apontam a necessidade de adequação da técnica para a extração de cumarina a partir de sementes de emburana, como por exemplo, a utilização de co-solventes / Abstract: Coumarin is a volatile principle active found on several vegetable species like guaco, emburana, water-cress, ipeca, coumarou, carapiá, cinnamon, among others, and in fruits like strawberry, cherry and damask. It has a characteristic strong vanilla smell. It is used as a perfume fixer, paint and spray additive, food flavoring, cleaning products, and also possesses antibiotic, bronchial dilator, fungicide, anticoagulant, analgesic properties and can also be used on cancer treatments. The most usual procedures to obtain vegetable active principles involve the use of toxic organic substances as extraction solvents. Besides, conventional extraction technique requires the purification of the obtained substances, what is usually made through use of high temperatures that can damage the product. Pharmaceutical, alimentary and cosmetic products can be obtained through use of a solvent in its supercritical phase with the advantages of use a non-hazardous solvents and work procedures on relatively low temperatures since the final product can be easily dissociated due to its high volatility, resulting in improved selectivity and efficiency when compared to traditional extraction methods. The present work had as an objective to study the solubility behavior of coumarin in supercritical CO2 on several experimental conditions, as well as evaluate procedure parameters to the coumarin extraction from emburana seeds through use of supercritical CO2. The results were correlated using the Peng-Robinson state equation with interaction parameters based on solvent density (Mohamed-Holder) and the van der Waals classic mixture rule, with parameters based on temperature. The Peng-Robinson thermodynamical model with van der Waals presented a good correlation capability and solubility experimental data extrapolation. The process parameters studied were temperature, pressure, type and size of the particle. The results show significant effects on pressure and thermodynamical conditions over the extraction and its selectivity. The low efficiency rates obtained point to the necessity of technique adjustment for coumarin extraction from emburana seeds, like for example, the use of co-solvents / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T05:38:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarbajalGamarra_FelixMartin_D.pdf: 1506162 bytes, checksum: 8073329d5e41c3c1025d84572a37799c (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Nas últimas décadas, o estudo de produtos naturais aumentou notoriamente devido a presença de compostos químicos ativos de interesse com aplicações em diversas áreas. Dados de corantes naturais e óleos essenciais são dados escassamente publicados na literatura e os poucos dados que existem encontram-se em forma de patente, motivo pela qual justifica o estudo. Foram selecionados o Milho Roxo (Zea mays L.) e a Flor o Marigold (Tagetes erecta L.) devido à enorme importância a nível sócio-econômico, científico e industrial. Também foi selecionado o óleo essencial de limão devido à diversidade de aplicações industriais. O objetivo deste trabalho é obter dados experimentais para poder criar um banco de dados suficiente para montar modelos matemáticos que possam predizer e descrever o comportamento termodinâmico e físico-químico, em função de grupos moleculares de maior presença nos produtos estudados. Foram utilizados diferentes métodos de extração visando selecionar o solvente mais seletivo e eficiência dos processos. Foi determinada a estabilidade dos corantes fazendo um acompanhamento dos extratos obtidos em função do tempo, assim como, o isolamento dos compostos de maior presencia, a solubilidade, a recuperação dos solventes utilizados e a caracterização da matéria prima e dos extratos. Já no caso do óleo essencial foi determinada a influência do tempo na qualidade do óleo (sensorial e econômica) acompanhado e identificando os compostos por HPLC após a destilação convencional na qualidade do destilado / Abstract: In the last decades, the study of natural products increased due to the presence of active chemical composites of interest which can be applied to different areas. There is scarce literature on data about natural colorants and essential oils and the few works published are found in the form of patents, which provide good rationale for this study. The Purple Maize (Zea mays L.) and Marigold (Tagetes erecta L.) were selected due to their major socio-economic, scientific and industrial importance. Lemon essential oil was also selected due to its diverse industrial applications. The objective of this work is to obtain experimental data that will enable to create a data base with enough information to set-up mathematical models that can predict and describe thermodynamic and physical-chemical behavior, as a function of the most present molecular groups of the products studied. Different methods of extraction were used to select the most selective and efficient solvent of the processes. The stability of the colorants was determined by accompanying the extracts obtained through time, as well as, by isolating the most common composites, the solubility, the recovery of the solvents used and the characterization of raw material and extracts. In the case of the essential oil the influence of time in the quality of the oil (sensorial and economic) was determined. The composites for HPLC were identified using the conventional distillation in the quality of the distilled. / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Saul G. d'Avila / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T20:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stragevitch_Luiz_D.pdf: 7241350 bytes, checksum: 04c220b8ac5f1cff0e85e3fce581d580 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho de pesquisa apresenta contribuições para o equilíbrio líquido-líquido (ELL) de misturas de não eletrólitos. Foi considerado a correlação, a determinação experimental, e a predição de dados de ELL. Receberam ênfase as misturas de interesse na extração de hidrocarbonetos aromáticos. Com respeito a correlação, as equações do método baseado no princípio da máxima verossimilhança foram adaptadas para uma forma matricial geral pelo uso extenso do particionamento de matrizes- A implementação computacional foi efetuada para o caso de múltiplas restrições implícitas. O método foi aplicado na correlação de dados de ELL e equilíbrio líquido-vapor (ELV) com qualquer número de componentes, e com diferentes números de componentes simultaneamente. Ambas aplicações foram efetuadas para modelos de energia livre de Gibbs excedente. Sobre a determinação experimental, a técnica empregada foi validada pela comparação de linhas de amarração experimentais com sistemas teste da literatura. O sistema teste foi ciclohexano/etanol/água a 25 e 50°C. Empregando esta metodologia experimental, foram medidos 55 diagramas isotérmicos de ELL diferentes, totalizando 404 linhas de amarração experimentais, envolvendo combinações de solventes para a extração de aromáticos. Desses sistemas, dois são binários, 17 são ternários e 36 são quaternários, medidos a 25, 40 e 55°C e, aproximadamente, à pressão atmosférica. Foram empregadas duas classes de hidrocarbonetos representativos, ciclohexano/benzeno e w-heptano/tolueno, e duas combinações do tipo amida/glicol, A^-dimetilformarnida (DMF)/etileno glicol (EG) e DMF/dietileno glicol (DEG). Cada sistema quaternário foi medido para três razões molares DMF/glicol, iguais a 1/3, 1/1 e 3/1, equivalentes a 25, 50 e 75% de DMF no solvente, respectivamente. Os sistemas ternários e quaternários foram correlacionados por modificações empíricas do modelo NRTL, e aplicados na determinação das proporções ótimas dos dois solventes nas combinações DMF/EG e DMF/DEG a 55°C, e TV-metilpirrolidona (NMP)/EG a 50°C, empregada em processos comerciais. Uma comparação do desempenho das combinações ótimas, em termos de capacidade e seletividade, mostrou a superioridade da combinação DMF/DEG sobre DMF/EG na extração de aromáticos- Contudo, ambas foram inferiores à NMP/EG, e nenhuma das combinações superou o sulfoiane. Acerca da predição, foi demonstrado que os métodos de contribuição de grupos usuais, ASOG e UNIFAC, são inadequados para uma avaliação quantitativa de combinações de solventes na extração de aromáticos. Um novo modelo de energia livre de Gibbs excedente, denominado FHLS. foi derivado com base na teoria generalizada de van der Waals. O novo modelo foi aplicado na predição do ELV e ELL sem usar informações de mistura na estimativa dos parâmetros, apenas propriedades de componente puro. As predições foram qualitativas apenas. Na correlação de dados de ELL, do ponto de vista prático de engenharia, o modelo FHLS não oferece nenhuma vantagem sobre os modelos usuais, como NRTL e UNIQUAC. A principal aplicação do modelo FHLS foi na extrapolação do ELL em grandes faixas de temperatura, finalidade para a qual os modelos usuais são inadequados. Entretanto, a aplicação do modelo FHLS como base de um novo método de contribuição de grupos não foi bem sucedida / Abstract: This work presents contributions to the liquid-liquid equilibrium (LLE) of nonelectrolyte solutions. Correlation, experimental measurement, and prediction of LLE data have been considered, with emphasis on mixtures applicable in the extraction of aromatic hydrocarbons. With respect to correlation, the equations of the method based on the maximum likelihood principle have been rewritten in a suitable generalized matrix form by massively employing the partitioning of matrices. The algorithm for multiple implicit constraints has been computationally implemented, and the method was applied to the correlation of LLE and vapor-liquid equilibrium (VLE) data of mixtures with any number of compounds, and with different numbers of compounds, simultaneously. In all applications, only excess Gibbs energy models have been considered. Regarding measurement of LLE data, the experimental technique employed was validated by matching measured tie lines with data reported in the literature for the test system cyclohexane/ethanol/water, at 25 and 50°C. Using this technique, LLE data for systems with solvent combinations for the extraction of aromatic hydrocarbons have been experimentally determined for 55 isothermal LLE data sets, amounting to 404 tie lines. All systems were measured at 25, 40. and 55°C, and at 1 atm, approximately. Among these data sets, two are binary, 17 are ternary, and 36 are quaternary. Two classes of hydrocarbons, cyclohexane/benzene and //-heptane/toluene, and two amide/glycol solvent combinations, N^N-dimethylformamide (DMF)/ethyIene glycol (EG) and DMF/diethylene glycol (DEG), have been considered. Each quaternary system was measured in the ratios DMF/glycol (molar basis) of 1/3, 1/1. and 3/1, corresponding to 25, 50, and 75% of DMF in the solvent combination, respectively. The ternary and quaternary systems were correlated with empirical modifications of NRTL, and used to calculate the optimal relative amounts of the solvents in the combinations DMF/EG and DMF/DEG at 55°C, and TV-methylpyrrolidone (NMP)/EG at 50°C, the latter employed in industrial processes. Based on capacity and selectivity, the performances of the optimized combinations have been compared, and DMF/DEG was found to be superior to DMF/EG for the extraction of aromatic hydrocarbons. However, better performances were observed for NMP/EG, and none of the three combinations was able to show higher extraction properties than sulfolane. In connection with prediction, the group contribution methods of common use, ASOG and UNTPAC, were not considered suitable for a quantitative evaluation of solvent combinations in the extraction of aromatic hydrocarbons. A new excess Gibbs energy model, denoted by FHLS, has been derived from the generalized van der Waals theory. The new model was applied to the prediction of VLE and LLE data with parameters based on pure component properties only, with qualitative results. For the correlation of LLE data, from a strictly engineering point of view, the new model did not present any significant advantage over the usual models NRTL and UNIQUAC. However, application of the new model to extrapolate LLE data in large temperature ranges, for which the usual models fail completely, was promising. Use of FHLS as the base of a new group contribution method has not been successful / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Saul Gonçalves d'Avila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T09:15:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_RitaMariadeBrito_M.pdf: 4832036 bytes, checksum: 16e349fd71d878e99caa59246a636b27 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta a avaliação de duas equações de estado não cúbicas, as equações PHCT e SUZUKI, em relação aos seus desempenhos em cálculos de equili'brio líquido-vapor (EL V) para projeto e simulação de processo. A complexa equação PHCT original é adequada para representar EL V de misturas binárias e multicomponentes de hidrocarbonetos leves e pesados na faixa de temperatura e pressão normalmente encontrada em processos petroquímicos. Entretanto, a escassez de extensas tabelas de parâmetros de componentes puros e de interação binária apropriadas impede a aplicação generalizada desta equação em cálculos de processos. Um exemplo deste fato é dado em relação a simulação de uma coluna de destilação industrial envolvendo a separação de 17 hidrocarbonetos de diferentes tamanhos. Apesar de demandar mais tempo de computação, os resultados são equivalentes àqueles obtidos com a equação de estado cúbica de Soave-Redlich-Kwong, mais simples estruturalmente. A equação de SUZUKI é urna expressão não cúbica que fornece boa representação de isotermas de dados PVT na região crítica, indicando, desta forma, um potencial para aplicação em projeto e simulação de processos supercríticos. A avaliação é restrita ao EL V de sistemas contendo CO2 na faixa de alta pressão. A equação mostrou-se apropriada para correlacionar e predizer dados de equilíbrio de fases de misturas envolvendo compostos normalmente encontrados em produtos naturais. Entretanto, quando se usa a equação cúbica de Peng-Robinson, para os mesmos sistemas, são obtidos resultados equivalentes / Abstract: This work presents the evaluation of two non cubic equations of state, namely PHCT and SUZUKI equations, concerning their performance in VLE calculations for process design.The original, complex PHCT equation is adequate to represent VLE of binary and multicomponent mixtures of low and high molecular weight hydrocarbons in the range of temperature and pressure normally found in petrochemical processes. However, the lack of suitable and extensive tables for pure components and binary interaction parameters hinders the generalized application of this equation in process designo An example is given concerning the simulation of a distillation column involving the separation of 17 hydrocarbon components. Although demanding more computer time, the results are equivalent to those obtained with the more simple, cubic Soave-Redlich-Kwong equation. SUZUKI equation is a non cubic expression tOOt gives a good representation of isothenns of PVT data in the critical region, thus indicating a potential for application to design of supercritical processes. The evaluation is restricted to EL V of CO2 containing systems in the high pressure range. The equation showed to be appropriate to correlate and predict phase equilibrium data of mixtures involving compounds normally found in natural products. However, when using the cubic Peng-Robinson equation, for the same systems, equivalent results are obtained. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Saul Gonçalves d'Avila / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T15:20:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morais_AnaLuciaFerreirade_D.pdf: 4437609 bytes, checksum: 0c9be398cd1d848abcdf7596483580a3 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas técnicas computacionais de projeto rigoroso do extrato r líquido-líquido com um solvente, que para um dado problema de separação (fixadas as composições das alimentações, temperatura do extrator e especificações dos produtos), calculam a configuração do extrato r (número de estágios ideais e estágio ótimo de alimentação da mistura), os perfis de composições e de vazões, e as condições operacionais (vazão de solvente e razão de refluxo). É proposta uma metodologia para projeto do extrato r multicomponente com um solvente formada pelos seguintes passos básicos: (1) Estimativa da condições operacionais preliminares através do Método Gráfico Computacional empregando o Programa EXTRA TE R; (2) Projeto final, em toda região operacional, através de Método Rigoroso com Modelo Termodinâmico usando o Programa PROJEXT; (3) Análise da sensibilidade dos resultados do projeto aos parâmetros binários do modelo termodinâmico; (4) Determinação da configuração e das condições operacionais ótimas do extrato r através de simulação e análise econômica do processo completo de extração; (5) Validação do projeto do extrator na instalação piloto, onde também é determinada a eficiência do extrator. As equações algébricas do tradicional Método Gráfico foram desenvolvidas e adaptadas para uso em computador, sendo a base do programa EXTRA TER, que é adequado para o projeto rigoroso do extrato r ternário com ou sem refluxo, e que também calcula as condições operacionais limites (vazão de solvente mínima, para o caso sem refluxo, ou número mínimo de estágios e razão de refluxo mínima, para o caso com refluxo) usadas como referência na especificação das variáveis de projeto, a fim de obter a separação desejada com um número finito de estágios. Este algoritmo requer somente as especificações desejadas do projeto e as linhas de"amarração experimentais de equilíbrio líquido-líquido (ELL), que são ajustadas através do Método Spline Modificado, dispensando qualquer modelo termodinâmico. O Programa PROJEXT tem opção para o uso do modelo UNIQUAC ou NRTL. Os programas de projeto foram validados através de comparação com resultados da literatura e foram empregados na solução de problemas que envolvem três, quatro e nove componentes. A influência da representação do ELL nos cálculos de projeto foi avaliada, verificando-se que em geral o número de estágios ideais é muito sensível aos valores dos parâmetros binários dos modelos termodinâmicos. A viabilidade da predição do projeto rigoroso multicomponente com modelo termodinâmico a partir do projeto rigoroso com um ternário representativo também foi analisada, observando-se que o projeto com ternário representativo fornece valores iniciais razoáveis do limite operacional e dos perfis de vazões e composições, facilitando o alcance da solução rigorosa do projeto multicomponente / Abstract: In this work were developed rigorous computational techniques to design liquid-liquid extractor with one solvent, that determine the extractor configuration (number of ideal stages, optimum feed stage), flow rates, composition profiles, and operational conditions (solvent flow rate and reflux ratio), based on given feed flow rates, feeds compositions, extractor's temperature and specification of products. A methodology proposal for a multicomponent extractor design with one solvent is made by the following steps: (1) Initial estimate of operational conditions obtained by Computational Graphic Method using the EXTRA TER Program; (2) Final design, covering the entire operating region, obtained by the Rigorous Method with Thermodynamic Model using the PROJEXT Program; (3) Analysis of the design sensibility related to binary parameters of the thermodynamic model; (4) Determination of the optimum configuration and operating conditions by simulation and economical evaluation of the overall extraction process; (5) Validation of the extractor design and determination of the extractor efficiency in the pilot-plant. The algebraic equations of the Graphical Method were developed and adapted for computer use, being the base of the EXTRATER Program, that can be suited for rigorous design of the ternary extractor with or without reflux, and that also calculates the bounds of the operating conditions (minimum solvent rate, in case of no reflux, or the minimum number of stages and the minimum reflux ratio, in case of reflux) used as reference in the specification of the design variables, in order to obtain the desired separation with a finite number of stages. This algorithm only requires the desired specifications and the experimental tie-lines of the liquid-liquid equilibri_m, that are adjusted by the Modified Spline Technique witch does not require any thermodynamic mode!. The PROJEXT Program has the option of using UNIQUAC or NRTL models. The design programs were validated by the comparison with the literature results and were used to solve problems with three, four and nine components. The influence of the ELL representation for the design calculation was evaluated, showing that in general the number of ideal stages is very sensible to the binary parameters of the thermodynamic models. The feasibility of the prediction of the multicomponent rigorous design with thermodynamic model based on rigorous design with a representative temary system was also evaluated, observing that the design with a representative temary system supplies reasonable initial values for the operational bound and for the flow rate and composition profiles, becoming easy to achieve the rigorous solution of the multicomponent design / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T22:32:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_ElianaMariaGoncalves_D.pdf: 3569293 bytes, checksum: b7c2f26dc727eabf16b3528d0a1813bb (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho, foi estudada uma microcoluna agitada por campânulas pulsadas, visando promover um eficiente contato entre as fases através de uma agitação suave, aumentando assim o tempo de contato entre elas no interior da microcoluna e também evitando a desnaturação da enzima. O objetivo deste estudo visou a recuperação da xilanase, produzida pelo fungo Penicillium janthinellum, através da técnica de extração líquido - líquido por micela reversa, para o interior micelar. Para tanto, foi utilizado o agente tensoativo catiônico BDBAC (c1oreto de benzil dodecil bis (hidroxietil) amônio). Foram utilizados planejamentos estatísticos com o intuito de se realizar uma triagem das variáveis significativas no processo: freqüência de pulsação das campânulas, razão entre as fases aquosa/orgânica e condutividade da fase aquosa; a metodologia de superficie de resposta foi empregada para a quantificação dos níveis das mesmas. O trabalho resultou em dois modelos matemáticos, um que representa a recuperação da enzima pura, e outro que representa a recuperação da enzima presente no extrato enzimático bruto. Foram previstos e observados experimentalmente para ambos os modelos obtidos, rendimento em atividade na ordem de 140% para a enzima pura e 43% para o extrato enzimático. Verificou-se neste trabalho que, a metodologia estatística empregada foi de extrema importância e que, a microcoluna estudada tem operação estável e altos rendimentos em atividade foram alcançados / Abstract: In this work, it was studied a microcolumn agitated by puIsed caps, due to promote an efficient contact between the phases in the column and also to avoid the enzyme denaturation and the loss of main proteins properties. This work deals with the purification of xylanase produced by Penicillium janthinellum by liquid-liquid extraction on reverse micelles, to micellar inner, utilizing a cationic surfactant BDBAC (N-benzyI-N-dodecyl-N-bis(2-hydroxyethyl)). It was used design statistical with the intention of realized selection of the main variables in the process: frequency pulsed, volumetric flow and ionic strength; the response surface methodology was employed to the quantified levels of this. This resulted in two major mathematical models: one representing the use of pure enzyme and the other the use of enzymatic extract. It was predict and observed experimentally for both models, obtained activity yield in the order of 140% to the pure enzyme and 43% to the enzymatic extract. It was observed in this work that, the methodology statistical employed was extremely important and that the microcolumn used were stable operation and that high activity yield was reached. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador : Maria Angela de Almeida Meireles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-31T15:55:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muller_CarmenMariaOlivera_M.pdf: 18535663 bytes, checksum: 6d7682b3a94afe7d68535e0fb5c9d2f3 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A extração com dióxido de carbono liquido tem-se tornado um processo de separação atrativo para a extração de óleos essenciais, devido às características que os fluidos, perto da região crítica apresentam, tornando elevadas as taxas de transferência de massa a temperaturas moderadas. Neste trabalho foi determinado o coeficiente de difusão de massa efetivo para o sistema capimlimão imbopogoncitratusStraupf)/dióxido de carbono. As medidas foram realizadas numa unidade de extração supercrítica que permitiu a montagem de um leito formado por partículas sólidas de mesh -24/+48. A densidade aparente do leito foi mantida constante, o sólido compactado foi tratado como um sólido homogeneo. O coeficiente de difusão de massa efetivo foi determinado para a isobárica de 180 bar nas temperaturas 15,20,25,30 e 35°C. A quantidade média da massa difundida em função do tempo foi ajustada a equação de balanço de massa para a fase fluida para leito fixo em estado estacionário. Testaram-se dois modelos encontrados na literatura: i) sólido semi-infinito (Fo < 0,05) e ii) sólido finito (Fo>0,05) ambos para coeficiente de difusão de massa efetivo constante; obtendo-se o melhor resultado para o modelo do sólido semi-infmito (Fo<0,05), obtendo-se valores do coeficiente de difusão efetivo na faixa de 1,83 a 2,46.10-9m2/s. Observou-se que o coeficiente de difusão de massa efetivo variou com a temperatura de extração obtendo-se os valores maiores a 15°C. A determinação da composição dos extratos foi feita através de cromatografia gasosa utilizando detetor de ionização em chama (CG-DIC) e a identificação dos compostos por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-E1'v1).Foram identificados 13 componentes que constiuem 95% do total sendo os principais: citral (neral + geranial), geraniol, undecanona, linalol, acetato de butila, 2-tridecanona. / Abstract: The exttaction with liquid carbon dioxide has become an atttactive process for the exttaction of essential oils, mainly due to the specific characteristics of the fluids near the critical region, that is high mass ttansfer rates higher at moderate temperature. In this work the effective mass-diffusion coefficient was determined for a system lemongrass (Cimbopogon citratusSttaupf)/ carbon dioxide. Measurements were accomplished in a supercritical exttaction unit which al1ow the setting of a bed formed by solid particles (mesh -24/+48). The bed apparent density was kept constant, the compacted solid was tteated as an homogeneous solid. The effective mass-diffusion coefficient was determined for the 180 bar isobaric for temperatures of 15, 20, 25, 30 e 35°C. The mean amount of mass ttansferred by diffusion as function of time was adjusted to the the steady state fluid phase mass balance equation. Two models found in the literature were tested: i) semiinfinite solid (Fo < 0.05) and ü) fmite-solid (Fo>0.05), both for constant effective mass-diffusion coefficient. The best result was obtained with the semi-infinite solid model. Values of the effective mass-diffusion coefficient ranged from 1.83 to 2.46.1O-9m2/ s. It was observed that effective mass-diffusion coefficient changed with temperature, higher values were obtained at 15°C. The determination of exttact composition was done by gas chromatography using flame ionization detector (GC-FID) and the identification of the substances by gas chromatographcoupled to a mass specttometer (GC-MS). Thirteen compounds were identified which constitute 95% of total, major ones were: cittal (neral + geranial), geraniol, undecanone, linalool, butylacetate, 2-thridecanone / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Roger Josef Zem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2017-06-20T18:15:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paraiso_PauloRoberto_D.pdf: 6072802 bytes, checksum: 03f1ff005f8e2f1bf228c5bf272314e3 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A indústria de obtenção de óleo e fareIo de soja é um importante ramo da agroindústria da região noroeste do estado do Paraná. Os produtos gerados atendem tanto o mercado interno como o mercado externo. A concorrência é elevada, e para serem competitivos, a redução de custos e de desperdício é fundamental; além disso, como as indústrias da região utilizam o hexano como solvente na extração do óleo, a preocupação com a saúde do trabalhador e com o meio ambiente é de fundamental importância. Estas preocupações podem ser avaliadas tanto no projeto de novas unidades como no funcionamento das atuais unidades em melhores condições. Tais avaliações do processo podem propiciar uma redução no consumo de energia, bem como no consumo e no nível de perdas do hexano para o meio ambiente. O objetivo geral deste trabalho é desenvolver modelos para análise das operações existentes na obtenção do óleo bruto de soja visando a recuperação máxima de hexano e o consumo mínimo de energia. Os modelos são desenvolvidos, em regime estacionário, para analisar as condições de operação do extrator, do evaporador, do stripper e do dessolventizador-tostador (DT); na seqüência, os dados obtidos pelos modelos serão utilizados na análise energética do sistema. O modelo do extrato r se compõe de balanços de massa, relações de equilíbrio, equações empíricas e de um algoritmo de solução. O modelo do evaporador é baseado em balanços de massa, balanços de energia, relações de equilíbrio e num algoritmo de solução. Os modelos do stripper e do DT se compõem de balanços de massa, balanços de energia, relações de equilíbrio e do algoritmo de Bumingham-Otto para a solução. Desenvolvidos os modelos, as aplicações foram realizadas com dados de uma indústria local e os resultados obtidos foram bastante satisfatórios. Com isso, verifica-se que os modelos apresentados no trabalho são coerentes e poderão ser utilizados na melhoria do desempenho de uma planta de obtenção de óleo e fareIo de soja. Uma utilização importante desses modelos é no que se refere à integração energética da planta. Esta integração foi realizada com dados gerados pelos modelos e os resultados obtidos mostraram que o sistema atual da empresa já está razoavelmente integrado, mas que pequenas melhorias no consumo de energia ainda poderão ser obtidas / Abstract: The industry of oil production and soy meal is an important branch of the agroindustry of the northwest area of the Paraná State. The generated products assist both the internal market and the external market. The competition is intense, and to be competitive, the reduction of costs and of waste is fundamental; besides, as the industries of the area use hexane as solvent in the extraction of the oil, the concern with the worker's health and with the environment is of fundamental importance. These concerns can be so much appraised in the project of new units as in the operation of the current units in better conditions. Such evaluations ofthe process can propitiate a reduction in the consumption of energy, as well as in the consumption and in the level of losses of hexane to the environment. The general objective of this work is to present a methodology for analysis of the existent operations in the obtaining of the crude oil of soybean seeking the maximum recovery ofhexane and the minimum consumption of energy. The models are developed, in stationary regime, to analyze the conditions of operation of the extractor, of the evaporator, of the stripper and of the desolventizer-toaster (DT); in the sequence, the results obtained with these models wiIl be used in the analysis energy ofthe system. The model of the extractor is composed of mass balance, balance relationships, empirical equations and of a solution algorithm. The model of the evaporator is based on mass balances, balances of energy, equilibrium relationships and on a solution algorithm. The models of the stripper and of DT are composed of mass balances, balances of energy, equilibrium relationships and of Burmingham-Otto's algorithm for the solution. Once the models were developed, the applications were accomplished with data from a local industry and the obtained results were quite satisfactory. Whereupon, it is verified that the models presented in the work are coherent and they can be used in the improvement ofthe performance of a plant of oil production and soy meal. An important use of those models is in what it refers to the energy integration ofthe plant. This integration was accomplished with data from these models and the obtained results showed that the current system of the company is already quite integrated, but a small improvement in the consumption of energy can still be obtained. / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Quimica

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T20:43:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prado_IvorMartindo_M.pdf: 4325447 bytes, checksum: 55d908ce9e06c61099119b0e52a49ba1 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O presente trabalho teve por objetivo validar um modelo do processo supercrítico aplicado a avaliação econômica utilizando-se um simulador comercial de processos (SuperPro Designer®) a partir de dados obtidos na literatura para a cúrcuma (Curcuma longa L.) e dados laboratoriais obtidos para o alecrim-pimenta (Lippia sidoides) e estudar os efeitos de aumento de escala no custo de manufatura (COM) do extrato vegetal de planta condimentar obtido por tecnologia supercrítica em equipamentos de extração supercrítica de diferentes capacidades. A validação do modelo de extrator SFE foi realizada utilizando-se o simulador de processos SuperPro Designer® que consiste de um conjunto de ferramentas capaz de estimar parâmetros econômicos e de processos, provido de um amplo banco de dados contendo substâncias simples e compostas comumente encontradas nas indústrias de alimento, química e farmacêutica. A montagem do modelo ocorreu utilizando os equipamentos disponíveis no banco de dados do simulador, porém por se tratar de um processo não convencional de extração o simulador não compreende um modelo de extrator SFE, sendo necessário adaptar esta operação unitária a um equipamento disponível, apto a realizar as funções necessárias. O aumento de escala foi avaliado utilizando-se o modelo SFE proposto que permitiu utilizar as ferramentas de aumento de escala disponíveis no simulador SuperPro Designer®. Nesta etapa assumiu-se que a relação entre a massa de solvente e a massa de alimentação permanece constante quando o modelo passa da escala laboratorial para a escala industrial, sendo assim, a relação entre rendimento e tempo de processo será igual para ambos os casos. Os fluxograma das plantas SFE estudadas no aumento de escala foram unidades semi-contínuas contendo dois extratores variando suas capacidades de 0,005 m3 a 1 m3. Os custos dos equipamentos utilizados na estimativa de custo foram comparados os preços praticados no mercado americano e chinês. Para a estimativa do custo de manufatura (COM) do processo SFE pelo simulador foram utilizados os modelos da etapa de avaliação do aumento de escala e a curva global de extração (OEC) para a cúrcuma obtida da literatura. Os tempos de ciclos do processo foram selecionados de acordo com o menor valor de estimativa do custo de manufatura segundo a avaliação da curva global de extração (OEC), no caso da cúrcuma o tempo utilizado foi de 37 minutos enquanto que no caso do alecrim-pimenta o tempo utilizado foi de 100 minutos por ciclo. Verificou-se que quando se trabalha com equipamentos de grande capacidade de produção o custo de manufatura não apresenta diferenças significativas independentemente do custo da unidade SFE, ou seja, o custo de equipamentos americanos ou chineses. Isto ocorre devido à grande participação do custo de matériaprima (CRM) no COM, enquanto que os custos de investimento (FCI) não apresentaram grande influência no custo final de manufatura / Abstract: Using the commercial simulator SuperPro Designer® the present work had for objective of validate a process model of supercritical solvent extraction (SFE) using data from literature for turmeric (Curcuma longa L.) and studying the effect of scale-up in the cost of manufacture (COM) in vegetal extract obtain via supercritical fluid extraction. The validation of the supercritical fluid extractor (SFE) was carried out using the process simulator SuperPro Designer® that consist in a set of tools capable to estimate economic parameters of processes; the simulator contains a large data base with simple substances and complex mixtures found in food chemistry and drug industries. The assembly of the model occurred using the available equipments in the data base of the simulator, however since we are dealing with a non conventional extraction process, the SFE equipment was not available in the simulator, and thus, it was necessary to develop the extraction unit before caring out the simulations. The scale-up was evaluated using the proposed model SFE that allowed the use of the available tools for scale up of the simulator SuperPro Designer®. In this stage it was assumed that the ratio between the mass of solvent and the feed mass remains constant for the laboratorial scale and the industrial scale units, therefore, the ratio between yield and process time will be equal in both cases. The flow diagram of the SFE units contains two extractors with capacities varying from 0,005 m3 to 1 m3. The costs of the SFE units were taken from manufactures in USA and China. To estimate the cost of manufacturing (COM) for the extract produced by the SFE process data for the overall extraction curve (OEC) from literature for turmeric was used. The cycles of process used in the estimate of cost had been chosen in accordance with the times that had presented lowest cost evaluated along of the overall curve of extraction (OEC), in the case of turmeric the process time used was 37 minutes whereas in the case of the alecrim-pimenta the time was used 100 minutes per cycle. It was verified that for equipment of larger capacity of production the cost of manufacturing (COM) is not significantly affected by the cost of the SFE unit (American and Chinese). This occurs due the fact that the cost of the raw material cost (CRM) predominates in the COM, while of the fixed costs of investment (FCI) represents a smaller fraction of the final COM / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:16:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcanti_RodrigoNunes_M.pdf: 38161190 bytes, checksum: 52a9f06bfcd237167fdac55c212e06f5 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O Brasil constitui um grande produtor de plantas e frutas tropicais, cujo emprego pelas indústrias farmacêutica, alimentícia e de cosméticos vem aumentando a cada ano. Com a finalidade de aproveitar efetivamente o seu potencial, o país necessita desenvolver e/ou adaptar tecnologias que sejam economicamente viáveis e ecologicamente corretas como, por exemplo, os processos de extração com solventes GRAS (Generally Recognized as Safe). Dentro desse âmbito, o processo de extração supercrítica caracteriza-se pela obtenção de produtos de elevada qualidade com a minimização dos resíduos de solventes e da alteração das propriedades do extrato em comparação aos processos de extração convencionais. Apesar dessa tecnologia já estar sendo estudada há muitos anos no Brasil e da vasta disponibilidade de matéria-prima de alta qualidade e baixo custo no país, ainda não existe na América Latina nenhuma planta industrial. A produção de oleaginosas tem mostrado um notável aumento nas últimas décadas. Esta evolução deve-se ao crescente consumo de gorduras comestíveis, como óleos vegetais e seus produtos, devido à substituição gradual da gordura animal pela de origem vegetal. A mudança está relacionada com a noção de estilo de vida saudável e a necessidade de comer alimentos com uma influência positiva na saúde, aumentando o uso de alimentos ricos em compostos com comprovado benefício. Sendo assim, estudos visando o conhecimento sobre as possibilidades de comercialização de matrizes oleaginosas são necessários para proporcionar o beneficiamento social, econômico e ambiental através da valorização e/ou do aproveitamento de seus produtos e subprodutos, o que implica em uma maior competitividade, e conseqüente, expansão comercial, uma vez que se observa uma tendência generalizada do mercado em relação à busca por produtos que não agridam o meio ambiente, gerem vantagens econômicas e possibilitem o desenvolvimento social. Este trabalho pretende avaliar o processo de extração supercrítica de matriz vegetal oleaginosa de origem Amazônica, através da determinação e caracterização dos parâmetros de processo e composição química dos extratos obtidos. Este estudo divide-se em três etapas. Na etapa de caracterização química e física foram determinados a composição, o tamanho e a densidade das partículas da matriz vegetal oleaginosa. Na etapa de extração, foi realizada a determinação dos parâmetros de processo, bem como a caracterização dos extratos com relação ao teor de tocoferóis, tocotrienóis, composição em ácidos graxos, fenóis, flavonóides e atividade antioxidante. Na última etapa, foi realizada a análise de viabilidade econômica, visando a determinação da condição de extração que possibilite a melhor relação custo-benefício. A otimização das condições de separação da mistura de extrato e solvente constitui uma etapa importante do processo de extração de produtos naturais utilizando fluidos supercríticos, uma vez que permitirá uma melhor recuperação e/ou fracionamento do extrato / Abstract: Brazil is a great producing of plants and tropical fruits whose utilization by the pharmaceutical, nutrition and cosmetics industries has been increasing every year. With the purpose of taking advantage his/her potential indeed it is necessary to develop and/or to adapt technologies economically viable and ecologically correct as, for instance, the extraction processes with GRAS solvents (Generally Recognized as Safe). Inside of that extent the process of supercritical fluid extraction is characterized by the obtaining of products with high quality, the minimization of the residues of solvents and of the alteration of the properties of the extract in comparison with the conventional extraction processes. In spite of that technology has been studied many decades in Brazil and of the vast readiness of raw material of high quality and low cost in the country, it still doesn't exist in Latin America any industrial plant. Besides that, the production of oleaginous has been showing a notable increase in the last decades. This evolution is due to the crescent consumption of eatable fats, as vegetable oils and their products, due to the gradual substitution of the animal fat for the of vegetable origin. The change is related with the notion of healthy lifestyle and the need of eating foods with a positive influence in health, increasing the use of foods rich in elements with proven health benefit. Therefore, studies seeking the knowledge about the possibilities of commercialization of oil matrices are necessary to provide the improvement social, economical and environmental through the valorization and/or of the use of their products and sub-products what implicates in a larger competitiveness, and consequently, commercial expansion, once a widespread tendency of the market is observed in relation to the search by products that don't attack the environment, generate economical advantages and make possible the social development. This work intends to evaluate the process of supercritical fluid extraction of oil matrices from Amazonian origin, through the determination and characterization of the process parameters and chemical composition of the obtained extracts. This study becomes separated in three stages. In the stage of chemical and physical characterization it was obtained the chemical composition, size and density of the particles of the oil matrices. In the extraction stage the determination of the process parameters was accomplished, as well as the characterization of the extracts regarding the composition of: tocopherols, tocotrienols, fatty acids, phenols, flavonoids and antioxidant activity. In the last stage the analysis of economical viability was accomplished seeking the determination of the extraction condition to make possible the best relationship cost-benefit. The optimization of the conditions of separation of the extract mixture and solvent constitutes an important stage of the process of extraction of natural products using supercritical fluids, once it allow a better recovery and/or separation of the extract. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos