Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Cesar Benedito Batistella / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RiosPinto_LuisaFernanda_M.pdf: 20048663 bytes, checksum: 6a98f3cef912af2be266020d94b174a8 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Na atualidade, a substituição de insumos artificiais utilizados nas áreas alimentícias, farmacêuticas e de cosméticos por produtos de origem natural, vem ganhando forte destaque mundialmente. Neste sentido, o Brasil se coloca em posição de realce pela enorme potencialidade de seus recursos naturais e agrícolas. Entretanto, a reduzida capacidade tecnológica do Pais de processar tais recursos, coloca o Brasil na situação de importador de matérias primas, desperdiçando a oportunidade do interessante mercado que se aflora para produtos naturais. Todos estes produtos dependem, em algum estagio do processo produtivo, da destilação ou da extração supercritica. A destilação molecular apresenta vantagens em relação as outras técnicas para a separação e/ou concentração, porque não ha a necessidade de introduzir outros componentes aos produtos naturais, e isto e desejado pelo mercado. Neste trabalho, foi realizado um estudo do processo de destilação molecular para a recuperação de carotenos a partir do óleo de palma, com as condições exigidas pelo mercado, não somente nacional, mas com qualidade para a exportação. Entre as funções desempenhadas pelos carotenóides podem ser elencadas a prevenção e o tratamento de patologias como câncer, doenças cardiovasculares, catarata, desordens fotossensíveis e do sistema imune, alem disso, tem propriedades antioxidantes e atividade provitaminica A. Para fazer a extração dos carotenos se partiu do óleo de palma bruto, sendo necessárias etapas anteriores ao processo de destilação molecular para se trabalhar em condições mais brandas. Estas etapas foram reações de neutralização e transesterificação, apos isso, o óleo transesterificado foi introduzido ao destilador molecular se conseguiram recuperações de carotenos de 306 ppm ate 25900 ppm de concentração. Alem disso, dois produtos importantes durante a concentração dos carotenos foram obtidos, sendo um deles o biodiesel com as condições exigidas pelo mercado e o outro produto foi o sabão, formado a partir dos ácidos graxos tirados durante a etapa da neutralização. Assim sendo este processo bem mais limpo e viável economicamente / Abstract: Currently, the substitution of artificial supplies by natural products in food, pharmaceutical and cosmetics areas, is acquiring an important worldwide position. In this regard, Brazil is placed on a prominent due to its great potential in natural resources and agriculture products. However, the low technological capacity for processing these resources turns Brazil into an exporter of raw materials, losing in this way, the large market opportunity that emerges for natural products. The production process of all these products depends on molecular distillation process or supercritical extraction process in some of their stages. Molecular distillation presents advantages in comparison to others separating and/or concentration techniques, because there is no need of introducing other components to the natural products, which is a desired characteristic by the market. This dissertation studied the recovery of the carotenoids from palm oil by molecular distillation process, with the specifications demanded by national and international markets. Among the roles played by carotenoids, it could be mentioned the prevention and treatment of diseases such as cancer, cardiovascular disease, cataracts, and photosensitive disorders of the immune system. In addition, they have antioxidant and provitamin A properties The carotenes extraction began with the treatment of the crude palm oil. It was necessary some steps prior to molecular distillation process to work in milder conditions. These steps were neutralization and transesterification reactions. After this, the oil was added to the molecular distiller, where it can be obtained a carotenes recovery from 306 ppm to 29000 ppm of concentration. In addition to the carotenoids, another two important products were obtained; one was biodiesel, with market demands, and the other one was soap, which was produced with the fatty acids formed along the neutralization step / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:00:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_MelinaSavioli_M.pdf: 732672 bytes, checksum: e13f0234f0e921262e228532b60abd4f (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O etanol perdido por evaporacao durante o processo de producao por fermentação pode ser recuperado por uma coluna de absorcao, a qual requer um sistema de controle robusto de acordo com sua complexidade. Este equipamento tambem e utilizado no tratamento do CO2, um co-produto deste processo. Neste sentido, no presente trabalho foi proposto e testado, o emprego de controladores feedforward-feedback, baseados em modelo inverso de redes neurais, os quais manipulam as vazoes de solvente que sao alimentados as colunas, para controlar a concentracao de etanol na corrente gasosa a saida da primeira coluna, e a concentracao de agua residual no efluente gasoso da segunda. Simulacoes foram feitas, sendo abordado tanto o problema regulatorio quanto o problema servo para as duas colunas de absorcao do processo estudado. O desempenho do controlador neural foi superior ao apresentado por um controlador convencional PID, para ambas as colunas de absorcao estudadas, pois o tempo de resposta, assim como o overshoot foi menor. A superioridade do controlador neural foi comprovada pelos valores obtidos para os parametros ITAE (integral do erro absoluto ponderada pelo tempo), IAE (integral do erro absoluto) e ISE (integral do quadrado do erro). Outro objetivo deste trabalho foi avaliar a influencia das incertezas nos sensores sobre o desempenho do sistema de controle. Foram testados tres niveis: 5, 10 e 15%, sendo as incertezas inseridas nas variaveis de entrada do tipo concentracao de etanol/agua residual na corrente gasosa. Para a coluna de recuperacao de etanol, tanto para o problema regulatorio quanto servo, nenhum controlador conseguiu estabilizar a variavel controlada no set point, no entanto, quando empregado o controlador neural a amplitude da faixa de oscilacao da variavel controlada foi menor para todos os niveis de incerteza testados. Já para a coluna de tratamento de CO2, os controladores encontraram dificuldades em manter a estabilidade do sistema. Neste sentido, o controlador neural apresentou um desempenho satisfatorio para incertezas de 5 e 10%, enquanto que o PID nao conseguiu manter o sistema estavel para incertezas superiores a 5%. Com base nos testes realizados foi constatado que o controlador neural proposto constitui uma opcao atrativa para o controle das colunas de absorcao do processo deproducao de etanol por fermentacao, principalmente quando os niveis de incerteza forem de ate 10%. / Abstract: Some of ethanol lost by evaporation during its fermentation production process may be recovered using an absorption column, which requires a robust control system. This equipment also is used on carbonic gas treatment, a by-product of this process. In the present work, the development of nonlinear feedforward-feedback controllers, based on a neural network inverse model, was proposed and tested to manipulate the absorbent flow rates in order to control the residual ethanol concentration in the effluent gas phase at the first absorption column, and the residual water at the second one. Simulation studies were carried out for the regulator and servo problem, for both absorption columns studied. The neural controller proposed outperformed a conventional PID, because the response time, and also the overshoot were smaller when the neural controller was applied. The results were confirmed by the ITAE (integral of time multiplied by the absolute error), IAE (integral of absolute error) and ISE (integral of square error) parameters. The measurement uncertainties influence on control system performance was tested for three levels: 5, 10 and 15%. The uncertainties were introduced on ethanol/residual water concentration on gas phase. For the ethanol recovery column, neither PID nor the neural controller drove the controlled variable exactly to the set point, however, the neural controller provided a smaller oscillation for all uncertainty levels tested, for regulator and servo problem. The neural controller also outperformed PID in CO2 treatment column. For the regulator and servo problems the neural controller successfully proceeded when the uncertainty level was 5% or 10%, while the PID did not deal adequately with uncertainties above 5%. Therefore, the proposed neural controller proved be an attractive control solution for the absorption columns of ethanol production process by fermentation, especially when the input variables carry small uncertainties ( less than 10%) from the sensors. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T09:05:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_RodrigoSantos_M.pdf: 2841011 bytes, checksum: 57c5b6eb64b6d9ff9403fac6e1fd2f8d (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A curva PEV é uma importante ferramenta que define os rendimentos de diversos derivados de petróleo obtidos em função dos seus pontos de ebulição verdadeiros, fornecendo informações importantes para decisões referentes ao controle dos processos de refinarias e sobre a qualidade do petróleo produzido. A curva PEV está bem estabelecida para pontos de ebulição de até 565?C, através de métodos estabelecidos pela ASTM. O emprego de uma metodologia para a caracterização das frações pesadas de petróleo com pontos de ebulição acima de 565?C e o desenvolvimento de um procedimento para a extensão da curva PEV nessa faixa tem, portanto, um impacto decisivo no melhor aproveitamento do óleo cru nacional, já que estes têm uma quantidade expressiva de frações pesadas na sua composição. Para se ter um conjunto de dados da curva PEV mais abrangente para esses petróleos, foi estabelecida uma metodologia para a extensão da curva PEV através da destilação molecular. O objetivo geral deste trabalho foi determinar experimentalmente a extensão da curva PEV de frações pesadas de petróleos nacionais, utilizando o processo de destilação molecular. Desse modo, a extensão da curva PEV foi feita a partir da obtenção dos dados do destilador molecular para dois tipos de petróleos ainda não estudados pelo grupo do LDPS/UNICAMP e, através da correlação DESTMOL, as temperaturas de operação do destilador molecular foram convertidas para os pontos de ebulição verdadeiros correspondentes. Por meio desse processo, as correntes de produto obtidas foram quantificadas e avaliadas através de caracterizações físico-químicas. A metodologia através da destilação molecular atingiu valores de PEV próximos a 700?C, proporcionando, além disso, ganhos consideráveis de destilado, representando grandes avanços na área. / Abstract: The TBP curve is an important tool that defines the yield of petroleum products in function of its true boiling points, supplying important information for decisions of refinery process control and quality of the produced oil. The TBP curve is well established for true boiling points up to 565?C, through established methods for the American Society and Testing Materials (ASTM). The use of a methodology for the characterization of heavy petroleum fractions with true boiling points above 565?C and the development of a procedure for the extension of TBP curve in this range has, therefore, a decisive impact to the best improvement of national crude oil, since they have an expressive amount of heavy fractions in its composition. To improve this data set of TBP curve for heavy oils, a methodology for the extension of TBP curve was established through the molecular distillation. The general objective of this work was to determine experimentally the extension of TBP curve for national heavy petroleum fractions, using the molecular distillation process. In this manner, the extension of TBP curve was made from the data attainment of molecular distiller for two types of oils not still studied for the LDPS/UNICAMP group and, through the application of DESTMOL correlation, the operating temperatures of the molecular distiller was converted for the corresponding true boiling points. In this process, the product streams were quantified and evaluated through physical-chemical characterizations. The methodology using molecular distillation reached TBP values up to 700?C, providing, so, considerable gain of distilled, representing a notable advance in this area. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Cibelem Iribarrem Benites / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:37:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galucio_CleysondeSouza_M.pdf: 2671846 bytes, checksum: 073b9a1a95f494699d09f6ea38120b15 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Monoacilgliceróis (MAG) são emulsificantes utilizados em produtos alimentícios, farmacêuticos e cosméticos. A obtenção de MAG a partir de óleos vegetais vem se destacando frente aos processos industriais devido aos benefícios que compostos naturais trazem à saúde humana. Industrialmente, são produzidos através da glicerólise química de triacilgliceróis (TAG), gerando cerca de 40 a 50% de MAG. Para algumas aplicações, é necessário concentrá-lo, sendo o processo de destilação molecular uma alternativa vantajosa, porque possibilita a concentração de compostos termicamente sensíveis e não utiliza solventes. Neste trabalho, foi realizado o estudo da glicerólise química do óleo de girassol (Helianthus annus), que se destaca por ser rico em ácido linoléico, pertencente à família ?-6. Após a reação, os MAG obtidos foram concentrados por destilação molecular. Foram utilizados dois destiladores moleculares de filme descendente agitado das marcas POPE e UIC-GmbH, salientando-se este último por apresentar as melhores condições de operação para o estudo de concentração de MAG. A técnica de planejamento de experimentos foi utilizada para o estudo dos fatores envolvidos na obtenção e concentração de MAG. Assim, nas condições otimizadas de glicerólise química, obteve-se 48,3% de MAG, 42,3% de diacilgliceróis (DAG), 6,9% de TAG e 2,8% de glicerol (GL). No processo destilação molecular foi realizada, primeiramente, a remoção de GL na corrente de destilado; a corrente de resíduo (rica em acilgliceróis) foi submetida a outra destilação molecular, visando aumentar a concentração de MAG. Na primeira destilação, sob temperatura do evaporador (TEV) de 90ºC, retirou-se 99,5% de GL. Na segunda destilação molecular concentraram-se os MAG em 82,6% na corrente de destilado, sob TEV de 170°C. Tanto o óleo vegetal quanto a mistura de acilgliceróis (oriunda da glicerólise) e o concentrado de MAG foram caracterizados por métodos físico-químicos, tomando como referência as características do óleo de girassol. Seguindo essas características de identidade e qualidade, os resultados obtidos apresentaram-se dentro dos padrões de legislação (ANVISA e CODEX). Ressalta-se que o conteúdo de ácidos graxos insaturados não foi alterado durante o processo de obtenção e concentração de MAG que apresentou características de qualidade aceitável para aplicação como emulsificante. A destilação molecular de filme descendente agitado (UIC-GmbH) mostrou-se uma ótima alternativa para concentração de MAG termicamente degradáveis. Portanto, nas condições estudadas, a glicerólise química e a destilação molecular mostraram-se processos viáveis para a obtenção de emulsificantes naturais concentrados / Abstract: Monoacylglycerols (MAG) are emulsifiers used in food, pharmaceutical and cosmetic products. MAG obtained from vegetable oils has been emphasizing to industrial processes due to the benefits that these natural compounds bring to human health. Industrially, these are produced by chemical glycerolysis of triacylglycerols (TAG), generating about 40 to 50% of MAG. For some applications, it is necessary to concentrate it and the process of molecular distillation is attractive because it enables the concentration of thermally sensitive compounds and does not use solvents. This work was carried out to study the chemical glycerolysis of sunflower (Helianthus annus), which is notable for being rich in linoleic acid (?-6 family). After reaction, the MAG obtained was concentrated by molecular distillation. Two falling film molecular distillers were used (POPE and UIC-GmbH), emphasizing this last one by better operating conditions for the study of concentration of MAG. The technique of experimental design was used to study the factors involved in MAG production and concentration. Thus, under optimized conditions, the chemistry glycerolysis obtain 48.3% of MAG, 42.3% diacylglycerols (DAG), 6.9% of TAG and 2.8% of glycerol (GL). Firstly, the molecular distillation process was conducted to remove the GL in the distillate stream, the residue stream (rich in acylglycerols) was feed to a second molecular distillation, to increase the MAG concentration. In the first distillation, at 90°C of evaporator temperature (TEV), 99.5% from GL was removed. In the second molecular distillation, MAG was concentrated at 82.6% in the distillate stream, under 170 °C of TEV. Both, the vegetable oil and the mixture of acylglycerols (from glycerolysis) and the MAG concentrate were characterized by physicochemical methods, with sunflower oil as reference. Following these characteristics of identity and quality, the results were inside the standards (ANVISA and CODEX). It is important to stand out that the unsaturated fatty acids were not changed during the process of obtaining and concentration of MAG showing acceptable quality characteristics for use it as an emulsifier. The agitated falling film molecular distillation (UIC-GmbH) was a great alternative to the concentration of thermally degradable MAG. Therefore, under these studied conditions, the chemical glycerolysis and the molecular distillation proved itself as a viable process for obtaining concentrated natural emulsifiers / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-28T09:05:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CeronRodriguez_AstridLiliana_M.pdf: 3023609 bytes, checksum: d8c7bf657afb8875e9a6b75db8eed4f5 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A metodologia da destilação molecular tem sido usada para caracterizar frações pesadas de petróleo, permitindo estender a curva de ponto de ebulição verdadeiro obtida pelos procedimentos padrão ASTM D 2892 e ASTM D 5236. Visando estabelecer uma metodologia que segue a estrutura das normas ASTM foi usada a correlação DESTMOL para corrigir a temperatura de operação do destilador molecular à temperatura atmosférica equivalente. A correlação foi testada com os diferentes petróleos trabalhados pelo grupo de pesquisa do LOPCA/LDPS/UNICAMP permitindo chegar até temperaturas próximas dos 700°C. Através de ferramentas computacionais foram calculadas as principais propriedades físico-químicas dos petróleos em estudo com a intenção de relacioná-las com os parâmetros do polinômio de terceiro grau que representa a curva PEV estendida. O ajuste de parâmetros foi feito empregando o algoritmo genético PIKAIA o que permitiu minimizar a porcentagem média de desvio absoluto %AAD. Finalmente empregando a Destilação Molecular foram destilados 5 resíduos de petróleo, os quais foram usados para testar o polinômio gerado / Abstract: Molecular Distillation Methodology has been used to characterize heavy oils, allowing the extension of the True Boiling Point (TBP) curve obtained with the ASTM D2892 and ASTM D5236 Standard procedures. In order to establish a methodology similar to an ASTM standard, a molecular distillation correlation (DESTMOL) was used to convert the operation temperature of the molecular distiller in an equivalent atmospheric temperature. This correlation was tested with different oils studied previously by the LOPCA/LDPS/UNICAMP research group, achieving temperatures up to 700°C. The main physicochemical properties of those oils were calculated with a computing tool, in order to correlate one or more properties with the polynomial coefficients that represents the extended TBP curve. The parameter adjustment was done with the PIKAIA genetic algorithm, minimizing the mean absolute deviation percentage (%AAD). Finally, 5 oil residues were distilled using the molecular distillation and their results were used to validate the polynomial previously calculated / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química

Yes / The content and concentration of beta-carotene, tocopherol and free fatty acid is one of the important parameters that affect the quality of edible oil. In simulation based studies for refined palm oil process, three variables are usually used as input parameters which are feed flow rate (F), column temperature (T) and pressure (P). These parameters influence the output concentration of beta-carotene, tocopherol and free fatty acid. In this work, we develop 2 different ANN models; the first ANN model based on 3 inputs (F, T, P) and the second model based on 2 inputs (T and P). Artificial neural network (ANN) models are set up to describe the simulation. Feed forward back propagation neural networks are designed using different architecture in MATLAB toolbox. The effects of numbers for neurons and layers are examined. The correlation coefficient for this study is greater than 0.99; it is in good agreement during training and testing the models. Moreover, it is found that ANN can model the process accurately, and is able to predict the model outputs very close to those predicted by ASPEN HYSYS simulator for refined palm oil process. Optimization of the refined palm oil process is performed using ANN based model to maximize the concentration of beta-carotene and tocopherol at residue and free fatty acid at distillate.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2010. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-08-13T19:59:05Z No. of bitstreams: 1 vanessa ribeiro dissertacao de mestrado - agost 2010 -versao final.pdf: 3138143 bytes, checksum: 8eeb338ef05caa1dfe97e7275e97f1dd (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-01-06T17:19:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vanessa ribeiro dissertacao de mestrado - agost 2010 -versao final.pdf: 3138143 bytes, checksum: 8eeb338ef05caa1dfe97e7275e97f1dd (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-06T17:19:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vanessa ribeiro dissertacao de mestrado - agost 2010 -versao final.pdf: 3138143 bytes, checksum: 8eeb338ef05caa1dfe97e7275e97f1dd (MD5) Previous issue date: 2010 / Os efeitos benéficos a saúde em uma dieta rica em ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa do tipo ômega-3 (AGPI) tem sido descritos nos últimos anos. Óleos marinhos são importantes fontes dietéticas de AGPI, especialmente pela presença dos ácidos graxos EPA (ácido eicosapentaenóico, 20:5 ω3) e DHA (ácido docosaexaenóico, 22:6 ω3), devido ao seu valor nutricional esta crescendo o interesse no refino de óleo de pescado para consumo humano. No Alasca, norte dos Estados Unidos da América existem elevadas quantidades de subprodutos de pescado que são usados para a produção de farinha e óleo de pescado. A maior parte do óleo de pescado produzido no Alasca é bruto; sendo destinado somente para servir como ingrediente para alimentação animal, a menos que fossem desenvolvidos novos modelos para lidar com os componentes específicos dos subprodutos do pescado como matéria-prima para a produção de alimentos. A técnica de destilação molecular oferece uma alternativa ao processo tradicional de purificação de óleo de pescado, pois remove os indesejados ácidos graxos livres, elimina odores pela remoção de aldeídos e cetonas, e, além disso, elimina contaminantes ambientais como poluentes orgânicos persistentes (POPs). O objetivo de este trabalho foi estudar em processamento a baixa temperatura e investigar a aplicação da destilação molecular para a purificação dos óleos da polaca do Alasca, produzidos no navio American Thiumph e também em escala laboratorial. Os fígados foram triturados e a pasta formada foi aquecida entre 50 e 60°C, de 15 a 30 minutos. As partículas sólidas foram separadas da fase líquida por centrifugação a 7500 x g durante 20 min. Como antioxidante foi adicionado 250 mg / kg de palmitato de ascorbila ao óleo de fígado extraído. O óleo foi congelado e reservado a -80°C para posteriormente ser usado na análise e purificação. Todos os óleos foram caracterizados mediante análise de ácidos graxos livres (AGL) e oxidação lipídica. Após, foram realizados teste preliminares e determinadas as condições do processo: temperatura de evaporador (210 °C), temperatura do condensador interno (55 °C); temperatura de alimentação (60°C); taxa (6- 8 ml/min); velocidade de agitação (450 rpm) ; vácuo (<0,01 mbar ). Os óleos foram submetidos a destilação molecular e uma redução significativa nos ácidos graxos livres e oxidação lipídica foi observado. Como resultado, os óleos purificados encontraram-se dentro do padrão de qualidade para consumo humano e sua principal vantagem, se comparado com o método tradicional, é que não foram utilizados reagentes químicos e foram reduzidas as etapas do processo. / The beneficial health effects of a diet rich in long chain polyunsaturated omega-3 fatty acids (PUFA’s) have been fully described in recent years. Marine oils are an important dietary source of PUFA’s, being especially rich in two of the most important fatty acids of this class namely, EPA (eicosapentaenoic acid; 20:53 ω3) and DHA(docosahexaenoic acid; 22:6 ω3), due to its nutritional value there is growing interest in refining fish oil for human consumption. In Alaska, northern United States of America, there are large quantities of fishery byproducts being used for the production of fish meal and fish oil. Most fish oil produced in Alaska is crude, thus it may only serve as ingredient for animal feed unless further steps are taken to handle specific fishery byproduct components as raw materials for the production of food. The molecular distillation technique offers an alternative to the traditional process of purification of fish oil, as it removes unwanted fatty acids, eliminates odors by removing aldehydes and ketones, and eliminates environmental contaminants such as organic pollutants (POPs). The aim of this research was to study the rendering of low temperature and to investigate the applicability of molecular distillation for the purification of pollock oil produced at catcher ship American Thiumph and also pollock liver oil produced under laboratory condition. The livers were finely ground and the pure formed was heated between 50 and 60°C, for 15 and 30 min. The solid particles were separated from the liquid phase by centrifugation at 7500 x g for 20 min. As antioxidant was added 250 mg/kg of ascorbyl palmitate extracted liver oil. The oil were frozen and reserved at -80°C for later use in the analysis and purification. All oils were characterized by analysis free fatty acids (FFA) and lipid oxidation. After a series of test preliminary and determined the process conditions: Evaporator temperature and pressure (210°C), condenser temperature (55°C), feed temperature (60°C), condenser temperature (55°C), roller speed (450 rpm), feed flow rate (6- 8 ml/min) and vacuum (<0.01mbar). Oils were subjected to molecular distillation and a significant decrease in free fatty acids and lipid oxidation products was observed. As a result, purified oils met the quality standard specified for edible fish oils. The main advantages of using this technology, as compared to traditional fish oil purification steps, are that it didn’t use chemicals during processing and it decreases the number of steps needed to refine fish oils.

Orientadores: Rubens Maciel Filho, André Luiz Jardini Munhoz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T01:50:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MaciasMacias_Carolina_M.pdf: 33756712 bytes, checksum: 756466b4de64af3709bb1a7410020b1a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Após a descoberta dos nanotubos de Carbono, o estudo de novos materiais de Carbono surgiu como um fascinante assunto de pesquisa para a comunidade científica. As propriedades excepcionais destes materiais os fazem potenciais aditivos para lubrificantes, suportes para catalisadores, materiais para estocagem de energia, e materiais para dispositivos nanoeletrônicos. Técnicas de síntese muito versáteis como o método Laser-Forno e o método de Deposição Química de Vapor são usadas para produzir vários tipos de materiais de Carbono como nanotubos, esferas e fibras a partir de hidrocarbonetos líquidos e gasosos e de outras matérias-primas. Por outro lado, o processamento do petróleo gera resíduos que vêm sendo tratados por meio de processos inovadores como a Destilação Molecular visando à obtenção de produtos finais de alto valor agregado. Porém, esta técnica gera resíduos ainda mais pesados (ultrapesados) de petróleo de composição rica em hidrocarbonetos, resinas, asfaltenos, aromáticos e heteroátomos, característica que lhes confere potencial como precursores de estruturas carbonosas, mas paralelamente impõe desafios tecnológicos em função da sua complexidade. Neste contexto, o resíduo ultrapesado da destilação molecular aplicada ao resíduo de vácuo foi avaliado como matéria prima para a síntese de estruturas de carbono. Em razão disso, foi construído um reator bifuncional para a síntese de materiais carbonosos por meio do método Laser- Forno e do método de Deposição Química de Vapor. Com o projeto adequado do reator foram desenvolvidas políticas e condições operacionais que possibilitaram a síntese de esferas de Carbono. Estas foram caracterizadas e foi possível demonstrar a potencialidade do resíduo da destilação molecular como material precursor de nanoestruturas de Carbono, abrindo um novo caminho de pesquisa que envolve o processamento de resíduos com a obtenção de produtos de alto valor agregado. / Abstract: Since the discovery of carbon nanotubes and related carbon materials, an intense scientific activity around these new structures has been stimulated. Because of the exceptional properties showed by these materials, they have been investigated as lubricant additives, catalyst supports, energy storage materials and nanoelectronic devices. Various methods, including Chemical Vapor Deposition and Laser-Furnace technique, have been developed for the production of carbon nanomaterials (nanotubes, spheres and fibers) from liquid and gaseous hydrocarbons, and other carbon precursors. Additionally, petroleum processing generates oil wastes that have been treated by various innovative processes as Molecular Distillation, with the intention of producing high value final products as gasoline and lubricant oils. Nevertheless, this technique generates oil wastes even heavier (ultraheavy oil), that exhibit a complex chemical composition based on saturates, resins, asphalthenes, aromatics and heteroatoms compounds. This feature suggests that Molecular Distillation Residua could be used as a carbon precursor for carbon nanostructures, but additionally imposes process challenges. In this context, the ultraheavy oil residue from Molecular Distillation of vacuum residue was assessed as raw material for the synthesis of carbon nanostructures. The performance evaluation experiments were carried out in a reactor for carbon materials production by Chemical Vapor Deposition and Laser-Furnace technique, built for that purpose. There were developed policies and operational conditions that made possible the Carbon Spheres production. The as-produced Carbon Spheres were characterized by various techniques, and the potential of Molecular Distillation Residue, as carbon nanostructures precursor, was demonstrated. Finally, a new branch of research involving oil wastes processing and carbon nanomaterials synthesis was successfully initiated. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Rubens Maciel Filho, Cesar Benedito Batistella / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T20:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZunigaLinan_Lamia_D.pdf: 4904290 bytes, checksum: ff30149b6ad2ecb12a9816623766e68c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho teve como finalidade principal formular as equações de modelagem e realizar a simulação do processo de destilação molecular de resíduos pesados de petróleo. Ele se insere no projeto "Caracterização de petróleos pesados e ultrapesados por destilação molecular visando otimização e desenvolvimento de processos de refino, Fase II", através do programa CT - PETRO - CENPES-Petrobras-UNICAMP. Para a modelagem, as equações de Kawala e Stephan e as condições de contorno definidas por Batistella, foram tomadas como ponto de partida e, além disso, foi introduzido no modelo um fator de correção para ajustar os efeitos da pressão (vácuo) no sistema. No processo, a temperatura do filme e a composição dos pseudo-componentes variam na direção axial e radial, a conseqüência da rápida evaporação dos pseudocomponentes voláteis na superfície do filme, às condições da destilação. Isto gera também, uma diminuição da espessura do filme desde a entrada do evaporador para a saída do mesmo. Para a simulação, foi considerado como caso de estudo a separação do resíduo Gamma + Sigma 400°C+, em um destilador de filme descendente aquecido, onde o condensador é circundado pelo evaporador. O resíduo total foi dividido em 06 pseudocomponentes, os quais foram caracterizados utilizando dados de propriedades físicoquímicas geradas pelo simulador de processos de refino e petroquímica PETROX 2.70 da Petrobras, e através de equações de predição, em função da temperatura media de ebulição e da densidade dos pseudo-componentes. As equações de balanço de massa e de energia, formuladas no filme descendente foram resolvidas numericamente através do método das diferenças finitas, especificamente o método de Crank Nicolson. Da discretização, foi obtido um sistema de (76x300) equações algébricas, que resolvidas permitiram calcular as temperaturas e as concentrações dos pseudo-componentes no filme. Um software em Fortran 90, nomeado de DESTMOL-P foi implementado para resolver todas as equações da modelagem matemática do processo em estudo. A simulação foi realizada em estado estacionário, onde foram definidas as variáveis mais relevantes do processo como a espessura do filme, a taxa de evaporação, o perfil de temperatura na superfície do filme, o perfil de concentração dos pseudo-componentes, na superfície do filme e a taxa global de destilado produzido. Outros objetivos deste trabalho foram realizar uma análise experimental da fenômeno da destilação molecular de dois resíduos de petróleo; realizar a caracterização físico-química dos produtos obtidos; estender a Curva do Ponto de Ebulição Verdadeiro (PEV) dos petróleos, e avaliar o desempenho do destilador molecular de filme descendente nacional (DMN) construído sob a direção do grupo de pesquisa do LOPCA/LDPS. Como resultado, foram obtidos dez cortes de destilados e dez resíduos do processo de destilação molecular, cujas propriedades de massa molar, massa específica, densidade e viscosidade, permitiram estimar a presença de estruturas naftênicas e aromáticas nos produtos da destilação. Por outro lado, puderam ser definidos parâmetros experimentais que serviram de suporte na simulação do processo. Com os rendimentos em porcentagem em massa de destilado, as curvas PEV dos petróleos puderam ser estendidas até 700°C. Por fim, análises qualitativa e quantitativa do DMN mostraram o alto potencial deste equipamento para realizar a separação de misturas complexas, lubrificantes, óleos minerais, cortes e resíduos de petróleo, com facilidades de manipulação da amostra e dos produtos obtidos, quando comparados com o destilador molecular importado. / Abstract: molecular distillation process of petroleum residues. It is part of project "Caracterização de petróleos pesados e ultrapesados por destilação molecular visando otimização e desenvolvimento de processos de refino", phase II, through of CT - PETRO - CENPES-Petrobras-UNICAMP. The mathematical modeling by Kawala e Stephan and the boundary conditions introduced by Batistella were considered as a starting point, and, moreover, it was introduced a factor for correcting the pressure (vacuum). During of process a radial and axial distribution of the temperature of the film and the composition of pseudocomponents is presented. It is a result of rapid evaporation of the most volatiles components that takes place at the free surface of the liquid film, at conditions of distillation. Consequently, the thickness of the film decreases continuously through the evaporator For simulation, the split of heavy residue Gamma + Sigma 400°C+ on a falling film distiller, a heater and an extremely low pressure evaporator, with centered internal condenser was considered. The total residue was divided into six pseudocomponents, which were characterized using the steady state refining process simulator of Petrobras, PETROX 2.70 data bank and correlations for characterization of the heavy fractions, as a function of average boiling point, specific gravity of pseudocomponents. Heat and material balances on the liquid film were numerically solved by using a finite-difference method. Specifically, the Crank-Nicolson method is adopted. As a result of discretization, a system of (76x300) algebraic equations was obtained, which defines the temperature profile and the concentration profiles of pseudocomponents in the liquid film. The software DESTMOL-P in Fortran 90 was developed to solve the overall system. The simulation is carried out at the steady-state conditions, where the relevant process variables, such as film thickness, surface evaporation rate, liquid interface temperature, concentration profiles, and amount of distillate flow rate were computed. Other objectives developed, as a result of this work were to study the experimental dynamics of molecular distillation process of two petroleum residues; o develop the physicochemical characterization of the products obtained, to extend the True Boiling Point curves, TBP of crude oils, and to evaluate the performance of the national falling film molecular distiller (DMN), built up under the coordination of the research group from LOPCA/LDPS. As a result, ten distillate cuts and ten residues of molecular distillation were obtained. The properties of molecular weight, density, specific gravity and viscosity allowed to confirm the presence of naphtenic and aromatic structures of products. On the other hand, experimental parameters were defined, which were used to support the simulation process. With the percentage of distillate (in mass) the TBP curves were extended up to 700°C. Finally, the qualitative and quantitative analysis of the DMN showed the high potential of this prototype to perform the separation of complex mixtures, lubricants, mineral oil, cuts and heavy residues. This device provides better facilities for handling the sample and the products obtained, when compared with the imported molecular distiller. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T04:52:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PlazasTovar_Laura_D.pdf: 30398679 bytes, checksum: 294839d0c5d272ef9b42f68de9ede471 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O processo de destilação molecular reativa, no qual ocorre o acoplamento de destilação molecular e reação química simultaneamente, pode ser qualificado como um processo híbrido e também como um processo intensificado, dada a configuração do equipamento e as condições operacionais que viabilizam a implementação de alto vácuo (<50 Pa), permitindo submeter o material a temperaturas adequadas num curto tempo operacional, garantindo um contato muito intenso da amostra com a superfície catalítica. Este trabalho teve como finalidade desenvolver a modelagem matemática e simulação do processo de destilação molecular centrífuga reativa (DMCR - em catálise heterogênea) baseada na descrição matemática descrita para o processo de destilação molecular centrífuga de frações pesadas de petróleo. Para a simulação, foi considerado como caso de estudo o processamento do resíduo atmosférico "ATR-W" 673,15 K+ com grau API igual a 11,9 e massa molar igual a 2956 kg·kmol-1. A modelagem e simulação foram realizadas nas condições de estado estacionário. O conjunto de (11+18N) equações diferenciais parciais e algébricas e (27+19N) variáveis foi incorporado no ambiente computacional, denominado DESTMOL-R, desenvolvido na linguagem FORTRAN-90 usando o compilador Compaq Visual Fortran (professional edition 6.6). O sistema de equações formuladas no filme, ao longo da superfície cônica do evaporador, foi resolvido numericamente através do método das linhas. Condições de temperatura do evaporador entre 473.15K e 523.15 K e de porcentagem de catalisador (catalisador zeolítico regenerado de uma unidade de FCC) entre 3 e 5% m/m foram avaliadas. As variáveis de saída, tais como: a temperatura da superfície do filme (Ts), a espessura de filme (?), a taxa de evaporação efetiva (GE), o fluxo mássico de destilado (D), a velocidade radial (?r), a concentração de pseudocomponente "a" (Xa) e a conversão (?) foram calculadas através da análise dos efeitos das condições operacionais definidas como sendo: a temperatura do evaporador (EVT), a vazão de alimentação (Q), a porcentagem de catalizador (%CAT), a temperatura de alimentação (Tfeed), a temperatura do condensador (Tcond), a velocidade do rotor (RS) e a pressão do sistema (PS). Os resultados mostraram que as variáveis de entrada, tais como a temperatura do evaporador (EVT) e a porcentagem de catalisador (%CAT) são as condições operacionais de maior influência sobre a composição final do fluxo do condensado. A concentração do pseudocomponente "i" diminui nas direções -s e -r, devido ao aumento da temperatura nas camadas internas do filme líquido. Por conseguinte, a espessura do filme diminui rapidamente ao longo da superfície do evaporador, enquanto que a quantidade de destilado aumenta continuamente ao longo do evaporador às condições operacionais seleccionadas. Resultados obtidos das simulações apresentaram uma conversão da carga de 65.6% no destilado e de 49,6% no resíduo, considerando uma porcentagem de 3% m/m de catalisador na carga inicial e uma temperatura de processo de 483,15 K. As predições oriundas da simulação foram comparadas com os dados experimentais e indicaram um desvio relativo percentual médio menor do que 6,82%; 9,39% e 14,92% para a taxa global de destilado, conversão na corrente de destilado e conversão na corrente de resíduo, respectivamente, o que é valioso, considerando-se a complexidade do processo e da mistura. Assim, o modelo desenvolvido mostrou-se adequado para descrever os processos de reação - separação na destilação molecular centrífuga reativa fornecendo orientação teórica para o desenvolvimento experimental e a futura otimização do processo. Por fim, o salto tecnológico em matéria computacional e experimental da DMCR concluiu em um efetivo desempenho do processo obtendo produtos com características favoráveis para os processos de exploração, escoamento, transporte e refino desde que: (i) mudanças importantes na fração analítica >613,15 K foram reportadas nas correntes de destilado atingindo uma conversão do ATR-W 673,15 K+ superior a 64.3%, valores de grau API entre 19 e 21 e massa molar até 200 kg·kmol-1, e (ii) foram observadas alterações significativas nas frações analíticas >613,15 K e >813.15 K nas correntes de resíduo, atingindo uma conversão do ATR-W 673,15 K+ entre 8.0% e 53.1%, valores de grau API aproximadamente iguais a 11,9 e massa molar entre 2570 kg·kmol-1 - 2908 kg·kmol-1 / Abstract: The reactive molecular distillation process, in which, the molecular distillation process and reactive process occur simultaneously can be characterized like an intensified and hybrid process due to the particular features on the equipment configuration which lead to use higher vacuum (<50 Pa), to keep the material inner the equipment with a short operational residence time, and to achieve a very intensive contact among the sample and catalytic surface. This work focuses mainly on the mathematical modeling and numerical simulation of centrifugal reactive molecular distillation process (CRMD - using heterogeneous catalysis) based on mathematical description of the centrifugal molecular distillation from high-boiling-point petroleum fractions. The computational case study illustrated was a 673.15 K+ high-boiling-point petroleum fraction of "W" crude oil (atmospheric residue ATR-W) with API gravity equals 11.9 and molar mass equals 2956 kg·kmol-1. The model and simulations were described at the steady-state conditions. A set of (11+18N) equations and (27+19N) variables were processed by the computational program named DESTMOL-R developed in FORTRAN-90 language using Compaq Visual Fortran compiler (professional edition 6.6). The system equations formulated inner the thin liquid film, along the evaporator surface, was numerically solved by the numerical method of lines. The process temperature (evaporator temperature) from 473.15 K to 523.15 K and the influence of adding a zeolite-based catalyst (regenerated catalyst used for FCC technology) between 3 and 5 %wt were examined. The output variables, such as the surface temperature (Ts), film thickness (?), effective evaporation rate (GE), distillate mass flow rate (D), radial velocity (?r), concentration of pseudocomponent "a" (Xa) and the conversion degree (?) profiles, were computed by analyzing the effects of the operational conditions (the evaporator temperature (EVT), feed flow rate (Q), percent weight of catalyst (%CAT), feed temperature (Tfeed), condenser temperature (Tcond), rotor speed (RS) and the system pressure (Ps)). Results showed that the inlet variables such as the evaporator temperature (EVT) and the weight percent of catalyst (%CAT) are the most suitable operating conditions into the final composition of the condensate flow. The concentration of the pseudocomponent "i" shrinks in both s- and r- directions, due to the fast increase of the temperature in the thin liquid film. Consequently, the thickness of the film rapidly decreases in this region, whereas the amount of the distillate of the split molecules continuously increases along the evaporator at the selected operating conditions. Simulated data indicated a conversion equal to 49.6% of feedstock in the residue stream and 65.6% of feedstock in the distillate stream when considered 3 wt% of catalyst and an evaporator temperature (EVT) equals 483.15 K. The simulated results agree well with those obtained by the experimental study, indicating the accuracy and reliability of the mathematical model since the average percent error was no larger than 6.82%, 9.39% and 14.92% for the distillate flow rate, extent conversion in the distillate rate and in the residue stream, respectively. It can be concluded that the mathematical model can describe the reaction - split processes in the CRMD process providing theoretical guidance for the further experimental runs and process optimization. Finally, the technological leap in the computational and experimental exercises of the CRMD process concluded in an effective performance of the process obtaining products with favorable characteristics for exploration, flow, transport and refining processes since: (i) important changes in the >613.15 K analytical fraction were reported in the distillate stream reaching a conversion of the ATR-W 673.15 K+ higher than 64.3%, values of API gravity between 19-21 and molar mass up 200 kg·kmol-1, and (ii) significant changes were found in the >613.15 K and >813.15 K analytical fractions of the residue streams, reaching a conversion of the ATR-W 673.15 K+ between 8.0 and 53.1%, values of API gravity approximately equal to 11.9 and molar mass between 2570 kg·kmol-1 - 2908 kg·kmol-1 / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química