Orientador: Lireny Aparecida Guaraldo Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:36:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_AnaPaulaBadan_M.pdf: 1929981 bytes, checksum: e9e225925271106287f02777d88aa73a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O óleo de soja é obtido industrialmente a partir da extração com hexana, gerando uma miscela óleo/hexana que é submetida à destilação para recuperação do solvente. Os processos com membranas apresentam baixo consumo energético e têm sido propostos para substituir ou complementar as operações tradicionais de remoção do solvente. Adicionalmente, o emprego desta tecnologia poderia resultar em concomitante desacidificação do óleo, como uma alternativa interessante ao refino químico clássico. Os objetivos deste trabalho foram selecionar uma membrana polimérica para a recuperação de hexano em miscela de óleo de soja, avaliar o efeito do teor de fósforo na alimentação sobre suas características de retenção e otimizar as condições de filtração da miscela, visando máxima retenção de óleo pela membrana. Utilizou-se quatro diferentes membranas poliméricas planas disponíveis comercialmente, com as seguintes especificações: membranas de nanofiltração com massa molar de corte igual a 300 Da, 500 Da e 1000 Da, compostas por polissulfona e poliamida e membrana de osmose reversa com retenção nominal de 99% de NaCl, composta por poliamida. As filtrações foram realizadas em célula perpendicular com agitação e pressurização com N2. As membranas foram avaliadas segundo suas propriedades de hidrofilicidade/hidrofobicidade, permeabilidade e resistência química ao hexano e quanto a seus fluxos de permeado. Devido a seu melhor desempenho geral, a membrana com massa molar de corte igual a 1000 Da foi utilizada nos estudos de recuperação do solvente. A presença de baixos teores de fósforo (4,3 - 49,6 mg.kg-1) em miscela contendo 20% (m/m) de óleo degomado, nas condições operacionais de 30 bar, 40°C e agitação de 300 rpm, não exerceu diferença significativa (p _ 0,05) sobre a retenção de óleo pela membrana, entretanto teve efeito negativo sobre o fluxo de permeado. A otimização da recuperação do solvente foi realizada utilizando-se miscela de óleo de soja refinado com adição de 5% de ácido oléico (25% óleo m/m). O efeito da pressão (13 a 27 bar) e da temperatura (21°C a 49°C) foram avaliados com relação ao fluxo de permeado, retenção de óleo e separação de ácidos graxos livres, através de um planejamento fatorial 22 completo, com 3 pontos centrais e 4 pontos axiais. A maior retenção de óleo (67,12%) ocorreu sob condições de baixa pressão (15 bar) e alta temperatura de 45°C. O aumento da pressão favoreceu o fluxo de permeado e acarretou diminuição na retenção de óleo e ácidos graxos livres pela membrana. Maiores temperaturas, no entanto, apresentaram efeito positivo sobre o fluxo de permeado, retenção de óleo e permeação de ácidos graxos livres / Abstract: Soybean oil is industrially obtained by hexane extraction, producing an oil/hexane miscella that is submitted to distillation for solvent recovery. The process with membranes present low energy consumption and have been proposed to replace or complete the traditional operations in removal of solvent. Furthermore, the use of this technology might result in concomitant oil deacidification, as an interesting alternative to the traditional chemical refining. The purposes of this work were to select a polymeric membrane to hexane recovery in soybean oil miscella, evaluate the feed effect phosphorous content on its retention characteristics and optimize the conditions of miscella filtration, aiming at maximum oil retention by the membrane. Four different commercially available plane polymeric membranes were used: polyamide and polysulphone nanofiltration membranes, with molecular cutt off of 300 Da, 500 Da e 1000 Da and polyamide reverse osmosis membrane with nominal retention of 99% NaCl. Filtrations were performed in a stirred dead-end cell, pressurized with N2. The membranes were evaluated according to its hidrophilicity/hidrophobicity properties, hexane permeability and chemical resistance and regarding to its permeate fluxes. Due to its better general performance, the membrane with molecular cutt off of 1000 Da was used in solvent recovery studies. The presence of low phosphorous content (4.3 ¿ 49.6 mg.kg-1) in degummed soybean oil miscella (20% w/w), under operational conditions of 30 bar, 40°C and 300 rpm stirring speed, did not have significative difference (p _ 0.05) on oil retention by the membrane. However it presented a negative effect on permeate flux. The solvent recovery optimization was performed using deodorized soybean oil miscella with addition of 5% oleic acid (25% oil w/w). The pressure (13 to 27 bar) and temperature (21°C to 49°C) effects were evaluated regarding the permeate flux, oil retention and free fatty acids separation, through a complete 22 experimental design with 3 central points and 4 axial points. The higher oil retention (67.12%) occurred under low pressure (15 bar) and high temperature (45°C) conditions. The increasing pressure enhanced the permeate flux and induced reduction in oil and free fatty acids retention by the membrane. Nevertheless, higher temperatures presented positive effect on permeate flux, oil retention and free fatty acids permeation / Mestrado / Tecnologia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

The renewed interest in energy for biomass is supported by the need for different energy sources and the need to protect the environment. Recently, because of increases in crude oil prices, limited resources of fossil oil and environmental concerns there has been renewed focus on vegetable oils and animal fats to make a biodiesel fuel. What is known as biodiesel (methyl or ethyl esters) is a vegetable oil or animal fat chemically treated to replace traditional diesel fuel. Performance parameters and exhaust emissions of a diesel engine fuelled with sunflower and beef tallow ethyl esters and a blend of ethyl and methyl esters, subjected to pre-heating at two temperatures ranges, namely T55 (50 to 60ºC) and T75 (70 to 80ºC), in order to lower its viscosities, have been investigated. Tests were carried out at full load conditions in a four cylinders, four-stroke indirect injection diesel engine. Engine tests, short-term, were conducted at a range speed from 1900 to 4400 rpm. The injection timing was retarded from the manufacturer s recommended setting. The tests were carried out using the same engine and test procedures so that comparative assessments may be made. The tests data were used for evaluating the brake power, exhaust gas temperatures, specific fuel consumption and gaseous emissions. The analysis of the results determined that the level of pre-heating have influence on the performance for used esters. The tests performed at T55 showed the best values of torque (N.m), power (kW) and specific fuel consumption (g.kW-1.h-1) that the tests performed at T75. The bests experiments results were obtained with sunflower ethyl ester and the blend containing 50,0% sunflower ethyl ester and 50,0% beef tallow methyl ester, at -2º BTDC and T55 temperature range. The findings showed that, by using biodiesel, harmful emissions (CO, HC and NOx) can be reduced to some extent of B2 by adjusting the injection pump timing properly and pre-heating of fuel. / A possibilidade de utilização de óleos vegetais como substitutos diretos do diesel combustível em motores diesel é um dos diversos conceitos para produção de combustível na propriedade rural. A extração e o processamento de óleos vegetais são processos simples e que utilizam equipamentos com os quais os agricultores já são familiarizados. O óleo de soja puro (OS) é um dos óleos vegetais que têm potencial para uso como combustível para motores diesel pois é renovável, seguro e facilmente manuseável. Entretanto, à temperatura ambiente o óleo de soja puro possui uma viscosidade cerca de 10 vezes maior que o óleo diesel. O princípio de funcionamento do motor diesel exige auto-ignição do combustível, o qual é injetado alguns graus antes do ponto morto superior (APMS) no ar quente comprimido no cilindro. Para reduzir a viscosidade do óleo de soja a níveis aceitáveis, uma temperatura de aquecimento próxima a 60°C é necessária, ou pode ser reduzida através de misturas com óleo diesel. Neste trabalho de pesquisa com óleo diesel e misturas deste com óleo de soja (lO%OS, 30%OS, 50%OS, 70%OS e 100%OS), o ponto de injeção foi avançado (1°, 2° e 3° APMS) além do recomendado pelo fabricante (21°APMS). O desempenho do motor utilizando as misturas e o óleo de soja puro foi avaliado num motor mono cilíndrico de injeção indireta e comparado com o desempenho obtido com óleo diesel. Os ensaios (curta duração) foram conduzidos numa faixa de rotações de 1800 a 2800 rpm sob condição de plena carga de alimentação num dinamômetro de absorção hidráulica. Todos os testes foram realizados utilizando o mesmo motor e os mesmos procedimentos para permitir avaliações comparativas. Foram utilizadas as faixas de 57° e 68°C para as temperaturas de pré-aquecimento dos combustíveis e determinados os valores de torque, potência e consumo específico de combustível. As análises dos resultados determinam que o nível de pré-aquecimento tem mais influência sobre o desempenho do que a variação do avanço de injeção. Os testes conduzidos à temperatura de 68°C apresentaram sempre melhores valores de torque, potência e consumo do que os testes a 57°C. Os melhores resultados do experimento foram obtidos pela mistura composta por 70% de OS e 30% de diesel, aquecido à 68°C. O óleo de soja puro (100% de OS), aquecido a 68°C, produziu uma média de potência e de torque de aproximadamente 6,7% superiores em relação ao diesel convencional para um mesmo consumo específico de combustível. Os valores de avanço de injeção de 21 ° e 22°APMS mostraram melhores resultados do que os de 23° e 24°APMS, sendo estes últimos não recomendados para baixos regimes de rotação.

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