Orientador: Marco Aurélio Cremasco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T20:23:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2014 / Resumo: O piperonal é uma molécula de grande valor econômico, pois é utilizado como matéria-prima nas indústrias de cosméticos e de fármacos. Uma das formas de obtenção do piperonal é por meio de síntese cujo substrato é o safrol. O safrol é o principal constituinte químico do óleo essencial de pimenta-longa (Piper hispidinervum, C. DC), espécie que é abundante na região Amazônica. Após os processos de síntese aplicados diretamente no óleo de pimenta longa, obtém-se o piperonal, como produto principal, e os coprodutos safrol, isosafrol glicol, cis-isosafrol, trans-isosafrol e terpinoleno. O rendimento dessa rota sintética é cerca de 84% de piperonal. Por este motivo, e considerando o alto valor agregado ao piperonal é que se propôs separá-lo por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com injeção empilhada. Nesse tipo de separação são essenciais as definições de tempo de ciclo e tempo de coleta. Para isso, foram empregadas duas abordagens: a abordagem experimental, na qual o tempo de ciclo e o tempo de coleta foram obtidos diretamente do cromatograma e a abordagem teórica que surgiu em decorrência do modelo proposto nesta Tese, onde os tempos de ciclo e coleta foram obtidos a partir dos parâmetros da curva gaussiana. Para essa última abordagem, são necessárias as constantes de equilíbrio e os parâmetros de transferência de massa (Dp, Def, Ds e Eb), que foram obtidos experimentalmente. Foram empregados três sistemas cromatográficos de separação: o primeiro e segundo foi constituido de fase móvel acetonitrila/água ¿ 70/30 (v/v) a 25 e 35 oC e o terceiro, de fase móvel etanol/água ¿ 70/30 (v/v) a 35 oC, com detecção em 245 nm para todos os sistemas. Utilizou-se coluna analítica de 25 x 0,46 cm e coluna semipreparativa de 25 x 1,0 cm recheadas com fase estacionária C18 cujo tamanho médio de partícula foi 20 ?m. Na coluna analítica foram determinadas a porosidade total e as constantes de equilíbrio do piperonal, safrol, isosafrol e terpinoleno, nas vazões de 0,6 ¿ 1,4 mL.min-1. Na coluna semipreparativa foram determinadas a porosidade total bem como os parâmetros de transferência de massa, nas vazões de 4,0 ¿ 6,0 mL.min-1. Para realização da abordagem teórica, foi preparado uma solução na qual a concentração foi de 0,2 g.L-1. Já na abordagem experimental, preparou-se uma solução de 9,50 g.L-1. Os resultados quanto aos parâmetros cromatográficos e às constantes de equilíbrio mostraram que os componentes têm a seguinte ordem crescente de eluição: piperonal, safrol, isosafrol e terpinoleno. O piperonal tem a menor afinidade com a fase estacionária C18 enquanto o terpinoleno possui a maior. Quanto aos parâmetros de transferência de massa, todos os valores foram próximos àqueles previsto na literatura, sendo o coeficiente de difusão efetivo da ordem de 10-6 cm2.s-1 e o coeficiente de dispersão axial da ordem de 10-3 cm2.s-1. Em relação à abordagem experimental, o piperonal apresentou pureza e recuperação superiores a 98% e 97%, respectivamente, em que a fase móvel acetonitrila/água à 25 oC, constitui-se como o melhor sistema de separação. O mesmo resultado foi obtido para a abordagem teórica quanto ao sistema de separação, sendo a pureza e recuperação de aproximadamente 100% de piperonal. A CLAE semipreparativa com injeção empilhada mostrou-se bastante eficiente em termos de produção de piperonal com elevado grau de pureza. Os resultados indicaram também que uma quantidade maior de amostra pode ser injetada e as informações operacionais bem como os parâmetros determinados neste estudo podem ser facilmente implementados em cromatografia preparativa, tanto em batelada quanto contínua, para obter grandes quantidades de piperonal puro / Abstract: Piperonal is a molecule of great economic value because it is used as raw material in the cosmetic and pharmaceutical industries. One way of obtaining piperonal is through synthesis which substrate is safrole. Safrole is main constituents of the essential oil of long pepper (Piper hispidinervum, C. DC), specie that is abundant in Amazon region. After synthesis processes applied directly to the long pepper oil, piperonal is obtained as the main product and coproducts safrole, isosafrole glycol, isosafrole cis, trans-terpinolene, and isosafrole. The throughput for this synthetic route is about 84% of piperonal. For this reason, and considering the high added value at the piperonal is proposed that separate it by High Performance Liquid Chromatography with stacked injection. For this, two approaches were used: the experimental approach, in which the cycle time and the time of collection were obtained directly from the chromatogram in concentrated solution and the theoretical approach that arose due to proposed model in the thesis on condition of infinite dilution, where cycle times and collection were obtained from the parameters of the gaussian curve. In this last approach, the equilibrium constants and parameters of mass transfer (Dp, Def, Ds and Eb), which were obtained experimentally are needed. Três chromatographic separation systems were used: the first and second, consisted of mobile phase acetonitrile/water ¿ 70/30(v/v) at 25 and 35 oC and the third, ethanol/water ¿ 70/30 (v/v) at 35 oC, with detection in 245 nm all systems. It was used analytical column of 25 x 0,45 cm and semipreparative column of 25 x 1,0 filled with stationary phase C18 which size particle is 20 ?m. In analytical column were determined the total porosity and equilibrium constants of piperonal, safrole, isosafrole and, terpinoleno, in flow rate of 0.6 ¿ 1.4 mL.min-1. In semipreparative column were determined the total porosity as well as the parameters of mass transfer, in flow rates 4.0 ¿ 6.0 mL.min-1. For the performance of theoretical approach, was prepared a solution in which the concentration 9.50 g.L-1. The results regarding to chromatographic parameters and equilibrium constants showed that the components has a followed ascending order of elution: piperonal, safrole, isosafrole, terpinolene. The piperonal has a lowest affinity in respect to stationary phase C18 while terpinoleno has the greatest. Regarding mass transfer parameters, all values are close to those predicted in the literature, the effective diffusion coefficient of about 10-6 cm2.s-1 and the axial dispersion coefficient of the order of 10-3 cm2.s-1. With respect to experimental approach, piperonal presented purity and recovery greater than 98% and 97%, respectively, in which mobile phase acetonitrile/water at 25 ° C, was established as the best separation system. The same result was obtained to theoretical approach regarding to separation system, being purity and recovery about 100% of piperonal. The semipreparative HPLC with stacked injection proved to be very efficient in terms of producing piperonal with high purity. The results also indicate that a greater amount of sample may be injected, and the operational information¿s and the parameters determined in this study may be easily implemented in preparative chromatography, either batch or continuous, to obtain large quantities of pure piperonal / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unicamp.br:REPOSIP/266015 |
| Date | 12 December 2014 |
| Creators | Ramos, Alex Martins, 1981- |
| Contributors | UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS, Cremasco, Marco Aurelio, 1962-, Vieira, Luiz Gustavo Martins, Rolemberg, Marlus Pinheiro, Neto, Ambrósio Florência de Almeida, Castilho, Guilherme José de |
| Publisher | [s.n.], Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Química, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 104 p. : il., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da Unicamp, instname:Universidade Estadual de Campinas, instacron:UNICAMP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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