Resumo: O óleo essencial presente na casca da laranja é extraído por compressão a frio durante o processo de extração do suco. Esse método, no entanto, não é seletivo, resultando em um óleo bruto com diversos compostos indesejáveis, como as ceras. Para aumentar o valor comercial do óleo essencial de laranja, é necessária a remoção dessas ceras, que comprometem sua qualidade. Esse óleo é amplamente utilizado nas indústrias alimentícia, química e farmacêutica, servindo como agente aromatizante e ingrediente de fragrâncias em cosméticos e fitoterápicos. Em 2022, a produção de óleo essencial de laranja ultrapassou 66 mil toneladas, gerando uma receita estimada em mais de 5 bilhões de dólares. Os principais oxiterpenos presentes no óleo, como linalol e a-terpineol, são responsáveis por suas propriedades funcionais e seu aroma característico. Diante disso, o objetivo deste projeto foi estudar a concentração de linalol e a-terpineol e a remoção de ceras do óleo de laranja utilizando tecnologias emergentes de separação. A concentração dos oxiterpenos foi realizada por adsorção com fluido supercrítico (SFA), enquanto a remoção de ceras foi feita por meio de processos de separação por membranas (PSM). A SFA utilizou aerogel de sílica como material adsorvente, dividida em duas etapas: i) solubilização dos terpenos em dióxido de carbono supercrítico (sc-CO2); e ii) estudo cinético, focado na concentração de linalol e a-terpineol em uma coluna integrada contendo aerogel de sílica. Em ambas as etapas, foi utilizado um delineamento fatorial completo 3², variando temperatura (40, 50 e 60 ºC) e pressão (10, 17 e 24 MPa), com respostas avaliadas como solubilidade do óleo em sc-CO2, rendimento (m/m), fator de concentração e purificação de linalol e a-terpineol, além da eficiência de adsorção. No processo de PSM, foram utilizadas membranas de microfiltração (MV020) e ultrafiltração (UV150) em temperaturas de 10 e 20 ºC. As respostas analisadas foram fluxo mássico do permeado, índice de retenção, eficiência na remoção de ceras e tempo de processamento. Na SFA, a condição de 10 MPa e 60 ºC se mostrou a mais favorável para a concentração de oxiterpenos, proporcionando a menor densidade de sc-CO2 e, consequentemente, a menor solubilidade dos compostos alvo, resultando nos maiores fatores de concentração e purificação: 4,3 e 4,9; 6,5 e 7,1 para linalol e a-terpineol, respectivamente. No entanto, essa condição também resultou na menor recuperação de óleo, correspondendo a apenas 6% da massa inicial. No PSM, a ultrafiltração a 20 ºC apresentou o menor tempo de processamento (6,6 horas) e alcançou um fluxo inicial de permeado de 23,76 g/s.m². Essa condição foi capaz de remover 98% das ceras presentes no óleo bruto, indicando que a ultrafiltração a 20 ºC pode gerar um permeado de qualidade comparável ao óleo comercial winterizado, oferecendo uma nova estratégia para aplicações comerciais. O processo de SFA produziu uma fração quase sete vezes mais concentrada em oxiterpenos do que o óleo de laranja original. Por sua vez, a tecnologia de ultrafiltração em temperatura ambiente mostrou-se uma alternativa promissora ao processo tradicional de winterização Ver menos

Abstract: The essential oil found in orange peel is extracted through cold pressing during the juice extraction process. However, this method is not selective and results in a crude oil containing several undesirable compounds, such as citrus waxes. To enhance the commercial value of the essential oil, it is necessary to remove these waxes, which compromise its quality. Orange essential oil is widely used in the food, chemical, and pharmaceutical industries, serving as a flavoring agent and a fragrance ingredient in cosmetics and herbal products. In 2022, the production of orange essential oil exceeded 66,000 tons, generating an estimated revenue of over 5 billion dollars. The major oxyterpenes found in the oil, such as linalol and a-terpineol, are responsible for its functional properties and characteristic aroma. Hence, the objective of this project was to investigate the concentration of linalol and a-terpineol and the removal of waxes from orange oil using emerging separation technologies. The concentration of oxyterpenes was carried out by supercritical fluid adsorption (SFA), whereas wax removal was performed using membrane separation processes (MSP). SFA was performed using silica aerogel as the adsorbent material and was divided into two stages: i) solubilization of terpenes in supercritical carbon dioxide (sc-CO2); and ii) kinetic study, focused on the concentration of linalol and a-terpineol in an integrated column containing silica aerogels. In both stages, a full factorial design 3² was used, varying temperature (40, 50, and 60 ºC) and pressure (10, 17, and 24 MPa), with the evaluated responses being oil solubility in sc-CO2, yield, concentration factor, and purification of linalol and a-terpineol, as well as adsorption efficiency. In the MSP, microfiltration membranes (MV020) and ultrafiltration membranes (UV150) were used under two temperature conditions (10 and 20 ºC). The evaluated responses included permeate mass flux, retention index, wax removal efficiency, and process time. In SFA, the condition of 10 MPa and 60 ºC was the most favorable for oxyterpene concentration, providing the lowest sc-CO2 density and, consequently, the lowest solubility of the target compounds in the supercritical fluid, resulting in the highest concentration and purification factors: 4.3 and 4.9; 6.5 and 7.1 for linalol and a-terpineol, respectively. However, this condition also resulted in the lowest oil recovery, corresponding to only 6% of the initial oil mass. In MSP, ultrafiltration at 20 ºC achieved the shortest processing time (6.6 hours) and an initial permeate flux of 23.76 g/s.m². This condition was able to remove 98% of the waxes present in the crude oil, indicating that ultrafiltration at 20 ºC can produce a permeate comparable in quality to commercially winterized oil, thus offering a new strategy for commercial applications. In conclusion, the objectives of this study were successfully achieved. In the SFA process, a fraction nearly seven times more concentrated in the target oxyterpenes than the crude orange oil was obtained. Furthermore, the ultrafiltration technology at ambient temperature proved to be a promising alternative to the traditional winterization process Ver menos