Determinação de paramentros de processos nas diferentes etapas da extração supercritica de produtos naturais : Artemisia annua, Cordia verbenacea, Ocimum selloi e Foeniculum vulgare
Socrates Quispe Condori
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP Q48d
[Determination of process parameters in the various steps of the supercritical extraction of natural products]
Campinas, SP : [s.n.], 2005.
239p. : il.
Orientadores: Maria Angela de Almeida Meireles, Paulo de Tarso Vieira e Rosa
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: No presente trabalho é apresentado um estudo global do processo de extração de produtos naturais usando dióxido de carbono supercrítico como solvente. As duas etapas do processo foram estudadas usando diversas matrizes vegetais. Na Etapa de Extração (Artemisia annua, Cordia verbenacea e...
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Resumo: No presente trabalho é apresentado um estudo global do processo de extração de produtos naturais usando dióxido de carbono supercrítico como solvente. As duas etapas do processo foram estudadas usando diversas matrizes vegetais. Na Etapa de Extração (Artemisia annua, Cordia verbenacea e Ocimum selloi) foram medidos dados de rendimento global para os três sistemas. Para os sistemas CO2 + A. annua e CO2 + C. verbenacea foram calculados os parâmetros cinéticos do processo de extração e um modelo matemático foi selecionado para representar as curvas globais de extração. A técnica de extração fracionada foi aplicada para os sistemas CO2 + C. verbenacea e CO2 + Ocimum Selloi. A determinação do rendimento global permitiu visualizar o efeito da temperatura e pressão sobre a solubilidade do extrato, além de proporcionar informações necessárias para modelagem do processo de extração. A condição que maximizou o rendimento em extrato nos sistemas CO2 + A. annua e CO2 + C. verbenacea foi 300 bar / 50 °C. Entretanto, foi demonstrado que o extrato de C. verbenacea obtido nesta condição apresenta menor atividade anticâncer àquele obtido a 200 bar / 40 °C. Para o sistema CO2 + Ocimum Selloi o maior rendimento foi obtido a 200 bar / 40 °C. No estudo da cinética do processo de extração foi verificado que para o sistema CO2 + A. annua a vazão do solvente foi o único fator significante sobre os parâmetros cinéticos. No estudo do efeito da altura do leito para o sistema CO2 + C. verbenacea, verificou-se que os parâmetros cinéticos aumentam com a altura do leito. Na modelagem matemática das curvas globais de extração (OEC) dos sistemas CO2 + A. annua e CO2 + C. verbenacea verificou-se que os modelos de Naik et al. [1989] (empírico), Sovová [1994] e Goto et al. [1993] apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais. Do estudo do efeito da altura do leito na SFE a partir de C. verbenacea, verificou-se que a seleção de um modelo para aumento de escala é difícil de ser realizada, uma vez que o modelo selecionado nem sempre é válido para todos os ensaios. Na Etapa de Separação (Foeniculum vulgare) foi realizado o estudo da influência das condições operacionais (temperatura, pressão e vazão do solvente) na recuperação do extrato. As condições de temperatura e pressão de separação foram determinadas através de modelagem termodinâmica usando-se a equação de estado de Peng-Robinson. A determinação do comportamento da solubilidade dos componentes majoritários do extrato de F. vulgare (anetol e ácido oléico) em CO2 supercrítico permitiu obter uma aproximação das condições ótimas de separação. No estudo da influência das condições operacionais (temperatura e pressão) determinou-se que o aumento da pressão no primeiro separador permite a solubilização do compostos de maior massa molecular, os quais são transferidos para o segundo separador. Entretanto, se o objetivo for o fracionamento do extrato de F. vulgare, observou-se que a melhor condição operacional para separação da fração rica em componentes de óleo volátil foi 80 bar / 40 °C no primeiro separador. Foi verificado também que o aumento da vazão de solvente diminui o rendimento em anetol e funchona e, conseqüentemente, no rendimento global. A otimização das condições de separação da mistura extrato + solvente é uma etapa importante do processo de extração de produtos naturais usando fluidos supercríticos, uma vez que permitirá uma ótima recuperação e/ou fracionamento do extrato
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Abstract: In the present work a global study of the extraction of natural products using supercritical carbon dioxide as solvent is presented. The two steps of the SFE process were studied using several raw materials. In the Extraction Step (Artemisia annua, Cordia verbenacea and Ocimum selloi),...
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Abstract: In the present work a global study of the extraction of natural products using supercritical carbon dioxide as solvent is presented. The two steps of the SFE process were studied using several raw materials. In the Extraction Step (Artemisia annua, Cordia verbenacea and Ocimum selloi), global yield data for the three plants were determined. Kinetic parameters of the extraction process were calculated for the CO2 + A. annua and CO2 + C. verbenacea systems and a mathematical model to represent the overall extraction curves was selected. The fractional extraction technique was applied for the CO2 + C. verbenacea and CO2 + Ocimum Selloi systems. The determination of the global yield allowed to identify the effect of the temperature and pressure on the solubility of the extract, besides providing necessary information for the modeling of the extraction process. The operational condition that maximized the global yield in the systems CO2 + A. annua and CO2 + C. verbenacea was 300 bar / 50 °C. However, it was demonstrated that the C. verbenacea extract obtained at this condition shows a lower anticancer activity than that obtained at 200 bar / 40 °C. The higher global yield for the CO2 + Ocimum Selloi system was obtained at 200 bar / 40 °C. In the study of the kinetic of the extraction process for the CO2 + A. annua system, it was verified that the flow rate was the only significant factor on the kinetic parameters. In the study of the effect of the extraction bed height for the CO2 + C. verbenacea system, it was verified that the kinetic parameters increase with the bed height. The Naik et al. [1989] (empirical), Sovová [1994] and Goto et al. [1993] models presented the best fittings to the experimental overall extraction curves (OEC) for the CO2 + A. annua and CO2 + C. verbenacea systems. From the study of the effect of the height of the bed for the C. verbenacea, it was verified that the selection of a mathematical model to scale-up is difficult to be accomplished, because the selected model is not always valid for all experiments. In the Separation Step (Foeniculum vulgare) the study of the influence of the operational conditions (temperature, pressure and flow rate) in the recovery of the extract was carried out. The temperature and pressure of the separation step was calculated through thermodynamic modeling using the equation of state of Peng-Robinson. The determination of the solubility behavior of anethole and oleic acid (major compounds of the F. vulgare extract) with supercritical CO2 allowed to obtain an approximation of the optimal condition of the separation step. In the study of the influence of temperature and pressure, it was determined that the increase of pressure in the first separator allows the solubilization of high molecular mass compounds that are transferred to the second separator. However, if the objective is the fractionation of the fennel extract, it was observed that the best operational condition to separate a rich fraction in volatile oil compounds was 80 bar / 40°C. Additionally, it was verified that the increase of flow rate diminishes the anethole and fenchone yields and, consequently, the global yield. The optimization of the operational conditions in the separation of the mixture extract + solvent is an important step in the supercritical extraction of natural products, because it will allow an optimal recovery and/or fractionation of the extract
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Rosa, Paulo de Tarso Vieira e, 1966-
Coorientador
Meireles, Maria Angela de Almeida, 1953-
Orientador
Magalhães, Pedro Melillo de, 1956-
Avaliador
Garcia, Vera Lucia, 1959-
Avaliador
Cabral, Fernando Antonio, 1954-
Avaliador
Rodrigues, Elisabete da Costa
Avaliador
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Socrates Quispe Condori
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