Estudo da tecnologia de membrana polimerica aplicada a ultrafiltração de oleo de canola
Luciene Ara Campos
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP C157e
[Ultrafiltration of canola crude oil using polymeric membrane]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
188 p. : il.
Orientador: Lireny Aparecida Guaraldo Gonçalves
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: Este estudo teve como objetivo a degomagem do óleo de canola por ultrafiltração com membrana polimérica em sistema semi-tangencial com intuito de determinar a melhor membrana (PES, CME, PVDF 30 kDa e PVDF 50 kDa) e condição de pressão em função dos parâmetros de fluxos de permeado (J) e...
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Resumo: Este estudo teve como objetivo a degomagem do óleo de canola por ultrafiltração com membrana polimérica em sistema semi-tangencial com intuito de determinar a melhor membrana (PES, CME, PVDF 30 kDa e PVDF 50 kDa) e condição de pressão em função dos parâmetros de fluxos de permeado (J) e retenção de fosfolipídio (Rc). Quatro abordagens diferentes de degomagem foram avaliadas: ultrafiltração do óleo bruto, ultrafiltração de miscela (óleo + hexano), microfiltração de óleo pré-tratado e degomagem convencional. Após a escolha da membrana e do tipo de degomagem foi realizado um estudo da ultrafiltração em escala piloto através de planejamento experimental, na qual foi avaliada a influência da pressão e a velocidade tangencial de escoamento nas respostas de fluxo e retenção de fosfolipídio. Os resultados mostraram que a membrana e o tipo de degomagem com melhor desempenho foi a ultrafiltração de miscela com PVDF 30 kDa, apresentando um fluxo de 36 L m-2 h-1 e Rc 86% em unidade de laboratório. Através do planejamento experimental realizado para ensaios na unidade piloto de filtração tangencial com membrana PVDF 30 kDa em miscela foram determinadas as condições ótimas de operação. Em 1,6 bar e 3,24 m s-1 foi obtido fluxo de 162 L m-2 h-1 e retenção de 88%. O estudo do comportamento de compostos minoritários frente à ultrafiltração em membranas de vários materiais demonstrou que para a membrana PVDF 30 kDa ocorreu a remoção de 79% de umidade; redução de 37% em pigmentos vermelhos e 27% de redução de clorofila. Em estudo comparativo de quatro métodos diferentes de degomagem foi observado que aquele realizado por ultrafiltração de miscela promove completa conservação de tocoferóis naturalmente presentes no óleo, enquanto que na degomagem convencional ocorre uma perda de 3,4%, induzindo a menores valores de Estabilidade oxidativa. Análise da membrana incrustada através da técnica de MEV revelou a presença de depósitos em toda superfície e a análise através da técnica de EDS evidenciou que além de compostos de carbono, elementos tais como Fe, Ca, K, Na e S estavam presentes em maior quantidade. A análise destes elementos por Espectrometria de Emissão Ótica com Acoplamento de Plasma Induzido (ICP-OES) nas amostras de óleo e na membrana evidenciou que ocorreu a concentração destes elementos no retentado e na membrana incrustada, bem como a redução de teores destes compostos no permeado, indicando que estes elementos são um dos componentes responsáveis pela incrustação
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Abstract: This study focused on degumming of canola oil by ultrafiltration using polymeric membrane at semi-tangential system with intention of determining the best membrane material (PES, CME, PVDF 30 kDa e PVDF 50 kDa), condition of pressure to obtain better flux of permeate (J) and phospholipids...
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Abstract: This study focused on degumming of canola oil by ultrafiltration using polymeric membrane at semi-tangential system with intention of determining the best membrane material (PES, CME, PVDF 30 kDa e PVDF 50 kDa), condition of pressure to obtain better flux of permeate (J) and phospholipids retention (Rc). Four different degumming approaches were applied: ultrafiltration of crude oil, miscela ultrafiltration, microfiltration of pre-treated oil and conventional degumming. The results showed that the membrane and degumming approach with best results were the miscella ultrafiltration and PVDF 30 kDa membrane which presented 36 L m2 h-1 of flux and 86% of phospholipids retention at laboratory unit, semi-tangential system. After choosing the membrane and better degumming approach a study of ultrafiltration through an experimental design was performed to evaluate the influence of pressure and tangential velocity on the flux and retention of phospholipids responses. It was determined the optimized conditions and at 1.6 bar and 3.24 m s-1 it was obtained 162 m-2 h-1 of flux and 88% retention of phospholipids. The study of the behavior of minor compounds using ultrafiltration with different membranes demonstrated that the PVDF 30 kDa presented a reduction of 79% moisture, 37% on red pigments and 27% on chlorophyll. In a comparative study of four different degumming methods was observed that miscella ultrafiltration preserves total tocopherol naturally present on oil, while the conventional degumming looses 3.4% of this compound, which implies at lower value of oxidative stability.The SEM analysis performed on fouled membrane reveled presence of deposit on the whole surface membrane. EDS analysis evidenced that, besides carbon-based compounds, elements such as Fe, Ca, K, Na and S were present at higher amounts than others. The analysis of these elements by ICP-OES on the samples of oil and membranes showed that membrane processes concentrate these elements on the retentate and on the fouled membrane, leaving the permeate less concentrated than the feed. This indicates that the presence of those elements is one of the responsible for the fouling phenomenon
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