Orientador: Antonio Jose de A. Meirelles

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: Como objetivo de investigar alguns aspectos da extração líquido-líquido como uma rota alternativa para a desacidificação de óleos vegetais, uma das principais etapas do processo de refino, foram determinados experimentalmente dados de equilíbrio líquido-líquido para sistemas do tipo...

Resumo: Como objetivo de investigar alguns aspectos da extração líquido-líquido como uma rota alternativa para a desacidificação de óleos vegetais, uma das principais etapas do processo de refino, foram determinados experimentalmente dados de equilíbrio líquido-líquido para sistemas do tipo triacilgliceróis - ácidos graxos - álcoois de cadeia curta. Os experimentos foram realizados em uma célula de vidro de 50 ml mantida à temperatura constante (10, 20 e 30°C) e à pressão atmosférica. Os dados de equilíbrio foram correlacionados pelo método de Hand, o qual permitiu a estimativa do "plait-point". A análise dos dados experimentais obtidos, usando óleo de canola refinado e trioleína a 99% como fonte de triacilgliceróis, ácido oléico puro e comercial como solutos, e metanol e isopropanol anidros ou então etanol anidro e aquoso como solventes extratores, permite a seleção de solventes para os sistemas estudados, com relação à redução da acidez e à perda de óleo neutro. Nesse sentido, o comportamento de cada solvente pode ser analisado pelo coeficiente de distribuição e pela seletividade. Para uma mesma temperatura, o aumento da cadeia carbônica leva à redução da seletividade e ao - aumento do coeficiente de distribuição. Sendo assim, o solvente mais seletivo é o metanol, mas é o que apresenta o menor coeficiente de distribuição (menor que um). Tanto o etanol quanto o isopropanol apresentam coeficientes de distribuição maiores que um, mas o etanol é mais seletivo que o isopropanol, especialmente se o primeiro contiver pequena quantidade de água. Concomitantemente, a região bifásica aumenta com a redução da temperatura e com a presença de água, já que os dois fatores reduzem a solubilidade mútua. Considerando a seletividade favorável, a reduzida solubilidade e a facilidade de separação entre as fases, toxidez, inflamabilidade, custo e disponibilidade, o álcool etílico hidratado é o melhor solvente para os sistemas estudados. Entretanto, o óleo de canola é um óleo para o qual os métodos de refino tradicionais se adequam de forma satisfatória. Sendo assim, o óleo de canola refinado foi usado como fonte alternativa de triacilgliceróis, por ser um óleo comestível disponível, que contém baixo teor de gorduras saturadas, alto teor de trioleína, linodioleina, e oleildilinoleína e baixo custo em relação ao custo desses reagentes puros. Por esta razão, somente dois diagramas de equilíbrio foram determinados para o sistema trioleína-ácido oleico-etanol anidro. Esse trabalho teve como objetivo principal a obtenção de dados ternários de equilíbrio líquido-líquido para sistemas do tipo triacilgliceróis - ácidos graxos - álcoois de cadeia curta, já que na literatura existe apenas uma pequena quantidade destes; de uma forma geral determinados sem a precisão e a extensão necessárias à correlação termodinâmica de dados de equilíbrio. Os dados obtidos, em conjunto com a caracterização química dos componentes dos sistemas e com dados já existentes na literatura, visam viabilizar o uso de modelos termodinâmicos para a predição do equilíbrio de fases para sistemas do tipo óleo vegetal - ácidos graxos livres - sol vente orgânico com acuidade suficiente para aplicações em engenharia. A préseleeço de solventes para a desacidificaaço de leos vegetais por extraaço llquido-llquido seria entto posssvel, possibilitando a reduuço dos solventes a serem testados experimentalmente e facilitando assim um posterior estudo de viabilidade desse novo processo para leos para os quais os refinas quumico e ffsico nno sso satisfattrios.

Abstract: The aim of this study is to investigate some aspects of the liquid-liquid extraction as an alternative route to the deacidification of vegetable oils, which is the principal stage in the refining process. For this reason liquid-liquid equilibrium data were experimentally determinated for...

Abstract: The aim of this study is to investigate some aspects of the liquid-liquid extraction as an alternative route to the deacidification of vegetable oils, which is the principal stage in the refining process. For this reason liquid-liquid equilibrium data were experimentally determinated for systems composed of triglycerides, fatty acids and short chain alcohols. The experiments were performed with a glass cell 50 mL maintained at constant temperature (10, 20 e 30° C) and atmospheric pressure. The equilibrium data were correlated by the Hand method, which permitted the estimation of plait point. The analyzes of the experimental data obtained, using refined canola oil and triolein with 99%-purity as a
triglyceride source, commercial and pure oleic acid, and anhydrous methanol and isopropanol or anhydrous and hydrated ethanol as the extractor sol vent allow the selection of the best solvent for the studied systems, regarding acid reduction and losses of neutral oil. From this point of view, the solvent behavior can be analyzed by the distribution coefficient and the selectivity. For the same temperature, an increase in carbonic chain length of the alcohol lead to a lowering of the selectivity and an increase of the distribution coefficient. Therefore, the most selective solvent is methanol but has the lowest distribution coefficient (smaller than one). Both ethanol or isopropanol have distribution coefficients greater than one, but ethanol is more selective than isopropanol, especially if the first has a little quantity of water. Concomitantly, the two-phase region increases with the temperature reduction and with the presence of water since both factors reduce the mutual solubility. Due to the favorable selectivity, low solubility and facility of separation between phases, toxicity, flammability, cost and availability, the hydrated alcohol is the best solvent for the studied systems. Mean while, the canola oil is an oil for which thetraditional refining methods produce good results. The refined canola oil was used only as an alternative low cost source of triglycerides. Also the refined canola oil presents low saturated fat content and high triolein, linodiolein and oleildilinolein contents. Two diagrams were determinated for the systems composed by triolein, oleic acid and anhydrous alcohol, due to the high cost of the reagents. This work had as its principal aim the determination of ternary liquid-liquid equilibrium data for systems composed of triglycerides, fatty acids and short chain alcohols, as these date are not available in the literature. And, those which are available were determinated without the precision and the extension necessary for thermodynamic correlation of the equilibrium data. The data obtained with the chemical characterization of the components of the systems and the data from the literature, can be use to predict the phase equilibria of such systems by thermodynamics models for engineering calculations purposes. Therefore the previous selection of the solvents for the deacidification of vegetable oils by liquid-liquid extraction would be possible. As a consequence, reducing the necessity of experimental data and making possible the viability study of this new process for oils for which chemical and physical refining do not produce good results.