A mass transfer model applied to the supercritical extraction with CO2 of curcumins from turmeric rhizomes (Curcuma longa L)

ABSTRACT: Increasing restrictions on the use of artificial pigments in the food industry, imposed by the international market, have increased the importance of raw materials containing natural pigments. Of those natural substances with potential applications turmeric rhizomes (Curcuma longa L), are one of the most important natural sources of yellow coloring. Three different pigments (curcumin, desmetoxycurcumin, and bis-desmetoxycurcumin) constitute the curcuminoids. These pigments are largely used in the food industry as substitutes for synthetic dyes like tartrazin. Extraction of curcuminoids from tumeric rhizomes with supercritical CO2 can be applied as an alternative method to obtain curcuminoids, as natural pigments are in general unstable, and hence degrade when submitted to extraction with organic solvents at high temperatures. Extraction experiments were carried out in a supercritical extraction pilot plant at pressures between 25 and 30 MPa and a temperature of 318 K. The influence of drying pretreatment on extraction yield was evaluated by analyzing the mass transfer kinetics and the content of curcuminoids in the extracts during the course of extraction. The chemical identification of curcuminoids in both the extract and the residual solid was performed by spectrophotometry. Mass transfer within the solid matrix was described by a linear first-order desorption model, while that in the gas phase was described by a convective mass transfer model. Experimental results showed that the concentration profile for curcuminoids during the supercritical extraction process was higher when the turmeric rhizomes were submitted to a drying pretreatment at 343 K.

A influência do Arco do Desmatamento sobre o ciclo hidrológico da Amazônia

Este trabalho buscou quantificar algumas alterações no ciclo hidrológico da Amazônia propiciadas pelo desmatamento da região, principalmente devido à faixa conhecida como "Arco do Desmatamento". Neste sentido, foram realizados experimentos numéricos utilizando o modelo BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) tendo o submodelo de vegetação dinâmica GEMTM (General Energy and Mass Transport Model) a ele acoplado. Foram investigados os impactos causados pelo Arco do Desmatamento atual em relação à floresta intacta, bem como as futuras modificações, causados pelo avanço do desmatamento até o ano de 2050. Como condições de contorno na superfície para o modelo BRAMS, foram usados cenários oriundos de modelos empíricos de desmatamento para os anos de 2002 e 2050. Os resultados mostraram que o avanço do Arco do Desmatamento até 2050 tem uma complexa relação com as variáveis analisadas. Por exemplo, a precipitação apresentou distribuição espacial heterogênea, com áreas de anomalias positivas e negativas que se mostraram coerentes com as anomalias de outras variáveis, como a evapotranspiração e a divergência de umidade. Também foram encontradas algumas áreas que evidenciaram as possíveis influências dos grandes rios e topografia da região sobre essa precipitação. Os balanços de radiação e energia também foram afetados pelo desmatamento, sendo que grande parte das alterações é devido à mudança do albedo da superfície, a qual ocorre com a substituição da floresta pela pastagem. Quanto às alterações propiciadas pelo Arco do Desmatamento atual em relação à floresta intacta, foi observado que todas as variáveis foram afetadas, entretanto a maioria dos impactos ainda é localizada sobre a área mais afetada pelo desmatamento, diferentemente dos resultados encontrados para o cenário de 2050, onde as modificações já se dão a nível regional.

Projeto de um controlador Fuzzy Takagi-Sugeno para uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados

Este trabalho propõe o projeto de um controlador Fuzzy do tipo Takagi-Sugeno em uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados. Este tipo de tratamento ocorre na presença de oxigênio, pois microorganismos aeróbios presentes no licor misto irão proporcionar a remoção tanto da matéria carbonácea quanto nutrientes formados por compostos à base de nitrogênio. O controlador atua via mecanismo de aeração e foi projetado para interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de três controladores fixos locais que, por sua vez, foram projetados a partir da linearização de um modelo contínuo de balanço de massa de oxigênio. O controlador auxiliará manter a concentração de oxigênio dissolvido desejável na faixa de operação do processo para que ocorra a nitrificação, reação química de oxiredução que transforma amônio em nitrito, que é fundamental para o sucesso do processo, e poderá também economizar energia elétrica utilizada pelo mecanismo de aeração. Os ensaios foram realizados via simulação computacional em quatro cenários idealizados comparando o desempenho do controlador fuzzy e o desempenho de um controlador fixo projetado em um ponto de operação diferente do qual se utilizou como valor de referência na planta. Ao aplicar um degrau no valor de referência estabelecido no cenário de análise, observou-se o tempo de subida, o tempo de acomodação e o erro em regime. Após os ensaios, observou-se que o desempenho do controlador fuzzy nos quesitos tempo de subida e tempo de acomodação em relação ao controlador fixo foi melhor, enquanto nos quesitos sobressinal e erro em regime foi semelhante. Após as análises, concluiu-se que a estratégia de controle escolhida neste trabalho é viável, pois de acordo com o valor auferido de oxigênio dissolvido na entrada da planta, o controlador fuzzy irá interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de um controlador fixo projetado na vizinhança deste valor e assim, atuar de forma bastante satisfatória.

Simulação numérica da gaseificação de biomassa em leito fixo

O objetivo deste trabalho foi avaliar a potencialidade das sementes de açaí rejeitadas após beneficiamento em Belém – Pará, a fim de ser usada como fonte de biomassa para a produção de energia por gaseificação. Resultados da análise elementar obtidas no LABCAT – UNB em base seca foram obtidas com percentuais de Carbono, 46,06 %, Hidrogênio 6,01 % Oxigênio 43,37 %, Nitrogênio 4,33 % e Enxofre 0,08%. Tais valores entre outros parâmetros obtidos em estudo experimental realizados por Santos 2011 e Cruz, 2010, foram utilizados para realizar uma simulação numérica do processo de gaseificação por meio de um código FORTRAN zero dimensional desenvolvido especificamente para esta finalidade. Variações da influência da razão de equivalência e teor de umidade nas concentrações de CO, H2 e CH4 foram comparados a resultados experimentais. Um modelo transiente unidimensional também foi analisado. Utilizando a aplicação de um mecanismo de pirólise de dois passos onde o alcatrão primário (ou oxigenados) são inicialmente formados e então craqueados em alcatrão secundário (ou hidrocarbonetos) e outros gases combustíveis. Assim se revela a complexidade dos processos físicos e químicos que ocorrem no reator pelo uso do balanço de energia e massa e com informações das taxas de reação das reções químicas e os processos de transporte físicos. O modelo computacional é capaz de prever o perfil da composição de gases, temperatura, alcatrão primário e secundário ao longo do eixo longitudinal do gaseificador. Foram obtidos resultados para simulações realizadas nos dois modelos e posteriormente analisado tal comportamento em comparação ao resultado experimental obtidos por Santos (2011).

Estudo hidrometalúrgico de compostos de titânio proveniente do resíduo do processo Bayer

Estudos realizados no resíduo do processo Bayer, lama vermelha, para reciclagem desse material têm sido intensificados por suas características físico-químicas. O resíduo é constituído por inúmeros óxidos, destes se destaca o óxido de ferro em teores acima de 30% em peso e óxido de titânio em concentrações acima de 5% em peso. Este trabalho estuda a possibilidade de extrair óxido de ferro, objetivando a concentração de compostos de titânio. A extração foi realizada através do processo de calcinação da lama vermelha a 900°C seguida de lixiviação ácida com concentração de H2SO4 a 20% e 30% em volume a 60°C, 80°C e 90°C, com retirada de uma alíquota a cada 30 minutos. Durante o processo de lixiviação, foi observada extração intensa dos compostos de ferro, resultando no aumento da concentração de titânio na lama vermelha, verificado em todos os experimentos, com destaque para os que foram realizados a 90°C e H2SO4 a 30% em v/v, onde houve extração de 95% de ferro e concentração de até 14% de titânio considerando o balanço de massa global. Diante dos dados obtidos, a lama vermelha torna-se um material interessante para ser utilizado como fonte alternativa para obtenção de minerais de titânio, os quais são encontrados na natureza com um percentual em torno de 8%.