FRACIONAMENTO DE ÓLEOS DE CITROS UTILIZANDO FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

O objetivo deste trabalho é o estudo sobre o fracionamento do óleo de laranja. Neste sentido, o limoneno e o linalol foram considerados os componentes-chaves do óleo de laranja, representando os terpenos e compostos oxigenados, respectivamente. Para modelar os dados de equilíbrio de fases foi usada a equação de estado de Peng-Robinson, juntamente com as regras de mistura de van der Waals, uni e biparamétrica, e de Panagiotopoulos e Reid. O uso desses modelos termodinâmicos permitiu determinar as condições de temperatura e pressão que levaram aos melhores valores do par seletividade-capacidade.

MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE EXTRAÇÃO SUPERCRÍTICA DO ÓLEO ESSENCIAL DE ALECRIM

Este trabalho objetiva a modelagem das curvas de extração características do processo de extração supercrítica do óleo essencial de alecrim (Rosmarinus officinallis l.), obtidas nas isotermas de 310,15 e 320,15 K nas pressões de 100, 120, 140 e 160 bar, e interpretar os parâmetros e a função objetivo com conceitos estatísticos. Utilizou-se na resolução das equações do modelo o método das diferenças finitas, na obtenção dos parâmetros utilizou-se o método da máxima verossimilhança. Os resultados simulados indicam que o modelo utilizado constitui-se numa ferramenta capaz de representar as curvas de extração do processo de extração supercrítica.

ESTUDO DO PROCESSO DA EXTRAÇÃOSUPERCRÍTICA DE ÓLEOS ESSENCIAIS DE PRODUTOS NATURAIS

A desterpenação do óleo essencial de laranja é uma preocupação da indústria cítrica. Esta consiste em concentrar os componentes oxigenados do óleo, que são os maiores responsáveis pelo sabor e aroma deste, reduzindo a fração terpênica que se degrada facilmente promovendo a formação de compostos com sabores e aroma indesejáveis. Esta fração oleosa rica em compostos oxigenados pode ser empregada em bebidas e outros alimentos como aromatizante mais agradável. Um dos métodos em estudo para a concentração dos compostos oxigenados do óleo essencial de laranja é a adsorção na sílica gel, seguida da dessorção fracionada com dióxido de carbono pressurizado. Este processo permite a obtenção de frações oleosas mais concentradas em compostos oxigenados que outros métodos convencionais. Neste trabalho foi utilizado o modelo de difusão em sólido aplicado em leito fixo, empregando a solução analítica proposta por Rosen em 1952, para o estudo do modelamento do processo de dessorção do óleo essencial de laranja com dióxido de carbono supercrítico.

ESTIMATIVA DAS PROPRIEDADES DE CAROTENÓIDES POR MÉTODOS DE CONTRIBUIÇÃO DE GRUPOS

Alguns métodos de contribuição de grupos foram selecionados e empregados na estimativa de propriedades da bixina e norbixina (pigmentos presentes na semente do urucum) entre outros componentes com estruturas semelhantes. Devido a inexistência de dados experimentais, exceto para a temperatura de fusão, os valores estimados pelos diferentes métodos foram comparados entre si. A análise dos resultados mostra desvios consideráveis entre as temperatura normal de ebulição, temperatura crítica e pressão crítica e pequenos desvios para a densidade e o volume crítico, entretanto, pôde-se comparar os métodos quanto à capacidade de estimar as diferentes propriedades dos componentes em estudo.

PREDICTING DIFFUSIVITIES IN DENSE FLUIDS

In this work the Weeks-Chandler-Andersen (WCA) perturbation theory coupled with the Enskog’s solution of the Boltzmann equation for dense hard-sphere fluids is employed for estimating diffusion coefficients in compressed pure liquids and fluids and dense fluid mixtures. The effect of density correction on the estimation of diffusivities is analyzed using the Carnahan-Starling pair correlation function and the correlation of Speedy and Harris which have been proposed as models of self-diffusion coefficient of hard-sphere fluids. The approach presented here is based on the smooth hard-sphere theory without any binary adjustable parameters and can be readily used for estimating diffusivities in multicomponent fluid mixtures. It is shown that the correlated and the predicted diffusivities are in good agreement with the experimental data and much better than estimates of Wilke-Chang equation.

ANÁLISE TERMODINÂMICA DA DESTERPENAÇÃO DO ÓLEO DA CASCA DE LARANJA COM CO2 SUPERCRÍTICO A PARTIR DE UMA MISTURA SINTÉTICA

O projeto do processo de desterpenação do óleo da casca de laranja com CO2 supercrítico exige o bom conhecimento do comportamento de fases da mistura envolvida. Neste trabalho, faz-se uma análise termodinâmica preliminar desse processo, calculando-se a seletividade a partir da modelagem do equilíbrio líquido-vapor (ELV) para o sistema CO2-limoneno-linalol, com base em dados ternários medidos recentemente. Utilizou-se uma modificação da equação de Peng-Robinson e, com dados binários de ELV, avaliou-se a sua capacidade preditiva considerando-se 2 aspectos: a predição do equilíbrio a uma certa temperatura usando-se os parâmetros estimados em outra temperatura e a predição do comportamento de fases do sistema ternário com os parâmetros estimados dos sistemas binários. Foram determinados também os parâmetros de interação entre limoneno e linalol a partir dos dados experimentais do ternário.

MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA DESTERPENAÇÃO DO ÓLEO DA CASCA DE LARANJA COM CO2 SUPERCRÍTICO EM MODO SEMI-CONTÍNUO

A desterpenação do óleo da casca de laranja com CO2 supercrítico foi investigada através da modelagem e simulação da separação de uma mistura sintética de limoneno (90 % em peso) e linalol (10 %), em um extrator operando em modo semi-contínuo. A modelagem matemática da extração supercrítica foi realizada por analogia com a destilação de uma mistura binária, em batelada, expressando-se a composição das fases em equilíbrio numa base molar livre de CO2. O cálculo das variáveis do processo foi feito por integração numérica da equação de Rayleigh empregando-se o método de Runge-Kutta de quarta ordem. Para a determinação da relação de equilíbrio entre as fases, adotou-se a equação de Peng-Robinson modificada, com os parâmetros de interação obtidos de dados de ELV dos sistemas binários CO2+limoneno e CO2+linalol e do ternário CO2+limoneno+linalol.

THE GENERALIZED MAXIMUM LIKELIHOOD METHOD APPLIED TO HIGH PRESSURE PHASE EQUILIBRIUM

The generalized maximum likelihood method was used to determine binary interaction parameters between carbon dioxide and components of orange essential oil. Vapor-liquid equilibrium was modeled with Peng-Robinson and Soave-Redlich-Kwong equations, using a methodology proposed in 1979 by Asselineau, Bogdanic and Vidal. Experimental vapor-liquid equilibrium data on binary mixtures formed with carbon dioxide and compounds usually found in orange essential oil were used to test the model. These systems were chosen to demonstrate that the maximum likelihood method produces binary interaction parameters for cubic equations of state capable of satisfactorily describing phase equilibrium, even for a binary such as ethanol/CO2. Results corroborate that the Peng-Robinson, as well as the Soave-Redlich-Kwong, equation can be used to describe phase equilibrium for the following systems: components of essential oil of orange/CO2.

HIGH PRESSURE PHASE EQUILIBRIUM: PREDICTION OF ESSENTIAL OIL SOLUBILITY

This work describes a method to predict the solubility of essential oils in supercritical carbon dioxide. The method is based on the formulation proposed in 1979 by Asselineau, Bogdanic and Vidal. The Peng-Robinson and Soave-Redlich-Kwong cubic equations of state were used with the van der Waals mixing rules with two interaction parameters. Method validation was accomplished calculating orange essential oil solubility in pressurized carbon dioxide. The solubility of orange essential oil in carbon dioxide calculated at 308.15 K for pressures of 50 to 70 bar varied from 1.7± 0.1 to 3.6± 0.1 mg/g. For same the range of conditions, experimental solubility varied from 1.7± 0.1 to 3.6± 0.1 mg/g. Predicted values were not very sensitive to initial oil composition.

USO DA EQUAÇÃO DE ESTADO DE PENG-ROBINSON COM REGRA DE MISTURA DEPENDENTE DA COMPOSIÇÃO NA PREDIÇÃO DO EQUILÍBRIO DE FASES DO SISTEMA TERNÁRIO CO2-LIMONENO-CITRAL

Dados de equilíbrio de fases a pressões elevadas dos sistemas binários CO2-Limoneno e CO2-Citral e do sistema ternário CO2-Limoneno-Citral foram coletados da literatura e usados na modelagem termodinâmica que emprega a equação de estado de PENG-ROBINSON [1] com: 1) Regra de mistura clássica; 2) Regra de mistura dependente da composição de STRYJEK & VERA [2]. Os parâmetros de interação binária entre CO2-Limoneno e CO2-Citral foram obtidos pelo ajuste dos modelos a dados experimentais, fazendo uso de dois programas computacionais, os quais envolvem a minimização de uma função objetivo, pelo método Simplex de NELDER & MEAD (3), que foi escrita em termos dos desvios relativos entre os pontos experimentais e os calculados pelos modelos. O equilíbrio de fases do sistema ternário foi calculado utilizando-se os parâmetros de interação binária ajustados previamente e considerando parâmetros nulos entre os componentes Limoneno e Citral. A análise dos resultados indica, para as condições supercríticas, que os dois modelos foram capazes de predizer qualitativamente o sistema ternário, fornecendo resultados compatíveis, em ordem de grandeza, com os valores experimentais.

MODELAGEM TERMODINÂMICA DO FRACIONAMENTO DO ÓLEO DE MANTEIGA COM FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

O fracionamento do óleo de manteiga em frações de propriedades físicas e químicas diferentes mostra-se uma possível solução para o problema do excedente de óleo de manteiga no mercado internacional, despertando interesse em seu estudo. Com o objetivo de se modelar o equilíbrio de fases neste processo, foi feito um agrupamento dos 1331 triglicerídeos presentes no óleo de manteiga em 14 famílias. Assim, os componentes de uma mesma família possuem um comportamento semelhante quando expostos ao CO2 Supercrítico (CO2 SC). A seguir, utilizando a Equação de Peng-Robinson, realizou-se o cálculo do equilíbrio de fases no sistema óleo de manteiga/CO2, sendo o óleo de manteiga representado por uma mistura de 14 componentes hipotéticos, as famílias. Foram desenvolvidas correlações para a temperatura e pressão críticas e parâmetros de interação binária das famílias. O modelo foi capaz de correlacionar dados obtidos da literatura. As predições do equilíbrio de fases estão em excelente concordância com os dados obtidos pelos autores deste trabalho para os sistemas de óleo de manteiga/CO2. O procedimento mostrado aqui aplica-se não só ao dióxido de carbono supercrítico mas também a outros fluidos ou misturas de fluidos supercríticos, e também não somente ao óleo de manteiga, mas a todos os óleos/gorduras cuja constituição principal sejam triglicerídeos.

HYBRID ARTIFICIAL NEURAL NETWORK APPLIEDTO MODELING SCFE OF BASIL AND ROSEMARY OILS

This work presents the results of a Hybrid Neural Network (HNN) technique as applied to modeling SCFE curves obtained from two Brazilian vegetable matrices. A series Hybrid Neural Network was employed to estimate the parameters of the phenomenological model. A small set of SCFE data of each vegetable was used to generate an extended data set, sufficient to train the network. Afterwards, other sets of experimental data, not used in the network training, were used to validate the present approach. The series HNN correlates well the experimental data and it is shown that the predictions accomplished with this technique may be promising for SCFE purposes.

ESTUDO DA SELETIVIDADE CAPACIDADE EM SISTEMAS SÓLIDO-GÁS

A solubilidade de compostos pesados em fase gasosa contendo um componente supercrítico (equilíbrio sólido-gás) foi analisada, adotando-se a equação de estado de Peng-Robinson para representar os sistemas sólido-gás estudados. A modelagem foi aplicada para vários sistemas binários (monossólido/monossolvente) e multissólido/multissolvente. Para cada sistema, fez-se a estimação dos parâmetros pertinentes, os parâmetros de interação binária, obtidos por regressão não linear a partir dos dados experimentais de equilíbrio sólido-gás correspondentes. Tendo como base os dados binários, foi realizada uma análise de seletividade/ capacidade de sistemas do tipo 2 sólidos-1solvente, comparando-os com dados experimentais, e fez-se a comparação com os sistemas ternários experimentais.

STATISTICAL ANALYSYS OF THE SCFE OF A BRAZILAN MINERAL COAL

The influence of some process variables on the productivity of the fractions (liquid yield times fraction percent) obtained from SCFE of a Brazilian mineral coal using isopropanol and ethanol as primary solvents is analyzed using statistical techniques. A full factorial 23 experimental design was adopted to investigate the effects of process variables (temperature, pressure and cosolvent concentration) on the extraction products. The extracts were analyzed by the Preparative Liquid Chromatography-8 fractions method (PLC-8), a reliable, non destructive solvent fractionation method, especially developed for coal-derived liquids. Empirical statistical modeling was carried out in order to reproduce the experimental data. Correlations obtained were always greater than 0.98. Four specific process criteria were used to allow process optimization. Results obtained show that it is not possible to maximize both extract productivity and purity (through the minimization of heavy fraction content) simultaneously by manipulating the mentioned process variables.