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.

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.

Desarrollo de la ingenieria basica de una planta industrial para extraccion con CO2 liquido. I. Extractores

En base a los resultados obtenidos en una unidad piloto cuyo diseño, montaje y puesta en operación fueron realizados con la finalidad de poder producir el cambio de escala, se dio inicio al proyecto de una planta de producción con características modulares por su flexibilidad operativa en cuanto a capacidad de producción y tipo de materia prima. Se desarrolló la ingeniería conceptual, consistente en la definición de las bases de diseño; las diferentes etapas del proceso, la capacidad de producción a instalar, los rangos de trabajo de las variables operativas, el régimen, la especificación de los materiales de construcción, características de la carga, materiales auxiliares y tipo de instrumentación y control. La ingeniería básica, especificación de equipos y componentes auxiliares, para: alimentación de CO2, bombeo y presurización, acondicionamiento térmico, extracción, separación fluido/extracto, medida y control del caudal, temperatura y presión, se encuentra en una etapa avanzada de ejecución. Se ha comenzado con la ingeniería de detalle de extractores con diferente capacidad.

Efeito da adição de CO2 sobre o crescimento microbiano em macarrão tipo massa fresca

O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o efeito da adição de CO2 sobre a qualidade do macarrão tipo massa fresca. O uso de atmosfera modificada no interior da embalagem, com concentrações mais elevadas de CO2, tem sido empregado comercialmente com a finalidade de inibir microrganismos, principalmente os aeróbios. Dessa forma, neste trabalho foi empregada uma nova técnica para a adição do CO2 no produto. Esta técnica consistiu em carbonatar a água que foi utilizada para a produção do macarrão tipo massa fresca, em substituição à injeção do gás CO2 na embalagem. Foram testadas as concentrações de 160 e 745mg/L de CO2. Os resultados mostraram, pelas análises microbiológicas, que o nível de 745mg/L de CO2 foi satisfatório para a inibição de bolores e leveduras durante os 50 dias de armazenamento a 7±1ºC. No entanto, não houve efeito na inibição de psicrotróficos e coliformes totais.

Redução do teor de limoneno e bergapteno do óleo essencial de bergamota adsorvido em sílica gel pelo CO2 - supercrítico

Testou-se a utilização do CO2 supercrítico na extração seletiva de compostos oxigenados (linalol e acetato de linalila) contidos no óleo essencial de bergamota (Citrus bergamia Risso), var. bergamia, adsorvido em sílica gel contendo baixo teor de limoneno e bergapteno. A densidade do dióxido de carbono e a temperatura de extração foram otimizadas, e os extratos obtidos foram analisados por cromatografia. Nas condições estudadas, observou-se uma redução de 72% no teor de limoneno e 92,5% para o bergapteno, sendo extraídos 52% de linalol e 69,4% de acetato de linalila.

Influence of multi-phase phenomena on semibatch crystallization processes of aqueous solutions

Crystal properties, product quality and particle size are determined by the operating conditions in the crystallization process. Thus, in order to obtain desired end-products, the crystallization process should be effectively controlled based on reliable kinetic information, which can be provided by powerful analytical tools such as Raman spectrometry and thermal analysis. The present research work studied various crystallization processes such as reactive crystallization, precipitation with anti-solvent and evaporation crystallization. The goal of the work was to understand more comprehensively the fundamentals, phenomena and utilizations of crystallization, and establish proper methods to control particle size distribution, especially for three phase gas-liquid-solid crystallization systems. As a part of the solid-liquid equilibrium studies in this work, prediction of KCl solubility in a MgCl2-KCl-H2O system was studied theoretically. Additionally, a solubility prediction model by Pitzer thermodynamic model was investigated based on solubility measurements of potassium dihydrogen phosphate with the presence of non-electronic organic substances in aqueous solutions. The prediction model helps to extend literature data and offers an easy and economical way to choose solvent for anti-solvent precipitation. Using experimental and modern analytical methods, precipitation kinetics and mass transfer in reactive crystallization of magnesium carbonate hydrates with magnesium hydroxide slurry and CO2 gas were systematically investigated. The obtained results gave deeper insight into gas-liquid-solid interactions and the mechanisms of this heterogeneous crystallization process. The research approach developed can provide theoretical guidance and act as a useful reference to promote development of gas-liquid reactive crystallization. Gas-liquid mass transfer of absorption in the presence of solid particles in a stirred tank was investigated in order to gain understanding of how different-sized particles interact with gas bubbles. Based on obtained volumetric mass transfer coefficient values, it was found that the influence of the presence of small particles on gas-liquid mass transfer cannot be ignored since there are interactions between bubbles and particles. Raman spectrometry was successfully applied for liquid and solids analysis in semi-batch anti-solvent precipitation and evaporation crystallization. Real-time information such as supersaturation, formation of precipitates and identification of crystal polymorphs could be obtained by Raman spectrometry. The solubility prediction models, monitoring methods for precipitation and empirical model for absorption developed in this study together with the methodologies used gives valuable information for aspects of industrial crystallization. Furthermore, Raman analysis was seen to be a potential controlling method for various crystallization processes.

Avaliação de diferentes híbridos suínos submetidos à insensibilização elétrica e gasosa (CO2): parte 2 - mensurações objetivas de qualidade

Suínos provenientes de três linhagens genética (A, B e C) comercializados no Brasil, com peso vivo de 100 a 120 kg foram submetidos ao insensibilizador elétrico manual (Karl Schermer 220-230/250 volts, 45-60 Hz e 1,4-1,5A) e ao gasoso coletivo (Combi-Butina 90% CO2) no mesmo abatedouro. O sistema gasoso proporcionou aos híbridos valores (b*) superiores (p<0,001) quando comparados ao sistema elétrico, assim como diferenças nos valores médios de refletância luminosa interna (Hennessy-gp4) aos 45 min. pm e 24ª h pm (p<0,05). Quando submetidos ao sistema gasoso, diferenças entre os híbridos nos valores médios de luminosidade superficial (L) 24ª h pm (p<0,0001), pH 24ª h pm (SM) (p<0,0001), valores (b*) 24ª h pm (p<0,05), reflectância luminosa interna aos 45 min e 24ª h (LD) (p<0,001) foram observadas. Utilizando-se o sistema manual elétrico verificaram-se diferenças significativas nos valores médios de refletância luminosa interna (LD) aos 45 min. e 24ª h pm (p<0,001), assim como nos valores médios de pH 24ª h pm (SM) e (SC) (p<0,05). Entretanto as diferenças obtidas entre os sistemas de insensibilização e híbridos estudados não foram suficientes para proporcionar diferenças significativas nos valores de capacidade de retenção de água, perda por exsudação e "umidade exprimível".

Avaliação de diferentes híbridos suínos submetidos à insensibilização elétrica e gasosa (CO2). Parte 3: mensurações visuais de qualidade

Três linhagens genética suína A, B e C comercializadas no Brasil, foram submetidas ao insensibilizador elétrico manual (Karl Schermer 220-230/250 volts, 45-60 Hz e 1,4 - 1,5 A) e ao sistema gasoso coletivo (COMBI-BUTINA 90% CO2) . A insensibilização elétrica proporcionou níveis mais elevados de salpicamento nas regiões do coxão mole (0,477 e 0,26, p < 0,01), paleta/cranial (0,154 e 0,039, p < 0,05), paleta/central (0,261 e 0,052, p < 0,001), paleta/caudal (0,180 e 0,030, p < 0,01), lombo/central (0,185 e 0,065, p < 0,01), lombo/caudal (0,06 e 0,207, p < 0,01) e lombo/lateral externa (0,061 e 0,013, p < 0,05), assim como salpicamento mais difuso nas regiões do coxão-mole (0,461 e 0,279, p < 0,05), paleta/cranial (0,154 e 0,039, p < 0,01), paleta/central (0,231 e 0,039, p < 0,001) e paleta/caudal (0,185 e 0,026, p < 0,001). O sistema elétrico também proporcionou maiores índices de escoriações da pele nas regiões da paleta (1,098 e 0,795, p < 0,001), corpo (1,04 e 0,948, p < 0,05) e pernil (0,84 e 0,68, p < 0,001), assim como elevados índices de reflexo palpebral (11,57%) comparativamente ao gasoso (2,86%), de um total de 426 suínos. Pequenos índices de fraturas ósseas e contusões musculares em animais de ambos os sistemas foram observados.

Avaliação de diferentes híbridos suínos submetidos à insensibilização elétrica e gasosa (CO2). Parte 1: mensuração de indicadores sanguíneos de estresse

Suínos provenientes de três linhagens genéticas A, B e C comercializadas no Brasil, com peso vivo de 100 a 120 kg foram submetidos ao insensibilizador elétrico manual (Karl Schermer 220-230/250 volts, 45-60 Hz e 1,4 -1,5 A) e ao sistema gasoso coletivo (COMBI-BUTINA 90% CO2). Alíquotas sanguíneas, para determinação dos níveis de creatina fosfoquinase (CPK), lactato e cortisol, assim como amostras do músculo semimembranosus (10 g) para a determinação do gene halotano, foram coletadas. Comparando-se os sistemas de insensibilização elétrico e gasoso (CO2), o elétrico demonstrou ser mais estressante, proporcionando maiores concentrações plasmáticas de cortisol (p < 0,001) e lactato (p < 0,001) para as linhagens genéticas A e C, nas condições estudadas, porém não se observou diferenças significativas para os indicadores sanguíneos e sistemas de insensibilização em questão quando a linhagem B foi considerada. Diferenças significativas entre as linhagens genéticas A, B e C foram obtidas comparando-se os valores plasmáticos de creatina fosfoquinase (p < 0,001), lactato (p < 0,001) e cortisol (p < 0,001) quando atordoados com o sistema gasoso, entretanto, quando o sistema elétrico foi utilizado, somente os valores de cortisol apresentaram diferenças significativas (p < 0,001). A presença do gene halotano (Nn) foi observada somente na linhagem B.

Pre-treatment of thermoduric spores in CO2 modified atmosphere and their survivability during food extrusion

The aim of this experiment was to evaluate how susceptible spores become to mechanical damage during food extrusion after being submitted to CO2. B. stearothermophilus spores sowed to corn and soy mix were submitted to 99% CO2 for 10 days and extruded in a single-screw extruder. The treatments were: T1 - spore-containing samples, extruded at screw rotational speed of 65 rpm and barrel wall temperature of 80 °C; T2 - as T1, except for screw rotational speed of 150 rpm; and T3 - as T2, except that samples were submitted to the modified atmosphere. The results for cell viability, minimum and maximum residence times, and static pressure were T1 - 19.90 ± 3.24%, 123.3 ± 14.50 seconds; 203.3 ± 14.05 seconds; 2.217 ± 62 kPa; T2 - 21.42 ± 8.24%, 70.00 ± 5.77 seconds; 170.00 ± 4.67 seconds; 2.310 ± 107 kPa; and T3 - 11.06 ± 2.46%, 86.00 ± 7.23 seconds; 186.00 ± 7.50 seconds; 2.403 ± 93 kPa, respectively. It was concluded that the extrusion process did reduce the cell count. However, screw rotational speed variation or CO2 pre-treatment did not affect cell viability.

Solubility and Seeded Metastable Zone width of functional sugar L-arabinose

L-arabinose is widely used in food, medicine, chemistry, and biology fields; however, solubility and seeded metastable zone width (MSZW) of L-arabinose have not been reported in the literature. In this paper, solubility and MSZW of L-arabinose in aqueous solution were determined. Solubility of L-arabinose was measured in the range of 20-68 °C by a conventional equilibrium solubility method and quantitation was determined using the ion chromatography technique. Seeded MSZW was determined in the range of 51-73% by the calorimetric method. The effect of two salts (potassium chloride and calcium chloride) on the solubility and MSZW of L-arabinose were also evaluated. Results showed that both potassium chloride and calcium chloride increased the solubility of L-arabinose, and this increase was intensified with temperature rise. The MSZW of L-arabinose was not constant but a spread. Potassium chloride increased the MSZW of L-arabinose. However, the effect of calcium chloride on MSZW of L-arabinose was concentration dependent. Conclusion: the L-arabinose solubility increased with the increase in temperature, and both potassium chloride and calcium chloride increased the solubility of L-arabinose in aqueous solution. The seeded MSZW of L-arabinose is not a constant; it increases in the presence of potassium chloride and varies with the change in calcium chloride concentration.

Production, solubility and antioxidant activity of curcumin nanosuspension

Curcumin is a powerful bioactive agent and natural antioxidant, but it is practically water-insoluble and has low bioavailability; a possible solution to this obstacle would be formulations of curcumin nanoparticles. Surfactants such as tween 80 can be used to stabilize low-solubility molecules preventing particle aggregation. The objectives of this study were the preparation of a suspension with curcumin nanoparticles in tween 80, the testing of pure curcumin solubility and of a simple mixture of curcumin with tween 80 and nanosuspension in water and ethanol as solvents, and finally the assessment of the antioxidant activity. We prepared the nanosuspension by injecting a curcumin solution in dichloromethane at low flow in water with tween 80 under heating and ultrasound. The analysis of particles size was conducted through dynamic light scattering; the non-degradation of curcumin was verified through thin-layer chromatography. The analyses of antioxidant activity were carried out according to the DPPH method. The method applied to reduce the particles size was efficient. Both the curcumin suspension and nanosuspension in tween 80 increased its solubility. Curcumin and the formulations presented antioxidant activity.

Immunomodulatory effects of supercritical fluid CO2 extracts from freeze-dried powder of Tenebrio molitor larvae (yellow mealworm)

Abstract In order to take full advantage of Tenebrio molitor larvae (yellow mealworm) resources, the supercritical CO2 fluid freeze-dried powder of T. molitor larvae (fdTML) extraction on the immune systems of mice was carried out. The results about the effects of supercritical CO2 fluid fdTML extraction on carbon expurgation and phagocytosis of peritoneal macrophages experiments of mice indicated that the fdTML extraction enhanced observably carbon expurgatory index, phagocytic rate and phagocytic index. The fdTML extraction could stimulate response of delayed hypersensitivity. The proliferation of ConA-induced mitogenic reponse for spleen lymphocyte was also increased. The amount of hemolytic antibody in mice serum increased compared with those of the control group mice. The half of hemolysis values in serum of treated mice increased compared to the control group. Furthermore, serum NO content in all treatment groups was higher than that of the control group whereas acid phosphatase and alkaline phosphatase activity was only significantly higher relative to the control group. Our findings suggest that supercritical CO2 fluid the fdTML extraction has potential as a health food supplement.

Inactivation of Staphylococcus aureus in raw salmon with supercritical CO2 using experimental design

Abstract Considering the microbial safety of consumption of raw foods (Asian food), this study aimed to explore the inactivation S. aureus in raw salmon by supercritical CO2 treatment (SC-CO2). For this purpose, experimental design methodology was employed as a tool to evaluate the effects of pressure (120-220 bar), the depressurization rate (10 to 100 bar.min–1) and the salmon:CO2 mass relation (1:0.2 to 1:1.0). It was observed that the pressure and the depressurization rate was statistically significant, i.e. the higher the system pressure and depressurization rate, the greater the microbial inactivation. The salmon: CO2 mass relation did not influence the S. aureus inactivation in raw salmon. There was a total reduction in S. aureus with 225 bar, a depressurizing rate of 100 bar.min–1, a salmon: CO2 mass relation of 1:0.6, for 2 hours at 33 °C.