Determinação de parâmetros de transferência de massa do processo de extração supercrítica

A extração com fluido supercrítico de materiais líquidos e sólidos despertou o interesse para aplicações industriais nas últimas décadas, mais particularmente sob o conceito de química verde e biorrefinarias, portanto é fundamental que se faça uma modelagem desse processo a fim de otimizar as condições operacionais e simular o processo. O objetivo geral deste trabalho consiste na determinação de parâmetros de transferência de massa do processo de extração supercrítica de matriz sólida, empregando o dióxido de carbono como solvente, a partir de dados cinéticos de extração e na avaliação sistemática de cinco modelos matemáticos para descrever as cinéticas de extração dos óleos da polpa e da casca do buriti, do óleo de açaí de da oleoresina de cúrcuma, medidas no Laboratório de Extração Supercrítica, da Faculdade de Engenharia Química (UFPA), a fim de contribuir para o estudo de ampliação de escala e análise de custo de produção. Foram avaliados os modelos de Tan e Liou, Goto et al. (1993), Martinez et al. (2003), Esquível et al. (1999), e Sovová (1994). A modelagem das cinéticas de extração foi realizada utilizando aplicativos computacionais desenvolvidos e validados neste trabalho a partir de diferentes dados experimentais publicados na literatura. Diante de 40 cinéticas medidas com diferentes equipamentos de extração, configurações de leito, tipos de matérias primas, preparo dos materiais, pressão e temperatura e outros parâmetros de processo (com destaque ao rendimento global e a vazão de solvente), foi construído um panorama dos resultados acerca da capacidade dos modelos de transferência de massa em descrever as mais diferentes curvas globais de extração. De forma geral, os modelos de Goto et al. (1993) e Sovová (1994) apresentaram as melhores previsões aos dados experimentais das matérias primas tratadas neste trabalho com menores valores de quadrado, erros relativo, faixa de erro e desvios padrão e valores de R² próximos da unidade.

Avaliação da influência da natureza da matriz sólida sobre a extração supercrítica de óleos vegetais

A extração de substâncias de substratos sólidos tanto a baixas como a altas pressões envolve pelo menos duas fases, uma sólida e outra fluida. O conteúdo de soluto em cada fase é expresso em termos do volume da fase e/ou do volume do solvente. Então para modelar a transferência de massa interfacial, é necessário um coeficiente de partição. Em geral a forma mais simples para tratar o problema é modelar as fases separadamente. O mecanismo de transferência de massa predominante pode variar de sistema para sistema. Para alguns substratos a maior resistência pode estar na fase sólida e para outros ela está na fase fluida. Como na interface as concentrações referentes a cada fase são representadas por grandezas diferentes, as fases têm de ser modeladas separadamente. No entanto, dependendo do sistema, pode haver um mecanismo de transferência predominando sobre o outro e, muitos efeitos podem ser desprezados para a simplificação do modelo. A utilização de modelos matemáticos mais simples requer uma combinação das variáveis na definição de parâmetros mais abrangentes que possam representar o fenômeno. Neste trabalho as curvas de extração foram ajustadas a um modelo que descreve a transferência de massa interfacial como uma cinética de primeira ordem, tendo a constante da velocidade de extração único parâmetro de ajuste. Propõe-se que este parâmetro de ajuste depende da solubilidade do soluto no solvente supercrítico e das características do substrato solido. Para isto foram feitos experimentos de extração com babaçu, açaí em pó e polpa de pupunha, usando dióxido de carbono supercrítico nas condições de 20, 25 e 30 MPa a uma temperatura de 50 ºC. Os resultados mostraram que os dados experimentais se ajustam bem a um modelo com uma constante característica de cada material, com valores 4,1983 x 10-5 m/kg∙s para o babaçu, 4,2258 x 10-5 m/kg∙s para a pupunha e 3,9115 x 10-5 m/kg∙s para o açaí em pó.

Estudo da secagem natural e forçada das folhas de Corymbia Citriodora a partir da extração de óleos essenciais

Essential oils are products from plants and can be located in parts or in its entirety. There are several methods for its extraction, where the most suitable depends on the plant or the use of the essence. The main species cultivated in Brazil are the Corymbia citriodora, Eucalyptus globulus and Eucalyptus staigeriana. The Corymbia citriodora is a species that was introduced in Brazil along with other species, with the initial objective of timber production. The yield of oil can range from 0.5 % to 3.0% according to the literature and this can be optimized by reducing the moisture content of the leaves. Studies show that the lower water content in the leaves allows the vapor stream generated in the extractor can drag, more efficiently, the volatiles stored in the cells as compared with the green material. The drying of the sheets is important for companies, so that there is transport of water, increasing the volume of the sheets to distillation and hence a greater volume of oil. The objective of this study was to compare the drying methods, analyzing the income of the essence and determine the best method to optimize the yield of essential oil. Experimental tests were performed natural drying 10, 15 and 20 days and fluidized with times of 60, 90 and 120 minutes and after drying were extractions of the oil. The results obtained for fresh leave yield was 1.20 % and the drying time which showed the highest yield was 15 and 20 days with 2.90 % and 2.70 % yield, respectively, with the lowest level humidity of 16%. The yields obtained in fluidized bed drying did not change as the natural drying to between 1.64% and 1.7%. It is concluded that the decreased level of the sheets increases the yield of oil and the temperature in the fluidized bed is essential for the removal of water from the leaves necessary to increase the yield

Implementação de um sistema de informação para cartas de sensibilidade ambiental a derrames de óleo e elaboração de mapas de vulnerabilidade ambiental a derrames de óleo para o município de Caraguatatuba-SP

Fossil fuels are the main energy sources of the modern industrial age. Very sophisticated processes have been developed to extract these resources, due to increased demand on a global scale, as the extraction of oil. However, the complexity of these processes can cause accidents such as the release of oil to seas and oceans. In this context, this study proposes to carry out the implementation of a system of information to charts of environmental sensitivity to oil and prepare maps of vulnerability to oil for the city of Caraguatatuba-SP. The implementation of the database with geographical information of coastal environments was appropriate to be provided by the Internet, allowing wide access of data. The maps of vulnerability are important tool developed for the Individual Emergency Plans, because they were developed in operational scale, appropriate to actions to combat oil.

Avaliação reológica do óleo de abacate (Persea americana mill) e estudo da estabilidade sob condições de aquecimento e armazenamento à temperatura ambiente

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da intensificação da coalescência de emulsões de água em óleo com a aplicação de onda estacionária de ultrassom.

Considerando que o petróleo quando extraído dos poços em águas profundas chega a ter teor de água superior a 50% e que antes de ser enviado à refinaria deve ter uma quantidade de água inferior a 1%, torna-se necessário o uso de técnicas de redução da quantidade de água. Durante a extração do petróleo formam-se emulsões de água em óleo que são muito estáveis devido a um filme interfacial contendo asfaltenos e/ou resinas ao redor das gotas de água. Nesse trabalho é apresentada a utilização de ondas estacionárias de ultrassom para realizar a quebra dessas emulsões. Quando gotículas de água com dimensões da ordem de 10m, muito menores que o comprimento de onda, são submetidas a um campo acústico estacionário em óleo, a força de radiação acústica empurra as gotículas para os nós de pressão da onda. Uma célula de coalescência com frequência central ao redor de 1 MHz, constituída por quatro camadas sendo uma piezelétrica, uma de acoplamento sólido, uma com o líquido e outra refletora, foi modelada empregando o método da matriz de transferência, que permite calcular a impedância elétrica em função da frequência. Para minimizar o efeito do gradiente de temperatura entre a entrada e a saída da cavidade da célula, quando está em operação, foram utilizados dois transdutores piezelétricos posicionados transversalmente ao fluxo que são excitados e controlados independentemente. Foi implementado um controlador digital para ajustar a frequência e a potência de cada transdutor. O controlador tem como entrada o módulo e a fase da corrente elétrica no transdutor e como saída a amplitude da tensão elétrica e a frequência. Para as células desenvolvidas, o algoritmo de controle segue um determinado pico de ressonância no interior da cavidade da célula no intervalo de frequência de 1,09 a 1,15 MHz. A separação acústica de emulsões de água em óleo foi realizada em uma planta de laboratório de processamento de petróleo no CENPES/PETROBRAS. Foram testados a variação da quantidade de desemulsificante, o teor inicial de água na emulsão e a influência da vazão do sistema, com uma potência de 80 W. O teor final de água na emulsão mostrou que a aplicação de ultrassom aumentou a coalescência de água da emulsão, em todas as condições testadas, quando comparada a um teste sem aplicação de ultrassom. Identificou-se o tempo de residência no interior da célula de separação como um fator importante no processo de coalescência de emulsões de água e óleo. O uso de desemulsificante químico é necessário para realizar a separação, porém, em quantidades elevadas implicaria no uso de processos adicionais antes do repasse final do petróleo à refinaria. Os teores iniciais de água na emulsão de 30 e 50% indicam que o uso da onda estacionária na coalescência de emulsões não tem limitação quanto a esse parâmetro. De acordo com os resultados obtidos em laboratório, essa técnica seria indicada como uma alternativa para integrar um sistema de processamento primário em conjunto com um separador eletrostático.

Desenvolvimento de metodologia de extração e pré-concentração utilizando sistema microemulsionado para determinação de Cd, Co, Cu, Ni, Pb e Tl em águas naturais e produzidas por HR-CS AAS

The determination and monitoring of metallic contaminants in water is a task that must be continuous, leading to the importance of the development, modification and optimization of analytical methodologies capab le of determining the various metal contaminants in natural environments, because, in many cases, the ava ilable instrumentation does not provide enough sensibility for the determination of trace values . In this study, a method of extraction and pre- concentration using a microemulsion system with in the Winsor II equilibrium was tested and optimized for the determination of Co, Cd, P b, Tl, Cu and Ni through the technique of high- resolution atomic absorption spectrometry using a continuum source (HR-CS AAS). The optimization of the temperature program for the graphite furnace (HR-CS AAS GF) was performed through the pyrolysis and atomization curves for the analytes Cd, Pb, Co and Tl with and without the use of different chemical modifiers. Cu and Ni we re analyzed by flame atomization (HR-CS F AAS) after pre-concentr ation, having the sample introduction system optimized for the realization of discrete sampling. Salinity and pH levels were also analyzed as influencing factors in the efficiency of the extraction. As final numbers, 6 g L -1 of Na (as NaCl) and 1% of HNO 3 (v/v) were defined. For the determination of the optimum extraction point, a centroid-simplex statistical plan was a pplied, having chosen as the optimum points of extraction for all of the analytes, the follo wing proportions: 70% aqueous phase, 10% oil phase and 20% co-surfactant/surfactant (C/S = 4). After extraction, the metals were determined and the merit figures obtained for the proposed method were: LOD 0,09, 0,01, 0,06, 0,05, 0,6 and 1,5 μg L -1 for Pb, Cd, Tl, Co, Cu and Ni, re spectively. Line ar ranges of ,1- 2,0 μg L -1 for Pb, 0,01-2,0 μg L -1 for Cd, 1,0 - 20 μg L -1 for Tl, 0,1-5,0 μg L -1 for Co, 2-200 μg L -1 and for Cu e Ni 5-200 μg L -1 were obtained. The enrichment factors obtained ranged between 6 and 19. Recovery testing with the certified sample show ed recovery values (n = 3, certified values) after extraction of 105 and 101, 100 and 104% for Pb, Cd, Cu and Ni respectively. Samples of sweet waters of lake Jiqui, saline water from Potengi river and water produced from the oil industry (PETROBRAS) were spiked and the recovery (n = 3) for the analytes were between 80 and 112% confirming th at the proposed method can be used in the extraction. The proposed method enabled the sepa ration of metals from complex matrices, and with good pre-concentration factor, consistent with the MPV (allowed limits) compared to CONAMA Resolution No. 357/2005 which regulat es the quality of fresh surface water, brackish and saline water in Brazil.

Desenvolvimento biotecnológico de uma emulsão de uso tópico a base de óleo de rã-touro Rana catesbeiana Shaw

The skin is one of the largest organs of the human body and accounts for about 16% of body weight. The body protection against the external environment microorganisms is one of its most important functions, however is necessary that the skin remain intact for this function be exercised, so that when there is an injury on the skin, the process of restructuring needs to be starts, however this restructuration may also be compromised due to some diseases, justifying even more the need for the development of topical products that promote or accelerate the skin healing. Thus the aim of this study was to extract bullfrog oil and to develop a suitable topical emulsion. Two different oil samples were extracted by hot or organic solvent process. Titration techniques and gas chromatography- mass spectrometry were used to characterize the bullfrog oil. The required hydrophile-lipophile balance (HLBr) of bullfrog oil was determined and a pseudo-ternary phase diagram was constructed. The stability of the topical emulsion was evaluated. Then, cellular viability was determined by MTT assay using normal fibroblasts (3T3) and melanoma (B16F10) cells lines. The hot extraction yield was 60.6%. The major polyunsaturated compounds found were Eicosapentaenoic acid (17.6%) and Arachidonic acid (8.4%). HLBr study demonstrated the presence of stable systems with HLB ranging from 12.1 to 13.5 and the pseudo-ternary phase diagram showed mainly emulsion systems (62%). Topical emulsion showed 390 nm, polydispersity 0.05, zeta potential -25 mV and remained stable for ninety days. The bullfrog oil and topical emulsion did not showed citotoxicity in normal fibroblasts cells. However, these systems showed significantly inhibition of melanoma cells growth. In conclusion, the bullfrog oil presented desirable chemical characteristics required to be used for the development of a pharmaceutical and cosmetic products.

Avaliação da estabilidade físico-química de óleo alimentar suplementado com extrato de carqueja

A prevenção da oxidação lipídica, uma das principais causas de degradação de óleos alimentares, pode ser efetuada pela adição de antioxidantes. A preocupação pelo consumo de alimentos mais saudáveis e isentos de aditivos sintéticos tem contribuído para a crescente procura de antioxidantes naturais provenientes de plantas, que possam substituir os antioxidantes sintéticos em óleos e gorduras alimentares. O presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito da adição de extrato de carqueja (Pterospartum tridentatum), em concentrações diferentes (500 mg/kg e 1000 mg/kg), na estabilidade físico-química de óleo alimentar submetido a três ciclos de aquecimento (9 horas cada) a 180ºC e de óleo armazenado à temperatura ambiente durante 30 dias. O extrato de carqueja foi obtido por extração em etanol, tendo-se alcançado um rendimento de 60,2%±0,225. Determinou-se a capacidade antioxidante do extrato de carqueja por avaliação da capacidade de redução do radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH) e pelo método de Folin-Ciocalteu. Os resultados demonstraram que o extrato tem uma atividade antioxidante de 61,7%±0,38 e um teor de compostos fenólicos de 22,4 mg de equivalentes de ácido gálico /g de extrato. A estabilidade físico-química do óleo alimentar foi estudada através da análise de diversos parâmetros, nomeadamente acidez, índice de peróxidos, índice de p-anisidina, absorvância no UV, índice de refração, cor e densidade. Os resultados evidenciaram um aumento de todos os parâmetros, com exceção da cor, ao longo do aquecimento do óleo bem como no seu armazenamento à temperatura ambiente. Este aumento foi mais relevante no óleo em processo de aquecimento uma vez que a 180ºC as reações de oxidação ocorrem mais rapidamente do que à temperatura ambiente. Observaram-se alterações mais acentuadas dos parâmetros físico-químicos no óleo sem extrato de carqueja comparativamente ao óleo suplementado com 500mg/kg e 1000mg/kg de extrato, comprovando-se o efeito do extrato de carqueja na redução da oxidação e, consequentemente, no aumento da estabilidade físico-química do óleo alimentar. O óleo suplementado com 1000mg/kg de extrato de carqueja revelou-se o mais estável à oxidação.

Extração e caracterização dos lipídeos da microalga Chlorella pyrenoidosa visando à produção de ésteres graxos

A produção de biodiesel a partir do óleo de microalgas tem sido demonstrada na literatura usando rotas convencionais, que envolvem a extração dos lipídeos seguida pela sua conversão para ésteres graxos. A extração de lipídeos a partir da biomassa microalgal é uma etapa importante do processo global de produção de biodiesel. Este trabalho teve como objetivo determinar o teor de lipídeos da Chlorella pyrenoidosa bem como o perfil graxo dos diferentes extratos lipídicos. Os métodos de extração utilizados envolveram o uso de ultrassom, agitação magnética e soxhlet na presença dos solventes: clorofórmio:metanol (2:1 v/v) (método de Bligh & Dyer), metanol, clorofórmio, etanol e hexano. Os melhores resultados foram obtidos a partir do método com agitação magnética utilizando clorofórmio:metanol 2:1 (v/v), onde foram extraídos em média de 20 % de lipídeos totais seguido de metanol (17 %), clorofórmio (10,5 %), etanol (7,8 %) e hexano (1,15 %). A presença dos ácidos graxos 14:0, 16:0, 18:1, 18:0, 18:2 e 18:3 foram confirmados pelas análises de cromatografia gasosa. A partir das frações lipídicas extraídas foram realizadas as reações para obtenção dos ésteres graxos utilizando temperatura de 60°C por 4h na presença de 3% de H2SO4 em relação à massa de lipídeos. Os extratos lipídicos foram obtidos usando 100 g de biomassa seca. A partir das frações extraídas com clorofórmio:metanol 2:1 (v/v), metanol e etanol foram produzidos em média 6,40g, 8,98g, 6,98g de ésteres graxos, respectivamente.

Extração de boro de água produzida sintética por sistema microemulsionado

Boron is a semi-metal present in certain types of soils and natural waters. It is essential to the healthy development of plants and non-toxic to humans, depending on its concentration. It is used in various industries and it s present in water production coming from oil production. More specifically in Rio Grande do Norte, one of the largest oil producers on shore of Brazil, the relationship water/oil in some fields becomes more than 90%. The most common destination of this produced water is disposal in open sea after processing to meet the legal specification. In this context, this research proposes to study the extraction of boron in water produced by microemulsion systems for industrial utilization. It was taken into account the efficiency of extraction of boron related to surfactant (DDA and OCS, both characterized by FT-IR), cosurfactant (butanol and isoamyl alcohol), organic phase (kerosene and heptanes) and aqueous phase (solution of boron 3.6 ppm in alkaline pH). The ratio cosurfactant/ surfactant used was four and the percentage of organic phases for all points of study was set at 5%. It was chosen points with the highest percentage of aqueous phase. Each system was designed for three points of different compositions in relation to the constituents of a pseudoternary diagram. These points were chosen according to studies of phase behavior in pseudoternary diagrams made in previous studies. For this research, points were chosen in the Winsor II region. The excess aqueous solution obtained in these systems was separated and analyzed by ICP OES. For the data set obtained, the better efficiency in the extraction of boron was obtained using the system with DAC, isoamyl alcohol and heptanes, which extracted 49% in a single step. OCS was not viable to the extraction of boron by microemulsion system in the conditions defined in this study

Extração de metais (K, Mg, Ba, Ca, Cr, Mn, Li, Fe) de água produzida utilizando sistema microemulsionado

The produced water is a byproduct formed due to production of petroleum and carries with it a high amount of contaminants such as oil particles in suspension, organic compounds and metals. Thus, these latter pollutants are very difficult to treat because of its high solubility in water. The objective of this work is to use and evaluate a microemulsioned system to remove metals ( K , Mg , Ba , Ca , Cr , Mn , Li , Fe ) of synthetic produced water. For the extraction of metals, it was used a pseudoternary diagram containing the following phases: synthetic produced water as the aqueous phase (AP), hexane as organic phase (OP), and a cosurfactant/surfactant ratio equal to four (C/S = 4) as the third phase, where the OCS (saponified coconut oil) was used as surfactant and n-butanol as cosurfactant. The synthetic produced water was prepared in a bench scale and the region of interest in the diagram for the removal of metals was determined by experimental design called. Ten points located in the phase Winsor II were selected in an area with a large amount of water and small amounts of reagents. The samples were analyzed in atomic absorption spectrometer, and the results were evaluated through a statistical assesment, allowing the efficiency analysis of the effects and their interactions. The results showed percentages of extraction above 90% for the metals manganese, iron, chromium, calcium, barium and magnesium, and around 45% for metals lithium and potassium. The optimal point for the simultaneous removal of metals was calculated using statistical artifact multiple response function (MR). This calculation showed that the point of greatest extraction of metals occurs was the J point, with the composition [72% AP, 9% OP, 19% C/S], obtaining a global extraction percentage about 80%. Considering the aspects analyzed, the microemulsioned system has shown itself to be an effective alternative in the extraction of metals on synthetic produced water remediation

Professor Emeritus Leo G Carney Optometry's quiet achiever

Perhaps more than any other sub-discipline in optometry and vision science, the academic field of cornea and contact lenses is populated by an assortment of extroverted and flamboyant characters who constantly travel the world, entertaining clinicians with dazzling audiovisual presentations, informing them about the latest advances in the field and generally promoting their own scientific agendas. The antithesis of this is Leo Carney (Figure 1), a highly accomplished researcher, teacher, mentor and administrator, who has quietly and with great dignity carved out an impressive career in academic optometry. Indeed, Leo Carney is optometry's quintessential ‘quiet achiever’