Modelagem física e matemática dos processos de extração de óleo de soja em fluxos contracorrente cruzados

Este trabalho visa desenvolver um modelo físico e matemático geral para os processos de extração sólido-líquido em fluxos contracorrente cruzados (CCC) que são utilizados na indústria de alimentos. Levam-se em consideração os processos principais (o transporte de massa entre as fases, difusão e convecção) envolvidos por todo o campo de extração, com uma abordagem bidimensional evolutiva, incluindo as zonas de carregamento, drenagem e as bandejas acumuladoras. O modelo matemático é formado por equações diferenciais parciais que determinam a alteração das concentrações nas fases poro e “bulk” em todo o campo de extração e equações diferenciais ordinárias (que refletem as evoluções das concentrações médias nas bandejas). As condições de contorno estabelecem as ligações entre os fluxos CCC da micela e matéria-prima e consideram, também, a influência das zonas de drenagem e carregamento. O algoritmo de resolução utiliza o método de linhas que transforma as equações diferenciais parciais em equações diferenciais ordinárias, que são resolvidas pelo método de Runge-Kutta. Na etapa de validação do modelo foram estabelecidos os parâmetros da malha e o passo de integração, a verificação do código com a lei de conservação da espécie e um único estado estacionário. Também foram realizadas a comparação com os dados experimentais coletados no extrator real e com o método de estágios ideais, a análise da influência de propriedades da matéria-prima nas características principais do modelo, e estabelecidos os dados iniciais do regime básico (regime de operação) Foram realizadas pesquisas numéricas para determinar: os regimes estacionário e transiente, a variação da constante de equilíbrio entre as fases, a variação do número de seções, a alteração da vazão de matéria-prima nas características de um extrator industrial e, também foram realizadas as simulações comparativas para diferentes tipos de matéria-prima (flocos laminados e flocos expandidos) usados amplamente na indústria. Além dessas pesquisas, o modelo também permite simular diferentes tipos de solventes. O estudo da capacidade de produção do extrator revelou que é necessário ter cuidado com o aumento da vazão da matéria-prima, pois um pequeno aumento desta pode causar grandes perdas de óleo tornando alto o custo da produção. Mesmo que ainda seja necessário abastecer o modelo com mais dados experimentais, principalmente da matéria-prima, os resultados obtidos estão em concordância com os fenômenos físico-químicos envolvidos no processo, com a lei de conservação de espécies químicas e com os resultados experimentais.

Análise teórico-experimental da extração de óleo de soja em instalação industrial do tipo Rotocell

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um estudo da extração de óleo vegetal em instalações industriais do tipo Rotocell. O extrator tem forma cilíndrica e possui um eixo principal no qual estão fixos vagões que transportam os sólidos através do extrator, e, abaixo desses existem reservatórios responsáveis pelo recebimento da micela. Acima dos vagões há seções de distribuição de micela que é despejada sobre os sólidos dos vagões, que extrai o óleo. Possui também seções de carregamento e drenagem. Um modelo físico-matemático e um programa para simular a operação do extrator foram desenvolvidos considerando os seguintes fenômenos: difusão de óleo pela micela; transferência de óleo entre as fases bulk e poro; variação da massa específica e viscosidade da micela; os processos nas seções de drenagem e de carregamento. Na forma final, o modelo acoplado apresenta-se em termos de redes neurais artificiais, que possibilita operar com tempos discretos e contínuos, permitindo a simulação numérica deste extrator industrial, o treinamento favorável da rede, sua identificação, e o acompanhamento em tempo real. Foram determinadas características da matéria-prima através de um trabalho experimental em laboratório. Através dos resultados obteve-se a validação do modelo por meios teóricos e experimentais Os resultados teóricos foram comparados com os dados experimentais e com cálculos feitos através do método de estágios ideais. As simulações numéricas revelam propriedades do campo de extração para o regime transiente com distribuição uniforme e regime transiente industrial, onde verifica-se que o modelo descreve corretamente o comportamento real do campo de percolação do extrator. Também foram realizadas simulações numéricas com o objetivo de avaliar as principais características do extrator em função da sua geometria e características da matéria-prima, variando a altura e o número de vagões do extrator verificou-se que é possível simular o comportamento do extrator para diferentes formas e tipo de qualidades da matéria-prima. Foram feitas simulações utilizando um solvente alternativo(álcool) e mudando parâmetros do extrator, onde observou-se que o solvente exige alterações na dimensão do extrator.

Extração aquosa enzimática de óleo de soja

O tratamento enzimático em meio aquoso tem se mostrado eficiente na degradação das paredes dos tecidos vegetais, propiciando maior rendimento na extração do óleo, melhorias na qualidade nutricional do farelo e aumento na estabilidade do produto final. Este trabalho avaliou a atuação de enzimas comerciais (Alcalase - protease - e Celluclast - celulase) no processo de extração aquosa de óleo de soja, bem como a influência da concentração das enzimas, do tempo de extração e da diluição da amostra (soja) no rendimento final. Foram realizados quatro experimentos de extração e os resultados foram obtidos a partir de um planejamento fatorial 2³. A análise estatística mostrou que a variável mais significativa de todo processo de extração foi a diluição da amostra (1:20). O rendimento do processo de extração aquosa foi inferior ao processo de extração por solvente. O aumento na concentração enzimática e no tempo de extração favoreceu o rendimento. Das enzimas utilizadas, a Alcalase apresentou melhor eficiência na extração, sendo que a utilização das duas enzimas simultaneamente propiciou incremento significativo sobre o rendimento do processo.

Análise das perdas na produção contínua de extração de óleo de soja: estudo de caso no método de extração por solvente

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Utilização do dióxido de carbono supercrítico na concentração de tocoferóis do destilado desodorizado do óleo de soja

O objetivo deste trabalho foi examinar a possibilidade do uso do dióxido de carbono supercrítico na extração e concentração de tocoferóis a partir do destilado desodorizado do óleo de soja. Trata-se da combinação seqüencial de duas extrações: pré-extração à temperatura de 80°C e pressão de 76 bars para remoção de substâncias interferentes e extração dos tocoferóis a 50°C e 197 bars. O coletor utilizado foi o octadesil-sílica, lavado com acetonitrila na pré-extração e hexano na extração, e a análise dos extratos obtidos foi feita por cromatografia de fase gasosa em coluna capilar. O resultado mostrou que o desodorizado do óleo de soja, contendo inicialmente 9,2% de tocoferóis totais, pôde ser concentrado para 40,6%. Sob as condições otimizadas, a extração pode ser realizada em 37 minutos.

Mapeamento de QTL para conteúdos de proteína e óleo em soja

O objetivo deste trabalho foi detectar e mapear locos de caracteres quantitativos (QTL) que afetam os conteúdos de proteína e óleo em soja (Glycine max L. Merr.). Plantas F2, derivadas do cruzamento entre a linhagem CS3032PTA276 e a variedade UFVS2012, foram cultivadas em casa de vegetação e forneceram as folhas para extração e análise de DNA. Quarenta e oito marcadores microssatélites (SSR) polimórficos foram avaliados na população F2. A avaliação dos fenótipos foi realizada em 207 famílias das progênies F2:3, em um delineamento em blocos ao acaso, com três repetições, conduzido em Viçosa, MG, em 2006. Foram detectados quatro QTL associados ao conteúdo de proteína, nos grupos de ligação D1a, G, A1, e I, e três QTL associados ao conteúdo de óleo, nos grupos A1, I e O. A variação fenotípica explicada pelos QTL variou de 6,24 a 18,94% e 17,26 a 25,93%, respectivamente, para os conteúdos de proteína e óleo. Foram detectados novos QTL associados aos conteúdos de proteína e óleo, além dos previamente relatados em outros estudos. Regiões distintas das atualmente conhecidas podem estar envolvidas no controle genético do teor de proteína e óleo na soja.

Efeitos do processamento da alfafa e da adição de óleo de soja sobre a digestibilidade total da dieta de eqüinos

Avaliou-se o efeito do processamento do feno de alfafa (Medicago sativa L.) e da adição de óleo de soja em dietas sobre a digestibilidade total de matéria seca, matéria orgânica, proteína bruta, extrato etéreo, fibra em detergente neutro e fibra em detergente ácido em eqüinos. Utilizaram-se quatro potros machos, sem raça definida, com aproximadamente 14 meses de idade e 197,25 kg, em delineamento quadrado latino (4 × 4) e em arranjo fatorial (2 × 2), composto de duas formas de fenação da alfafa (em cubos ou em ramas) e da adição ou não de óleo de soja em dietas contendo concentrado comercial na forma de péletes. A digestibilidade dos nutrientes foi determinada pelo método de coleta total de fezes durante três dias. A adição de óleo de soja refinado aumentou a digestibilidade total de matéria seca, matéria orgânica, extrato de etéreo e fibra em detergente neutro. A fenação da alfafa em cubos aumentou a digestibilidade total da proteína bruta, fibra em detergente neutro e da fibra em detergente ácido. A adição de óleo de soja nas dietas avaliadas foi um modo prático e seguro de aumentar a densidade calórica sem reduzir a digestibilidade dos macronutrientes orgânicos. O processamento da alfafa na forma de cubos melhorou a digestibilidade total da proteína bruta, fibra em detergente e fibra em detergente ácido da dieta em eqüinos.

Desempenho de um trator agrícola de pneus, funcionando com misturas de óleo diesel e óleo de soja reutilizado

No Brasil, a forma de energia alternativa mais atraente tem sido a biomassa e, mais recentemente, os óleos vegetais residuais e in natura. Portanto, objetivou-se, com este trabalho, avaliar o desempenho na tomada de potência de um trator agrícola de pneus, utilizando misturas de óleo Diesel (OD) com óleo de soja reutilizádo (OSR). Primeiramente, foi realizado um estudo de densidade das misturas, comportamento da temperatura do óleo Diesel no sistema de alimentação de combustível do motor e análises de viscosidades das misturas em estudo. Após as análises, verificou-se, por meio de ensaios dinamométricos, o desempenho do motor alimentado com misturas de OD com OSR, em diferentes proporções. As principais conclusões deste trabalho foram: a) para as avaliações na tomada de potência, a mistura de 25% OD com 75% OSR apresentou a maior potência entre as demais misturas; b) o consumo especifico e os torques demonstraram tendência a maiores valores com o acréscimo da percentagem de OSR às misturas.

Desempenho na barra de tração de um trator agrícola de pneus, alimentado com misturas de óleo diesel e óleo de soja reutilizado

O petróleo é a principal fonte de energia para motores de combustão interna, possibilitando sua transformação em energia mecânica. A dependência do petróleo conduz à necessidade de alternativas, mediante o cultivo de matérias-primas renováveis. Os problemas atuais são os custos dos biocombustíveis, que são maiores que dos derivados do petróleo, e o fato de que não existem muitos motores de combustão adequados ao uso de óleos vegetais. Em vista disso, são necessárias mais investigações quanto às técnicas de produção e de refino dos biocombustíveis e, ainda, à adequação de motores ao uso de óleos vegetais, para que estes possam ser uma alternativa viável. O objetivo deste trabalho foi caracterizar as diferentes misturas e avaliar o desempenho de um trator agrícola de pneus, utilizando misturas de óleo Diesel (OD) com óleo de soja reutilizável (OSR). Primeiramente, foi realizado um estudo de densidade, viscosidade das misturas e comportamento da temperatura do OD no sistema de alimentação de combustível no motor. Após as análises, verificou-se, por meio de ensaios na barra de tração, o desempenho das misturas de OD e OSR. As principais conclusões deste trabalho foram: a densidade e viscosidade das misturas sofrem variações com o aumento da quantidade de OSR e com a variação da temperatura. Para as avaliações na barra de tração, os melhores resultados observados no rendimento do trator foram verificados com o aumento das percentagens de mistura (25% OSR, para carga N, 25, 75 e 100% OSR, para a quarta marcha, como carga, e 75 e 100% OSR, para a terceira, segunda e primeira marcha, como carga).

Metanólise de óleo de soja em biodiesel através de um reactor de membrana

Com o aumento das necessidades energéticas, bem como dos cada vez mais conhecidos efeitos nocivos dos combustíveis fósseis, tornou-se imperativo pesquisar e desenvolver alternativas sustentáveis e verdes a esses recursos. O biodiesel é considerado como o melhor substituto para o combustível diesel convencional de base petroquímica. A transesterificação de óleos vegetais revela-se como uma importante via de obtenção do biodiesel. Na produção de biodiesel com catalisadores básicos homogéneos, como o hidróxido de sódio, deparamo-nos com um problema na hidrólise de triglicéridos, levando à formação de sabões e emulsões. Mesmo quando são usados reagentes secos, há formação de água devido à reacção do hidróxido com o álcool. Estes problemas podem ser solucionados com a utilização de catalisadores heterogéneos. Este estudo incidiu na preparação de membranas catalíticas de álcool polivinílico (PVA) incorporadas com um catalisador heterogéneo sólido básico (óxido de cálcio) obtido de resíduos industriais (casca de ovo). Caracterizaram-se as membranas catalíticas através da determinação da espessura, ângulos de contacto, grau de inchamento e espectroscopia de infravermelho. As membranas de PVA foram testadas na metanólise de óleo de soja em reactor batch e reactor de membrana catalítica. Estudou-se o efeito da reticulação química e por irradiação gama, nas propriedades das membranas e na actividade catalítica.

Metanólise de óleo de soja em reator de membrana compósita PVA/casca de ovo calcinada. Estudo do efeito da reticulação

Com a crise energética atual e os efeitos nocivos associados ao consumo de combustíveis fósseis e seus derivados, tornou-se imperativo pesquisar e desenvolver alternativas sustentáveis e economicamente viáveis face a esse recurso. Surgiu então o biodiesel, um combustível derivado de recursos renováveis e potencial substituto do diesel convencional de base petroquímica. A transesterificação de óleos vegetais apresenta ser a principal via na produção de biodiesel. A utilização de catalisadores básicos homogéneos, tal como o hidróxido de sódio, na produção de biodiesel apresenta algumas adversidades, nomeadamente, o aparecimento de reações secundárias de hidrólise dos triglicéridos, na presença de água, que promovem a formação de sabões e emulsões. Mesmo com o uso de reagentes secos, ocorrem reações entre o hidróxido e o álcool, formando-se água. Uma solução para este tipo de problemas é a utilização de catalisadores heterogéneos. Contudo, a produção de biodiesel apresenta custos associados elevados que podem ser diminuídos com a utilização de catalisadores provenientes de resíduos alimentares. Este trabalho consistiu na preparação de membranas catalítica de álcool polivinílico (PVA) incorporadas com um catalisador heterogéneo sólido básico (óxido de cálcio) obtido a partir de resíduos alimentares industriais (casca de ovo de galinha). Procedeu-se à caraterização das membranas por determinação da espessura, ângulos de contato, grau de inchamento e por espectroscopia de infravermelho. As membranas de PVA foram testadas na transesterificação de óleo de soja com metanol em reator de membrana catalítica. Analisou-se o efeito da reticulação química nas propriedades das membranas e na atividade catalítica.

Divergência em QTLs e variância genética para teores de proteína e óleo em soja

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre os parâmetros de divergência em regiões de QTLs e a variância genética em genótipos de soja, quanto aos teores de proteína e óleo nos grãos. Dois grupos de genótipos foram avaliados, em diferentes ambientes, quanto aos teores de proteína e óleo e genotipados com marcadores moleculares de regiões de QTLs. A partir de cada grupo, estabeleceram-se subgrupos por critérios pré-definidos e avaliou-se a relação entre os parâmetros, tendo-se comparado a divergência média e a variância genética entre os subgrupos. Os subgrupos foram definidos com base nos critérios de diferença em divergência média, homogeneidade e heterogeneidade nos subgrupos e proximidade em uma projeção tridimensional da matriz de distância. As percentagens de concordância entre maiores valores de divergência média e de variância genética para o total de subgrupos de cada grupo inicial foram de 72,5 e de 73,4%, respectivamente. Portanto, nestes genótipos, há relação positiva entre as estimativas de divergência em regiões de QTL e variância genética para os teores de proteína e de óleo dos grãos. As distâncias genéticas com base nos marcadores moleculares de regiões de QTLs são eficientes para a predição da variabilidade genética em genótipos de soja para os teores de proteína e de óleo dos grãos.

Efeito do óleo de soja no controle da antracnose e na conservação da manga cv. Palmer em pós-colheita

Na fase de pós-colheita da manga, a antracnose (Colletotrichum gloeosporioides Penz.) é a doença mais importante em termos de expressão econômica. Seu controle vem sendo feito pela imersão dos frutos por 5 minutos, em água a 55 ºC, acrescida de thiabendazo1 a 0,2%. Embora seja eficaz no controle dessa doença, esse fungicida pode deixar resíduo, o que não satisfaz os consumidores que vêm, a cada ano, aumentando as suas exigências por frutos livres de resíduos de agroquímicos e ambientalmente corretos. Dessa forma, esses experimentos foram conduzidos visando à seleção de produtos biológicos que tenham potencial para o controle da antracnose e para a conservação da manga na pós-colheita. Os frutos, colhidos no estádio de maturação 3 e 4, foram imersos por 5 minutos em thiabendazol a 0,24% e benomil a 0,1 % a 22 ºC, 40 ºC ou 45 ºC e em diferentes concentrações de óleo de soja isolado ou em mistura com benomil, thiabendazol e com extrato etanólico de sucupira (Pterodon pubescens Benth.). Após os tratamentos, os frutos foram mantidos em câmaras a 27 ± 1 ºC, 72 % a 85 % de UR (Experimento nº 1) e a 17ºC a 85% a 100% de UR (experimento nº 2). As avaliações foram efetuadas aos 15 dias (experimento nº 1 ) e aos 30 dias (experimento nº 2) após os tratamentos, determinando-se as porcentagens da superfície dos frutos cobertas com lesões, de frutos verdes, maduros e de vez, ºBrix e textura. O óleo de soja, isolado ou misturado com benomil ou thiabendazol, a 22 ºC ou a 40 ºC, aumentou o tempo de prateleira da manga Palmer e foi eficaz no controle da antracnose.

Decomposição catalítica de óleo de soja em presença de diferentes zeólitas

The catalytic decomposition of soybean oil was studied in a fix bed reactor at 673 and 773 K and using amorphous silica-alumina and the zeolites USY, H-Mordenite and H-ZSM-5 as catalysts. Both the selectivity and the catalytic activity were determined by studying the product composition resulting from the chemical reactions. Physicochemical characteristics of the catalysts were obtained by X-ray fluorescence, Fourier Transform infrared spectroscopy, 29Si and 27Al Nuclear Magnetic Ressonance and textural analysis. The zeolites USY and H-ZSM-5, showing higher Brönsted acidity, yielded products with higher concentration in aromatic hydrocarbons, whereas with both H-Mordenite and amorphous silica-alumina the main products were paraffins.

Produção de biocombustível alternativo ao óleo diesel através da transesterificação de óleo de soja usado em frituras

In this work, the utilization of used frying oil for the production of biodiesel is presented. The performance of biodiesel in diesel engines, as well as the characterization of the emissions derived from this process, are also discussed and compared to the emissions derived from engines running on unused vegetable oils and conventional diesel.