Estudo termodinâmico, cinético e de otimização da extração de óleo do farelo de arroz utilizando solventes renováveis
Ano de defesa: | 2023 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia |
Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
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Departamento: |
Engenharia Química
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País: |
Brasil
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Palavras-chave em Português: | |
Palavras-chave em Inglês: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30546 |
Resumo: | The application of renewable solvents in the extraction of rice bran oil as a substitute for hexane is the focus of this dissertation. In the first case study, ethanol and ethyl acetate solvents were applied. To evaluate the interaction of these solvents with the oil, the UNIFAC model was chosen to determine the infinite dilution activity coefficient. Soxhlet extraction was used to determine the maximum possible yield. The fitting of experimental data to kinetic and thermodynamic models of mass transfer was conducted using the response surface methodology. The experimental data aligned with the kinetic model based on solid-liquid mass transfer. The thermodynamic study revealed that both solvents undergo endothermic, spontaneous and irreversible processes. Ethyl acetate exhibited higher extraction yields at the beginning and reached its highest yield in a shorter time interval due to better compatibility with oily compounds present in rice bran and its lower viscosity. For the second case study, the impact of temperature, solvent/solid ratio and water content on oil extraction yield using 2-MeTHF was evaluated. The JCOSMO software successfully demonstrates the charge density of solvent and solute molecules. Rice bran oil exhibited a higher FFA content compared to the first study. FTIR analysis identified functional groups in biomass and oils. XRD demonstrated the amorphous character of rice bran. Analysis of the response surface methodology revealed that temperature had the most significant influence on the extraction efficiency of both extractions. Increasing water content improved yield at lower solvent/solid ratios. The hydrated solvent outperformed the anhydrous solvent in extracting oil from rice bran. 2-MeTHF resulted in higher yields compared to hexane. Statistical analysis confirmed the good fit of the experimental data to the theoretical model. This study emphasizes the key parameters for achieving oil extraction efficiency, highlighting the superiority of 2-MeTHF over hexane. Both case studies demonstrated the possibility for optimizing rice bran extraction benefiting industries dependent on oil. |
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2023-11-20T17:56:54Z2023-11-20T17:56:54Z2023-10-16http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30546The application of renewable solvents in the extraction of rice bran oil as a substitute for hexane is the focus of this dissertation. In the first case study, ethanol and ethyl acetate solvents were applied. To evaluate the interaction of these solvents with the oil, the UNIFAC model was chosen to determine the infinite dilution activity coefficient. Soxhlet extraction was used to determine the maximum possible yield. The fitting of experimental data to kinetic and thermodynamic models of mass transfer was conducted using the response surface methodology. The experimental data aligned with the kinetic model based on solid-liquid mass transfer. The thermodynamic study revealed that both solvents undergo endothermic, spontaneous and irreversible processes. Ethyl acetate exhibited higher extraction yields at the beginning and reached its highest yield in a shorter time interval due to better compatibility with oily compounds present in rice bran and its lower viscosity. For the second case study, the impact of temperature, solvent/solid ratio and water content on oil extraction yield using 2-MeTHF was evaluated. The JCOSMO software successfully demonstrates the charge density of solvent and solute molecules. Rice bran oil exhibited a higher FFA content compared to the first study. FTIR analysis identified functional groups in biomass and oils. XRD demonstrated the amorphous character of rice bran. Analysis of the response surface methodology revealed that temperature had the most significant influence on the extraction efficiency of both extractions. Increasing water content improved yield at lower solvent/solid ratios. The hydrated solvent outperformed the anhydrous solvent in extracting oil from rice bran. 2-MeTHF resulted in higher yields compared to hexane. Statistical analysis confirmed the good fit of the experimental data to the theoretical model. This study emphasizes the key parameters for achieving oil extraction efficiency, highlighting the superiority of 2-MeTHF over hexane. Both case studies demonstrated the possibility for optimizing rice bran extraction benefiting industries dependent on oil.A aplicação de solventes renováveis na extração do óleo de farelo de arroz como substituição ao hexano é o enfoque desta dissertação. No primeiro estudo de caso, foram aplicados os solventes etanol e acetato de etila. Para avaliar a interação desses solventes com o óleo, o modelo UNIFAC foi escolhido para determinar o coeficiente de atividade de diluição infinita. A extração Soxhlet foi utilizada para determinar o rendimento máximo possível. O ajuste dos dados experimentais aos modelos cinéticos e termodinâmicos de transferência de massa foi conduzido com a metodologia de superfície de resposta. Os dados experimentais concordaram com o modelo cinético baseado na transferência de massa sólido-líquido. O estudo termodinâmico mostrou que ambos os solventes possuem processos endotérmicos, espontâneos e irreversíveis. O acetato de etila teve maiores rendimentos de extração no início e atingiu seu maior rendimento em um intervalo de tempo menor devido à melhor compatibilidade com compostos oleosos presentes no farelo de arroz e sua menor viscosidade. Já para o segundo estudo de caso, o impacto da temperatura, relação solvente/sólido e teor de água no rendimento da extração de óleo usando 2-MeTHF foi avaliado. O software JCOSMO foi capaz de demonstrar a densidade de carga das moléculas de solvente e soluto. O óleo de farelo de arroz apresentou um maior teor de FFA em relação ao primeiro estudo. A análise FTIR identificou grupos funcionais nas biomassas e óleos. O DRX demonstrou o caráter amorfo do farelo de arroz. A análise da metodologia de superfície de resposta mostrou que a temperatura teve a influência mais significativa na eficiência de extração de ambas as extrações. O aumento do teor de água melhorou o rendimento em proporções solventes/sólidos mais baixas. O solvente hidratado superou o solvente anidro na extração do óleo do farelo de arroz. O 2-MeTHF resultou em maiores rendimentos em relação ao hexano. A análise estatística confirmou o bom ajuste dos dados experimentais ao modelo teórico. Este estudo enfatiza os principais parâmetros para maior eficiência de extração de óleo, destacando a superioridade do 2-MeTHF sobre o hexano. Ambos estudos de caso demonstraram a possibilidade de otimização da extração de farelo de arroz beneficiando indústrias dependentes de petróleo.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de Santa MariaCentro de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFSMBrasilEngenharia QuímicaAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessEtanolAcetato de etila2-MeTHFUNIFACJCOSMOEthanolEthyl acetateCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAEstudo termodinâmico, cinético e de otimização da extração de óleo do farelo de arroz utilizando solventes renováveisThermodynamic, kinetic and optimization study of oil extraction from rice bran using renewable solventsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSalau, Nina Paula Gonçalveshttp://lattes.cnpq.br/4234840503539989Lourenço , Joana BratzSilva , William Leonardo dahttp://lattes.cnpq.br/0088828208172460Ribas, Felipe Brondani Teixeira300600000006600600600600600d6c9a1d9-e565-4858-8bcb-3037b30e210eeacb78b4-2890-4b46-8f5e-303a0695aa90f11cad5a-2d05-482f-88e9-89ec66683a06c887daa6-3a20-4d17-af97-8058cd406e5creponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/30546/2/license_rdf4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-816http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/30546/3/license.txtf8fcb28efb1c8cf0dc096bec902bf4c4MD53ORIGINALDIS_PPGEQ_2023_RIBAS_FELIPE.pdfDIS_PPGEQ_2023_RIBAS_FELIPE.pdfDissertação de mestradoapplication/pdf5306479http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/30546/1/DIS_PPGEQ_2023_RIBAS_FELIPE.pdf4fd56ffc771f13874fb38c97b6adb614MD511/305462023-11-20 14:56:55.082oai:repositorio.ufsm.br:1/30546Q3JlYXRpdmUgQ29tbW9ucw==Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-11-20T17:56:55Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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