Destilação fracionada em batelada do óleo essencial de cravo-da-índia : experimentos, modelagem termodinâmica e simulação

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Rodrigues, Victor Hugo Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Escola Politécnica; Brasil; PUCRS; Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais
• Palavras-chave em Português: Fracionamento; Pressão de Vapor; Coeficiente de Atividade; Equilíbrio de Fases; Fractionation; Vapor Pressure; Activity Coefficient; Phase Equilibria; ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9356

Os óleos essenciais consistem em uma mistura complexa de hidrocarbonetos terpênicos presentes no metabolismo secundário dos vegetais. Estes compostos possuem propriedades bactericidas, fungicidas e antioxidantes, indicando a obtenção de frações enriquecidas dos óleos essenciais em componentes específicos. A técnica recomendada para esse fracionamento é a destilação fracionada em batelada a vácuo, porém a modelagem e simulação deste processo são pouco estudadas devido ao reduzido número de propriedades termofísicas de terpenos disponível como a pressão de vapor dos componentes puros e os coeficientes de atividade dos componentes presentes na mistura líquida. Diante deste cenário, este trabalho visa o estudo teórico-experimental do fracionamento do óleo essencial de cravo-da-índia em uma coluna de destilação fracionada em batelada que opera a vácuo. A pressão de vapor dos componentes majoritários do óleo essencial de cravo-da-índia, eugenol e β-cariofileno, foi determinada a partir dos resultados da termogravimetria (TG-DTA). Estes foram aplicados à equação modificada de Langmuir e modelados pela equação de Antoine estendida e o resultado obtido foi comparado com a resposta do método preditivo CSGC-PVR. Os parâmetros binários dos modelos de coeficiente de atividade NRTL, Wilson e UNIQUAC foram estimados a partir de regressão de dados experimentais de equilíbrio líquido-vapor da mistura dos compostos majoritários obtidos num Ebuliômetro de Fischer. Em paralelo, o emprego do modelo COSMO-SAC foi utilizado na predição dos coeficientes de atividade e comparado com os resultados experimentais. A simulação do processo de destilação fracionada a vácuo foi realizada no software Aspen Plus ®, com a inserção das propriedades obtidas experimentalmente. O óleo essencial puro e as frações obtidas foram analisados por cromatografia gasosa/espectrometria de massa (GC/EM). Os dados de equilíbrio líquido-vapor apresentaram a azeotropia da mistura, dificultando a separação dos compostos na destilação fracionada simples. Os modelos de pressão de vapor e coeficiente atividade escolhidos apresentaram boa representatividade dos dados experimentais e evidenciaram a necessidade do seu uso frente a métodos preditivos.