Extração de óleo de soja utilizando solventes verdes: cinética, termodinâmica e transferência de massa

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Gasparetto, Henrique
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/001300000z0cc
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Química
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27589
Resumo: This dissertation focuses on the kinetic, thermodynamic, and mass transfer study on applying green solvents in soybean oil extraction. The first work discusses ethyl acetate and 1-butanol solvents application. Temperature and solvent-to-solid mass ratio variables were optimized using the response surface methodology. The So and Macdonald and the mass transfer kinetic models were applied for modeling extraction kinetics. This study shows that ethyl acetate is the best candidate for directly replacing hexane at an industrial level, even though 1-butanol is better for the solubilization of the triacylglycerols. However, both solvents did not present better results than n-hexane. The second study evaluated the application of p-cymene in soybean oil extraction. Temperature and solvent-to-solid mass ratio variables were also optimized, and an in-depth statistical approach was used to compare kinetic models to describe vegetable oil extraction. So and Macdonald's kinetic model was considered the best in describing the extraction process, which was further associated with bootstrap resampling to reduce the bias of the estimators. P-cymene resulted in better extraction yields than nhexane at 55°C. The COSMO-SAC theory could predict the behavior of the solvents mentioned above through the activity coefficient at infinite dilution compared to the Hansen solubility parameters. The last work used experimental data from the literature and those obtained experimentally for ethyl acetate, 1-butanol, and p-cymene, to evaluate the application of a generalized fractional derivative power order model. Better statistical results were obtained compared to the integer order derivative model through the analysis of the coefficient of determination, root-mean-square error, chi-square distribution, Akaike information criterion, and Fisher's exact test. For all solvents, the thermodynamic assessment indicated endothermic, irreversible, and spontaneous processes; the extracted oil's fatty acid profile and infrared spectrum agree with what the literature present.
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The second study evaluated the application of p-cymene in soybean oil extraction. Temperature and solvent-to-solid mass ratio variables were also optimized, and an in-depth statistical approach was used to compare kinetic models to describe vegetable oil extraction. So and Macdonald's kinetic model was considered the best in describing the extraction process, which was further associated with bootstrap resampling to reduce the bias of the estimators. P-cymene resulted in better extraction yields than nhexane at 55°C. The COSMO-SAC theory could predict the behavior of the solvents mentioned above through the activity coefficient at infinite dilution compared to the Hansen solubility parameters. The last work used experimental data from the literature and those obtained experimentally for ethyl acetate, 1-butanol, and p-cymene, to evaluate the application of a generalized fractional derivative power order model. Better statistical results were obtained compared to the integer order derivative model through the analysis of the coefficient of determination, root-mean-square error, chi-square distribution, Akaike information criterion, and Fisher's exact test. For all solvents, the thermodynamic assessment indicated endothermic, irreversible, and spontaneous processes; the extracted oil's fatty acid profile and infrared spectrum agree with what the literature present.O estudo cinético, termodinâmico e de transferência de massa sobre a aplicação de solventes verdes na extração de óleo de soja é foco de avaliação desta dissertação. No primeiro trabalho, é abordada a aplicação dos solventes acetato de etila e 1-butanol. As variáveis temperatura e razão solvente-sólido foram otimizadas utilizando a metodologia de superfície de resposta. A cinética da extração foi avaliada utilizando o modelo washing-diffusion de So e Macdonald e o modelo cinético de transferência de massa. Apesar de ambos os solventes não apresentarem melhores resultados que o n-hexano, o estudo mostra que o acetato de etila é o melhor candidato para a substituição direta do hexano em nível industrial, ainda que o 1-butanol possua melhor capacidade de solubilização dos triacilgliceróis. O segundo estudo avaliou a aplicação do terpeno p-cimeno na extração de óleo de soja. As variáveis temperatura e razão solvente-sólido também foram otimizadas e uma abordagem estatística aprofundada foi utilizada para comparar modelos cinéticos para descrever a cinética de extração. O modelo cinético de So e Macdonald foi determinado como o melhor modelo para descrever o processo de extração, sendo então associado ao procedimento de redução de viés por reamostragem bootstrap. Melhores resultados que os obtidos com o uso de n-hexano como solvente a 55 ºC foram obtidos para o p-cimeno. A teoria COSMO-SAC foi capaz de prever o comportamento dos solventes supracitados através do coeficiente de atividade em diluição infinita em comparação aos parâmetros de solubilidade de Hansen. O último trabalho desta dissertação utilizou dados experimentais da literatura e os obtidos experimentalmente para o acetato de etila, 1-butanol e p-cimeno, a fim de avaliar a aplicação de um modelo de ordem de potência de derivada fracionária generalizada. Melhores resultados estatísticos foram obtidos em comparação ao modelo de derivada de ordem inteira através da análise do coeficiente de determinação, raiz do erro quadrático médio, distribuição chi-quadrada, critério de informação Akaike e teste exato de Fisher. Para todos os solventes, a análise termodinâmica indicou processos endotérmicos, irreversíveis e espontâneos e o perfil dos ácidos graxos e espectro do infravermelho do óleo extraído está de acordo com o que é apresentado pela literatura.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia QuímicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaCentro de TecnologiaSalau, Nina Paula Gonçalveshttp://lattes.cnpq.br/4234840503539989Castilhos, Fernanda deSilveira, Christian Luiz daRodrigues, Christianne Elisabete da CostaGasparetto, Henrique2023-01-13T14:09:38Z2023-01-13T14:09:38Z2022-09-02info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/27589ark:/26339/001300000z0ccporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-01-13T14:09:38Zoai:repositorio.ufsm.br:1/27589Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2023-01-13T14:09:38Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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