Extração de óleo de borra de café utilizando álcoois de cadeia curta: cinética de extração, dados de equilíbrio e intensificação do processo

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Toda, Tatiane Akemi
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Coeficientes de partição; Coffee by-product; Coproduto do café; Dimensionamento de extrator industrial; Emergent technologies; Extração assistida por ultrassom; Extração com líquido pressurizado; Industrial extractor dimensioning; Minimum flow of solvent; Partition coefficients; Pressurized liquid extraction; Renewable solvent; Solvente renovável; Tecnologias emergentes; Ultrasound-assisted extraction; Vazão mínima de solvente
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74132/tde-12052022-094030/

O objetivo principal desta tese de doutorado foi a valorização da borra de café (SCG), material resultante do preparo da bebida e subproduto da indústria processadora de café solúvel. A estratégia de valorização proposta foi através da extração do óleo da borra de café (SCGO) utilizando etanol (absoluto ET0 e hidratado ET6) e isopropanol (absoluto IPA0 e hidratado IPA12) como solventes. Foi realizado estudo da cinética de extração de SCGO sob pressão atmosférica e com etanol pressurizado (PLE). Além disso, através da obtenção experimental dos coeficientes de partição do SCGO entre as fases extrato e rafinado e a modelagem matemática destes dados com a equação tipo Langmuir e equação linear, aliadas aos balanços de massa, foi possível o cálculo da vazão mínima de solvente e a estimativa do número de estágios ideais de extrator contínuo configurado em contracorrente para sistemas com os quatro tipos de solventes propostos. Também foi realizada a avaliação de diferentes técnicas de intensificação do processo, líquido pressurizado (PLE) ou extração assistida por ultrassom (UAE) e o dimensionamento de extratores configurados em correntes cruzadas. O aumento da temperatura favoreceu a extração de SCGO, enquanto a hidratação do solvente resultou em um impacto negativo na extração de lipídeos. Os coeficientes de transferência de massa para a etapa de lavagem foram maiores que os coeficientes para a etapa de difusão. A pressurização do sistema acelerou a extração dos compostos, com menor tempo para alcance do estado estacionário e maiores coeficientes de difusão e de transferência de massa do SCGO. A PLE em temperatura elevada (150 °C) possibilitou a extração de SCGO com menores teores de ácidos graxos livres (FFA), o que demonstra que as características físico-químicas do ET6 foram modificadas nestas condições de operação. A utilização de ET0 e ET6 possibilitou a obtenção de rendimentos comparáveis nessas condições, revelando que o solvente com menor preço, ET6, pode ser utilizado para processos de extração. O estudo da partição do SCGO em sistemas contendo SCG e álcoois de cadeia curta possibilitou verificar que para o etanol, principalmente ET6, ocorre um limite de solubilização do SCGO na fase extrato, indicando a saturação do líquido. Os valores de vazão mínima e do número de estágios ideais de extratores contracorrente foram maiores para ET6 e menores para IPA0. Dependendo das condições, a utilização do ET0 pode viabilizar a obtenção de extratos finais mais concentrados, com resultados similares ou até melhores que com IPA0. A avaliação da UAE e PLE, a 50 °C, através da morfologia e características físicas das fases sólidas e o dimensionamento de extratores em correntes cruzadas, permitiu indicar que a intensificação do processo com a sonicação ou pressurização dos sistemas não possibilitou ganhos expressivos em termos de rendimento de extração de SCGO quando comparados com a extração convencional.