Extração de óleo de soja utilizando etanol hidratado como solvente: equilíbrio do sistema e cinética do processo em coluna - Santos, Fernanda Elis dos (2018)
Os problemas ambientais enfrentados pela exploração e uso intensivo de bens naturais e o aumento do preço dos combustíveis fósseis consolidam a busca por fontes alternativas de energia, como o biodiesel, que no Brasil vem sendo um importante substituinte (direto ou parcial) do diesel. A transesterificação tem sido considerada o melhor método para a produção do biodiesel, no entanto este processo exige a extração prévia do óleo da oleaginosa utilizando um solvente, sendo o hexano o mais comum. Processos simplificados, como o de transesterificação in situ, têm sido investigados visando a diminuição dos custos. Nesse contexto, o presente trabalho buscou avaliar a viabilidade técnica de emprego do etanol como solvente do processo de extração do óleo de soja, possibilitando o emprego direto da mistura para produção de biodiesel. Primeiramente, foi realizado um estudo sobre o equilíbrio da extração sólido-líquido, em que foi validado um modelo de isoterma baseado no pressuposto geral de que o material extraível está presente em duas camadas sobre a superfície da matriz sólida. O modelo foi validado para extração de óleo de soja por etanol em diferentes temperaturas (30 a 70 °C) e purezas (95,0 a 99,5%). As constantes de equilíbrio foram descritas por meios termodinâmicos e revelaram detalhes sobre o processo energética envolvido na extração em ambas as camadas. A base fenomenológica empregada neste trabalho sugere que o mecanismo de lavagem é responsável por extrair a porção de óleo na segunda camada, enquanto o mecanismo de difusão extrai o óleo na primeira camada. Na segunda parte do estudo desenvolvido, avaliou-se a viabilidade técnica do uso de etanol aquoso como solvente para o processo de extração do óleo de soja em coluna de fluxo contínuo. Foi desenvolvido e ajustado um modelo cinético baseado nos mecanismos de lavagem e difusão, ora supostos. O estudo foi realizado em uma coluna de extração líquidosólido, utilizando etanol hidratado como solvente, e soja laminada como fase sólida extraível. Experimentos foram conduzidos em diferentes condições: (i) temperatura do solvente (30 – 70ºC); (ii) altura do material sólido na coluna (38 – 72cm); (iii) velocidade superficial do solvente (1,68 – 11,78cm min-1); e (iv) fração mássica absoluta do material extraível A (soja laminada) na fase fluida E (etanol) na entrada na coluna (0 – 0,0061g A/g E). Foram obtidas eficiências médias finais na faixa de 74,3 e 99,8%. Os dados experimentais coletados foram utilizados para obtenção dos parâmetros do modelo (coeficientes de transferência de massa para lavagem e para a difusão). O modelo mostrou boa concordância com os dados experimentais. Em geral, foi observada uma forte influência positiva da velocidade superficial e da temperatura nos coeficientes de transferência de massa. A altura da coluna e aconcentração de soluto na entrada da coluna, mostraram uma influência baixa nos parâmetros cinéticos do processo de extração. Desta forma, o estudo contribui com base teórica e conhecimento dos mecanismos envolvidos no processo de extração, que permitem a aplicação prática e possível escalonamento do processo.