Predição de equilíbrio de fases em sistemas envolvendo açúcares com o modelo COSMO-SAC

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Paese, Lucas Tosin
• Orientador(a): Soares, Rafael de Pelegrini
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Coeficiente de atividade; Açúcar; Soluções aquosas; Isotermas de sorção
• Palavras-chave em Inglês: Activity coefficient; COSMO-SAC; Sugar; Aqueous solution; Sorption isotherm
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/200392

O estudo do equilíbrio termodinâmico de soluções envolvendo açúcares tem diversas aplicações. Por exemplo, assumindo sucos de frutas como uma solução aquosa, pode-se utilizar um modelo termodinâmico para avaliar como se poderia conduzir sua concentração. Outro exemplo utilizado na industria é o emprego de solventes no qual açúcares são menos solúveis para realizar a sua cristalização. A solubilidade de açúcares nesses solventes pode ser prevista com a ajuda de um modelo termodinâmico. Além disso, baixas temperaturas podem ser utilizadas para promover a cristalização da água para sua posterior remoção, com o objetivo de concentrar uma solução aquosa com açúcares. A temperatura de cristalização da água também pode ser calculada com um modelo termodinâmico. O modelo de coeficiente atividade COSMO-SAC, baseado em teorias de química quântica e de caráter preditivo, foi utilizado para determinar curvas de equilíbrio em soluções de açúcares. Os resultados obtidos foram comparados com dados experimentais de equilíbrios líquido-vapor, solubilidade, atividade de água e temperatura de ponto de fusão. Além disso, o modelo COSMO-SAC, juntamente com o modelo BET, foi utilizado para a predição de curvas de isotermas de sorção de diversos alimentos. A maioria dos resultados obtidos ficaram próximos dos dados experimentais, com erros médios relativos variando entre 0,2 e 5,5 %. Os resultados referentes à solubilidade tiveram de ser avaliados sob uma faixa aceitável, visto que para esse cálculo são necessários valores de propriedades calorimétricas de açúcares que variam muito conforme a metodologia utilizada para a medição. Os resultados a respeito de soluções com etanol podem ser refinados futuramente, pois autores sugerem que pode haver uma mudança na conformação da molécula de açúcar nessa condição. Os resultados referentes às isotermas de sorção tiveram erros relativos médios entre 6,7 % e 27,9 %.