Usage of solvents on vegetable oils deodorization focusing on obtaining liquid-liquid equilibrium data

Orientador: Roberta CerianiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Visando mitigar os problemas causados por condições críticas de operação de processos industriais, a busca por diferentes tecnologias se faz necessária. A literatura apresenta a extração líquido-líquido como uma alternativa branda à desodorização de óleo vegetais, a qual atualmente é realizada a altas temperaturas (até 260 °C) e baixas pressões (aproximadamente 3 mmHg). Dentre os efeitos colaterais do atual processo, tem-se: a formação do contaminante 3-MCPD (3-monocloropropano-1,2-diol) e de ácidos graxos com isomeria trans, a volatilização parcial de tocoferóis e a degradação térmica de triacilgliceróis. Devido às condições operacionais amenas da extração líquido-líquido, tais efeitos são mitigados. Trabalhos prévios investigaram a remoção de ácidos graxos livres e compostos odoríferos (aldeídos e ácidos carboxílicos de cadeia curta) utilizando principalmente etanol anidro e hidratado como solventes. Devido à escolha do solvente ser crucial para otimizar o processo de extração e garantir sua segurança, a investigação de diferentes solventes para promover a extração de compostos indesejáveis de óleos vegetais ainda é um campo a ser melhorado. Nesse contexto, este trabalho de tese de doutorado teve como objetivo investigar a solubilidade mútua de diferentes compostos envolvidos na extração de odores do óleo de soja. Para isso, diagramas de equilíbrio de fases de sistemas contendo óleo de soja refinado e solventes puros (etanol anidro, ácido acético, lactato de etila e dimetilsulfóxido) ou misturas de solventes {(etanol anidro, ácido acético, lactato de etila e dimetilsulfóxido) mais água} e {(lactato de etila e dimetilsulfóxido) mais ácido fórmico} foram experimentalmente determinados. Além disso, pela coleta de dados de equilíbrio líquido-líquido, a remoção de seis compostos odoríferos foi avaliada utilizando dimetilsulfóxido como solvente. A modelagem dos dados experimentais foi realizada aplicando-se os modelos NRTL e UNIQUAC, a qual resultou em desvios globais menores que 0,59 e 0,71%, respectivamente. Os dados de equilíbrio dos sistemas investigados foram também preditos utilizando-se diferentes métodos baseados no UNIFAC, onde foi possível verificar, de uma forma geral, a não satisfatoriedade da aplicação de métodos de contribuição de grupos no cálculo do equilíbrio de fases dos sistemas investigadosAbstract: Aiming at mitigating problems caused by critical conditions applied in industrial processes, a search for different technologies is necessary. The literature presents the liquid-liquid extraction as a mild alternative for the deodorization of vegetable oils, which is currently carried out at high temperatures (up to 260 °C) and low pressures (approximately 3 mmHg). Among side-effects of the current process, one has: 3-MPCD (3-monochloropropane-1,2-diol) contaminant and trans fat formation, partial volatilization of tocopherols and thermal degradation of triacylglycerols. Due to mild operational conditions of liquid-liquid extraction, such effects are mitigated. Previous works investigated the removal of free fatty acids and odoriferous compounds (aldehydes and short-chain carboxylic acids) mainly using hydrous and anhydrous ethanol as solvents. As the choice of solvent is crucial for optimizing liquid-liquid extraction process and assuring its security, investigation of different compounds to accomplish extraction of undesirable components of vegetable oils is still a field of research. In this context, this thesis aimed at investigating mutual solubilities of different compounds involved in extraction of odors from soybean oil. To achieve this purpose, equilibrium diagrams of systems containing refined soybean oil and pure solvents (anhydrous ethanol, acetic acid, ethyl lactate and dimethyl sulfoxide) or mixtures of solvents {(anhydrous ethanol, acetic acid, ethyl lactate and dimethyl sulfoxide) plus water} and {(ethyl lactate and dimethyl sulfoxide) plus formic acid} were experimentally determined. Furthermore, by collecting liquid-liquid equilibrium data, removal of six odoriferous compounds was evaluated using dimethyl sulfoxide as solvent. Experimental data modeling was assessed by applying the NRTL and the UNIQUAC models, which resulted in global deviations lower than 0.59 and 0.71%, respectively. Moreover, equilibrium data of investigated systems were predicted considering different methods based on the UNIFAC, wherein, in general, it was observed inadequacy of applying group contribution methods to calculate phase equilibria of investigated systemsDoutoradoEngenharia QuímicaDoutor em Engenharia Química33003017034P82016/18253-0 ; 2014/21252-0CAPESFAPES