Estudo exploratorio da aplicabilidade dos meios supercriticos para a extração e o processamento de oleos vegetais com enfase em controle aplicado a unidade extratora

Desde a concepção do processo a solvente para a extração de óleos vegetais, no início deste século, tem-se utilizado produtos petro-derivados como agentes de extração. Muito embora a qualidade destes agentes tenha melhorado significativamente ao longo dos anos, a fração hexana (atualmente utilizada) ainda traz consigo inconvenientes tais como a toxidez, a não-renovabilidade e a elevada inflamabilidade. Solventes em condições supercritícas, mais comumente o dióxido de carbono, por outro lado, vêm sendo empregados para a extração de produtos naturais, conferindo aos mesmos altas qualidades e, se feitos operar em ciclo, não produzem impacto ambiental. Objetivando investigar a viabilidade da tecnologia supercrítica com relação ao processo convencional de extração de óleos vegetais a hexano, faz-se revisões do consumo energético durante a operação e da problemática da modelagem do processo extrativo. Para contribuir com dados operaciQnais, pouco comuns, uma proposta de modelagem apresentada na literatura para a extração semi-contínua com dióxido de carbono supercrítico é adaptada para solução numérica e simulada em computador para estudos de sensibilidade paramétrica e de desempenhos para controladores clássicos (Proporcional) e avançados (Por Matriz Dinâmica: DMC). A análise de sensibilidade paramétrica, conduzida por intermédio de planejamentos fatoriais completos, mostrou ser possível por manipulação da velocidade de percolação do solvente, os controles das concentrações de óleo nas fases ao longo do período de extração, ocoDidas perturbações nos teores inicial de óleo dos sólidos e do solvente que ganha o extrator. Os controladores clássicos e avançados mostraram-se capazes de controlar o processo extrativo. Para as malhas de controle com entradas e saídas simples (SISO), aqui analisadas, o controlador clássico apresentou melhor desempenho que o DMC. Entende-se porém, que para malhas com múltiplas entradas e saídas (MIMO), mais prováveis na prática, estratégias de controle mais complexas que a clássica e mais adequadas que a por Matriz Dinâmica, como aqui adaptada para a extração semi-contínua, serão necessárias.Since it was proposed in 20's, the solvent extraction process for oilseeds has employed petrol-derived solvents. Even thought these extraction agents have been significantly improved in quality, the hexane (nowadays used) still presents detrimental features such as toxicity, non-renewability as well as high flammability. Supercritical solvents, most often the carbon di oxide, on the other hand, have been applied to extract natural products, giving them high qualities and, if operated in a closed cycle, producing no environmental impacts. Intending to investigate the viability of the supercritical extraction process for lipids and to compare it with the conventional liquid hexane extraction process, the state of the art on the mathematical modelling and operational costs was up to dated. To contribute with operational data, not common in the literature, a dynamic model fur a semi-batch supercritical extraction with carbon dioxide was adapted to a numerical solution and simulated on a microcomputer. This numerlcal solution made possible a study of parameter sensitivity and analyses of performances for the cIassical Proportional and advanced DynamicMatrix (DMC) controllers. The analyses ofparameter sensitivity, made by means of a factorial design, had shown that tbe solvent superficial velocity can be used to control oil concentrations in the solid and in the solvent phases, after disturbances in the initial solid oil concentration and solvent inlet concentration.Both kinds of analysed controllers, specially the cIassical Proportional, showed good performances for controlling the residual oil in the solids and the solvent oil content, after disturbances in the initial oil content of the fed solids and in the solvent ínlet concentration. However, in situations in what multiple inputs and outputs are involved, control strategies more complex than the classical Proportional and more suitable than the DMC, as adapted here to the semi-continuous extraction, wiII be necessary to good performances