Condicionamento de membranas de ultra e nanofiltração e sua aplicação na dessolventização de n-hexano/óleo de macaúba

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2013.A macaúba é a palmeira de maior dispersão no Brasil, com frutos de alto teor lipídico e elevada produtividade em relação a outros óleos comestíveis. A partir da macaúba, dois óleos podem ser obtidos: da amêndoa e da polpa, sendo a polpa mais rica em óleo (60 a 70 % em base seca) do que a amêndoa (40 a 50 % em base seca). Ambos são passíveis de uso industrial, como alimento ou cosmético, porém, apresentam sérios problemas de qualidade, relacionados principalmente à colheita, armazenamento dos frutos, extração e processamento dos óleos. A etapa de extração de óleos comestíveis na indústria geralmente é realizada com a utilização de solventes tóxicos, geralmente hexano, ou a combinação destes com processos mecânicos. Para recuperação dos solventes, operações unitárias de alto consumo de energia são utilizadas, porém, com pequenas perdas. Além de implicações econômicas, a recuperação desses solventes gera inconvenientes ambientais, dada a sua toxicidade e de segurança, visto sua inflamabilidade. Neste sentido, o uso de processos de separação por membranas tem sido intensamente estudado nas últimas décadas, com o objetivo de serem combinados às operações tradicionais de dessolventização de óleos. Entretanto, o uso de membranas poliméricas em soluções não aquosas é ainda limitado. Membranas disponíveis comercialmente apresentam amplo caráter hidrofílico e baixa estabilidade frente a solventes orgânicos. Estudos sugerem que o condicionamento das membranas, prévio à permeação, pode prevenir o colapso dos poros da membrana e facilitar a permeação com aumento do fluxo e garantia da integridade estrutural da matriz polimérica. Diversos estudos foram desenvolvidos com membranas de ultrafiltração e nanofiltração, demonstrando bons resultados na degomagem e dessolventização de diversos óleos como soja, algodão e girassol. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade do emprego de membranas poliméricas comerciais de ultrafiltração e nanofiltração (Microdyn-Nadir) na separação de misturas sintéticas de óleos de macaúba e n-hexano. Para isso, as membranas foram avaliadas quanto à permeabilidade frente a diferentes solventes (água, etanol, iso-propanol e n-hexano), à influência dos pré-tratamentos no desempenho das membranas na filtração de n-hexano. Posteriormente, os melhores resultados de pré-tratamento para cada membrana foram avaliados quanto à retenção de óleo na filtração de misturas sintéticas de óleo de macaúba / n-hexano. Ao fim, as membranas foram caracterizadas para verificar possíveis alterações/degradações. A permeação das membranas em estudo com diferentes solventes apresentou fluxos razoáveis, especialmente com etanol e hexano, sugerindo potencial de aplicação industrial. O emprego de diferentes estratégias de pré-tratamentos nas membranas evidencia a possibilidade de aumentar o fluxo permeado, pelo aumento do tempo de contato da membrana com uma sequência de solventes (etanol ou iso-propanol seguido de n-hexano). Na permeação das misturas de óleo e solvente, embora as membranas apresentem comportamento normal, os fluxos obtidos foram abaixo do esperado. Maiores retenções foram obtidas para as membranas de menor massa molar de corte (> 30 %). Nenhuma alteração significativa na estrutura polimérica da membrana foi evidenciada pelas análises de caracterização realizadas.