Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.74.2022.tde-14022023-122142
Document
Author
Full name
Flávia da Silva Barbosa
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2022
Supervisor
Committee
Rodrigues, Christianne Elisabete da Costa (President)
Ceriani, Roberta
Ferreira, Marcela Cravo
Title in Portuguese
Avaliação do efeito da umidade da massa expandida, temperatura e adição de ésteres etílicos como cossolvente do etanol no processo de extração de óleo de soja
Keywords in Portuguese
Biodiesel etílico
Contribuição de grupos
Densidade
Óleos vegetais
Parâmetros de solubilidade de Hansen
Viscosidade
Abstract in Portuguese
A hexana, uma mistura de isômeros do n-hexano, é o solvente industrialmente utilizado no processo de extração do óleo de soja (OS). Devido este solvente apresentar elevada capacidade poluidora e alta toxicidade sua substituição vem sendo estudada ao longo das últimas décadas, sendo o etanol um substituto potencial. O etanol absoluto (Et0), embora apresente como principais vantagens a certificação como solvente reconhecido como seguro (GRAS, generally recognized as safe) e a renovabilidade, apresenta menor capacidade de extração de óleos vegetais quando comparado ao hexano, já que para o mesmo rendimento é necessária uma razão solvente:sólido 280% maior. Alguns estudos indicam que a adição de ésteres etílicos de óleo de soja (EE) como cossolvente do Et0 no processo de extração do óleo de soja favorece a solubilidade mútua entre óleo e solvente misto. No conceito de biorrefinaria o Brasil estaria em posição favorável devido à disponibilidade de soja, etanol e, consequentemente, ésteres etílicos de óleo de soja. Sendo assim, esta dissertação de mestrado teve por objetivo avaliar a viabilidade técnica da adição de ésteres etílicos de óleo de soja ao etanol absoluto a fim de aumentar o rendimento da extração de óleo da massa expandida de soja (soybean collets, SC). Foram utilizados os parâmetros físicos de densidade e viscosidade dinâmica, além do Parâmetro de Solubilidade de Hansen (PSH) para escolha do teor de cossolvente a ser adicionado ao Et0. Os experimentos de extração de óleo de SC com 3 e 6% de umidade (SC3 e SC6) foram realizados em coluna de leito fixo sob temperaturas de 60 e 70 ± 1 ºC, na razão solvente:sólido 1,5:1, utilizando-se o Et0 como solvente sem e com a adição de 5% em massa de EE. O maior rendimento de extração de óleo foi obtido para a condição de maior temperatura, com menor teor de água na soja e utilizando-se somente o etanol absoluto como solvente, SC3/Et0/70. O efeito positivo da adição do EE ao Et0 foi evidenciado para a soja contendo maior umidade (SC6). Com isso, a maior variação de rendimento após a adição de EE ao Et0 foi de 33% para a condição SC6/60, seguido da condição SC6/70, para a qual houve um aumento de 14% da extração de óleo da matriz oleaginosa. Sendo assim, o uso de EE como cossolvente do etanol absoluto para obtenção de óleo de soja mostrou-se promissor nos processos que necessitem de temperaturas mais baixas e sem prévia secagem da matriz oleaginosa.
Title in English
Evaluation of the effect of soybean collets moisture, temperature and the addition of ethyl esters as ethanol cosolvent in the soybean oil extraction process
Keywords in English
Density
Ethylic biodiesel
Group contribution
Hansen solubility parameters
Vegetable oils
Viscosity
Abstract in English
A mixture of n-hexane isomers is the solvent industrially used in soybean oil extraction. Due to its high polluting potential and toxicity, its replacement has been studied over the last decades, in which ethanol appears as a potential substitute. Although absolute ethanol (Et0) presents several advantages such as recognition as safe (GRAS, generally recognized as safe) and renewability, it shows lower extraction capability of vegetable oils when compared to hexane, since for the identical yield of extraction, a solvent:solid mass ratio 280% higher of ethanol is necessary. Some researches indicate that the addition of soybean oil ethyl esters (EE) as a cosolvent of ethanol in soybean oil extraction increases the solubility between the oil and mixed solvent. In the biorefinery concept, Brazil would be in a favorable position due to the availability of soybean, ethanol, and, hence, soybean oil ethylic esters. Therefore, this masters dissertation aimed to evaluate the technical feasibility of adding soybean oil ethyl esters to absolute ethanol to increase oil extraction yield from soybean collets (SC). Physical parameters of density and dynamic viscosity and Hansen Solubility Parameters (HSP) were used to determine the level of cosolvent to be added to Et0. The oil extraction procedures from SC containing 3 and 6% of moisture (SC3 and SC6) were accomplished in a fixed-bed column under temperatures of 60 and 70 ºC, solvent:solid mass ratio 1.5:1 with Et0 as solvent without and with the addition of 5% in mass of EE. The highest oil extraction yield was obtained for the highest temperature, with the lowest level of moisture in the soybean, using absolute ethanol as solvent, SC3/Et0/70. The positive effect of the addition of EE to Et0 was pronounced for soybean containing high moisture content (SC6). Thus, the highest yield variation after the addition of EE to Et0 was 33% for the condition SC6/60, followed by the SC6/70 condition, which showed an increase of 14% in oil extraction from the oilseed matrix. Therefore, the addition of EE as a cosolvent of absolute ethanol to obtain soybean oil has shown to be promising in processes that require lower temperatures and without prior drying of the oleaginous matrix.
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Publishing Date
2023-02-14