Avaliação técnico-econômica do processo de obtenção de extrato de cúrcuma utilizando CO2 supercrítico e estudo da distribuição de temperatura no leito durante a extração

Autor(es)

Pedro Ivo Nunes de Carvalho

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2016-01-08

Membros da banca

Maria Angela de Almeida Meireles Petenate; Cintia Bernardo Gonçalves; Douglas Fernandes Barbin; Julian Martínez; Miriam Verginia Lourenço

• Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles Petenate

Resumo

A produção de extratos provenientes de matrizes vegetais com propriedades biológicas tem despertado grande interesse das indústrias de alimentos, de cosméticos e farmacêuticas. Dentro dessa demanda, o processo de extração com dióxido de carbono supercrítico (SFE-CO2) tem se mostrado uma tecnologia viável técnica e economicamente na geração de produtos com alto valor agregado. Essa tecnologia apresenta vantagens tanto em relação ao rendimento quanto em qualidade de extrato. Dessa forma, o primeiro objetivo proposto no projeto de tese foi a aplicação de SFE-CO2 na extração do óleo volátil de cúrcuma (Curcuma longa L.). Esse óleo é rico em ar-turmerona, composto que tem sido reportado na literatura por apresentar algumas propriedades bioativas como, por exemplo, anti-inflamatória, antimicrobiana, antioxidante e anticarcinogênica. Com base na análise técnica e econômica do processo foi concluído que temperatura de 333 K, pressão de 25 MPa e razão entre solvente utilizado e matéria-prima igual a 1,3 apresentam-se como as condições mais adequadas para a extração do óleo de cúrcuma e de seu composto bioativo ar-turmerona. Nessas condições, rendimento de extrato de 6,4% (mais de 80% dos compostos extraíveis) e rendimento relativo em ar-turmerona de 1,02% (mais de 90% de recuperação do composto) foram obtidos e o menor custo de manufatura (COM) (US$ 178,8/kg de extrato) foi estimado para uma unidade equipada com dois extratores de 0,005 m³ de capacidade usando o simulador SuperPro Designer 8.5®. Mais além, no contexto atual de SFE-CO2 torna-se importante o estudo das variáveis envolvidas no aumento de escala, visando à transferência dessa tecnologia para a indústria. Em qualquer processo que envolva o aquecimento de uma coluna é esperado que ocorra a formação de gradientes de temperatura, que tendem a ser maiores em colunas com diâmetros maiores e com o aumento de escala. Contudo, a temperatura, parâmetro que afeta diretamente a fluidodinâmica e a solubilidade dos compostos em SFE, vem sendo considerada constante e homogênea no leito nos trabalhos presentes na literatura. Assim, a determinação da distribuição de temperatura em dois extratores com diferentes geometrias de leito (HB/DB = 7,1 e 2,7) e a influência da heterogeneidade de temperatura no rendimento e na composição de extratos de cúrcuma e cravo-da-índia foram avaliadas no presente trabalho. Foi observado que o aquecimento do leito até a temperatura de processo é rapidamente alcançado com a entrada do CO2 pré-aquecido no extrator, bem como com o ganho térmico proveniente do aumento da pressão. O mapeamento da temperatura no interior dos leitos mostrou gradientes de temperatura, principalmente na direção axial. Contudo, para nenhuma das matérias-primas estudadas foi observado impacto importante no rendimento e na composição dos extratos entre as geometrias de extratores estudados. Concluiu-se que a escala em estudo (1 L) pode ainda ser considerada pequena e que os gradientes de temperatura formados não foram capazes de causar grandes variações na solubilidade dos compostos (AU)

• Processo FAPESP: 13/20758-5 - Extração do óleo volátil de cúrcuma (Cúrcuma longa L.) com dióxido de carbono supercrítico: estudo da extração em diferentes geometrias de leito e configurações operacionais
• Beneficiário: Pedro Ivo Nunes de Carvalho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto