Obtaining bioactive compounds from clove and rosemary using supercritical technology: influence of the bed geometry, process intensification and cost of manufacturing of extracts

Autor(es)

Giovani Leone Zabot

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2015-02-24

Membros da banca

Maria Angela de Almeida Meireles Petenate; Alessandra Lopes de Oliveira; Diego Tresinari dos Santos; Marcio Antonio Mazutti; Rodrigo Nunes Cavalcanti

• Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles Petenate

Resumo

Substâncias naturais extraídas de plantas têm propriedades funcionais que as tornam preferíveis em relação às substâncias sintéticas, havendo grande interesse para aplicação farmacológica e na elaboração de bioprodutos. Técnicas de extração, como a que utiliza fluidos supercríticos, vêm se destacando por proporcionarem a obtenção seletiva de compostos bioativos com elevada qualidade. No campo da tecnologia supercrítica, pesquisas são desenvolvidas para aumentar o rendimento de extração através da alteração de condições de processo, como pressão e temperatura. No entanto, há a necessidade de discriminar mais a influência tecno-econômica de outras variáveis, como a geometria do leito de extração. Em vista disso, realizou-se a avaliação técnica da extração com CO2 supercrítico de compostos bioativos de cravo-da-índia e alecrim em uma unidade de extração laboratorial constituída por dois extratores de 1 L com diferentes razões de altura do leito (HB) pelo diâmetro (DB), sendo para o extrator 1 (E-1) a razão de 7,1 e para o extrator 2 (E-2) a razão de 2,7. Dois critérios utilizados para mudança de geometria e aumento de escala foram aplicados, consistindo em: (1) manutenção da velocidade intersticial do solvente igual em ambas as geometrias; e (2) manutenção da razão de massa de solvente por massa de matéria-prima (S/F) igual em ambas as geometrias para um determinado tempo de processo. De acordo com os resultados cinéticos de rendimento de extrato e composição química, o critério (1) não se mostrou indicado para ser aplicado em processos de extração com fluidos supercríticos (SFE) de compostos de cravo-da-índia. O critério (2) mostrou-se apropriado para a obtenção de óleo volátil de cravo-da-índia, pois houve igualdade nos perfis das curvas de extração em E-1 e E-2, avaliados em termos de parâmetros cinéticos como taxa de transferência de massa, duração dos períodos de taxa constante de extração (CER) e taxa decrescente de extração (FER), rendimento de extrato e razão mássica de soluto no solvente. No entanto, o critério (2) não se mostrou adequado para a obtenção de compostos bioativos de alecrim, sendo que o leito de extração E-2 proporcionou rendimentos até 86 % maiores em relação ao E-1, sendo a diferença mais notória no final do período FER. Houve diferença também no custo de manufatura (COM) dos extratos de alecrim simulado pelo SuperPro Designer 8.5®, sendo 23 % menor em E-2 do que em E-1 para uma planta industrial com 2 extratores de 100 L. Com relação ao alecrim, terpenoides majoritários como 1,8-cineol e cânfora foram extraídos com CO2 supercrítico. No entanto, alguns compostos fenólicos foram extraídos em pequena quantidade (ácido carnósico) ou nem foram extraídos via SFE (ácido rosmarínico). Logo, o conceito de intensificação de processos foi utilizado para facilitar a extração das duas frações presentes em alecrim. O processo consistiu em extrair inicialmente a fração rica em terpenoides com CO2 supercrítico (SFE-CO2) e logo após, no mesmo equipamento e sem desempacotar o leito, a fração rica em terpenos fenólicos foi extraída com água líquida pressurizada (PWE). Com isso, aproximadamente 2,5 % (m/m, base seca) de óleo volátil contendo terpenoides e 18,6 % (m/m, base seca) de extrato não-volátil contendo terpenos fenólicos foram obtidos em frações separadas. Um método analítico para quantificação de terpenos fenólicos por cromatografia líquida de alta eficiência foi desenvolvido e validado, com tempo total de análise de apenas 10 min. O custo operacional anual de uma planta produtiva instalada no Brasil com 2 extratores de 100 L foi simulado para os processos SFE-CO2 + PWE para obtenção de compostos de alecrim. O aproveitamento maior da matriz vegetal para a obtenção diversificada de compostos bioativos permitiu a redução em 28 % dos custos anuais de produção em relação ao processo SFE-CO2 (AU)

• Processo FAPESP: 11/23665-2 - Obtenção de compostos bioativos de cravo-da-índia e alecrim utilizando tecnologia supercrítica: influência da geometria do leito, intensificação de processos de extração e custo de manufatura dos extratos
• Beneficiário: Giovani Leone Zabot
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto