Investigation of the parastripping process applied in the deacidification/deodorisation of palm oil

Autor: Paiva, Camila Leite, 1996
Přispěvatelé: Ceriani, Roberta, 1976, Biasi, Lilian Caroline Kramer, 1990, Damaceno, Daniela da Silva, Soares, Rafael de Pelegrini, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Química, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Roberta Ceriani, Lilian Caroline Kramer Biasi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Os óleos vegetais estão entre os insumos de expansão mais rápida do mundo, encontrando amplas aplicações industriais, com destaque nos setores alimentício e farmacêutico, fazendo, assim, parte da dieta humana. Para que se tornem comestíveis, os óleos vegetais passam por um processo de refino, nos quais são removidos compostos indesejáveis, responsáveis por colorações inadequadas ou por odor e sabor desagradáveis. O óleo de palma figura como o óleo vegetal mais produzido no mundo, sendo principalmente utilizado para fins alimentícios, mas também para a produção de biodiesel, e sobre o qual, questões relacionadas à sustentabilidade, tem recaído nos últimos anos. Existe uma carência de trabalhos na literatura que tratam do processo de parastripping de misturas multicomponentes, como é o caso dos óleos vegetais, constituídos por moléculas de elevada massa molar, como tri-, di- e monoacilgliceróis, além de ácido graxos livres e de compostos nutracêuticos. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo a modelagem e simulação do processo de parastripping multicomponente aplicado a processos de desacidificação por via física/desodorização do óleo de palma. Trata-se de uma adaptação ao processo convencional (stripping) e consiste na divisão do fluxo de vapor no fundo da coluna em duas correntes ascendentes e paralelas que entram em contato com uma única corrente líquida descendente. Esta configuração pode aumentar o número de estágios teóricos por unidade de altura da coluna, reduzindo custos operacionais e de projeto. As simulações foram conduzidas implementando as sub-rotinas para o cálculo das propriedades físicas para cada um dos componentes do óleo e do vapor, bem como uma adaptação do algoritmo proposto por Naphtali e Sandholm, na ferramenta livre Python® utilizando suas bibliotecas de resolução de sistemas de equações não-lineares. O óleo de palma modelo foi representado por uma mistura multicomponente contendo triacilgliceróis, como compostos majoritários, e di-, monoacilgliceróis e tocoferol, como compostos minoritários. Investigou-se a influência de parâmetros operacionais (i.e., temperatura, pressão, vazão mássica de vapor de arraste), em parâmetros relacionados às composições das correntes de saída (i.e., acidez final do óleo, perda de óleo neutro, recuperação de tocoferol), além de comparar com os resultados obtidos pelo processo convencional. Para uma mesma altura de coluna e um mesmo grau de desacidificação, a coluna de parastripping conseguiu resultados similares à coluna de stripping com 14% menos de vapor de arraste. Já para uma mesma quantidade de vapor de arraste e um mesmo grau de desacidificação, foi possível reduzir a altura da coluna de parastripping em uma unidade de espaçamento de bandeja da coluna de stripping convencional. Houve poucas variações nas perdas de óleo neutro e recuperações de tocoferol, comparando-se as duas configurações, nas mesmas condições de operação. Desta forma, conclui-se que é possível utilizar uma coluna de menor altura consumindo a mesma quantidade de vapor de arraste, ou uma coluna de mesma altura com um consumo menor de vapor de arraste, conferindo vantagens nos custos operacionais e de construção ao processo de "parastripping", quando comparado com o processo convencional Abstract: Vegetable oils are among the fastest expanding commodities in the world, comprising a wide range of industrial applications, especially in the food and pharmaceutical sectors, thus playing a significant role in the human diet. In order to make them edible, vegetable oils are submitted to a refining process, in which undesirable compounds are removed. Those compounds are responsible for unpleasant odours, taste, and inadequate colour. Palm oil is the most produced vegetable oil in the world, being mainly used for food purposes, but also for the production of biodiesel, and hence issues related to sustainability, have been raised in recent years. In the literature, there is a gap of works dealing with multicomponent mixtures in parastripping, as is the case of vegetable oils, which are composed by large molar mass molecules, such as tri-, di- and monoacylglycerols, in addition to free fatty acids and nutraceutical compounds. In this context, this work aimed to model and simulate the multicomponent parastripping process applied to physical deacidification/deodorisation processes of palm oil. It is an adaptation to the conventional process (stripping) and consists of dividing the steam flow at the bottom of the column into two ascending and parallel streams that come into contact with a single descending liquid stream. This structural rearrangement can increase the number of theoretical ideal stages per unit of column height, reducing operational and design costs. The simulations were carried out implementing the subroutines for calculating the physical properties for each of the oil and steam components, as well as an adaptation of the algorithm proposed by Naphtali & Sandholm, in the open-source software Python® using its libraries for solving systems of non-linear equations. The model palm oil was represented by a multicomponent mixture containing triacylglycerols, as major compounds, and di-, monoacylglycerols and tocopherol, as minor compounds. The influence of operational parameters (i.e., temperature, pressure, stripping steam flow rate) was investigated regarding the compositions of the outlet streams (i.e., final oil acidity, neutral oil loss, tocopherol recovery), in addition to a comparison with the results obtained by the conventional process. For a same column height and the same degree of deacidification, with 14% less stripping steam. For the same amount of stripping steam and the same degree of deacidification, it was possible to reduce the height of the parastripping column in one unit of conventional stripping tray spacing. There were few variations in the neutral oil losses and tocopherol recoveries, comparing the two processes, under the same operating conditions. It can be thus concluded that it is possible to use a lower height column, consuming the same amount of stripping steam, or a same height column, with a lower consumption of stripping steam. That means the parastripping process confers operational and construction advantages, when compared to the conventional process Mestrado Engenharia Química Mestra em Engenharia Química CAPES 001
Databáze: OpenAIRE
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