45º congresso brasileiro de cerâmica



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Figura 1 - Influência da presença de umidade durante a clarificação do óleo de soja utilizando 1% de adsorvente MC20.


A Figura 1 apresenta as curvas cinéticas reveladas a partir do uso de um adsorvente com 5% de umidade. A água pode muitas vezes ser retirada gradativamente do sistema, operando-se com temperaturas superiores a 90 oC. Em condições normais, espera-se que a velocidade de clarificação seja maior a 100 oC do que a 90 oC, por exemplo. Porém, como mostrado na Figura 1, dependendo do seu teor, a água presente pode provocar reações de natureza oxidativa. Neste caso a eficiência do processo é prejudicada, mesmo operando-se com temperaturas superiores a 90 oC.

A presença de umidade, é responsável pelos pontos que apresentam um comportamento oscilatório na clarificação, principalmente à temperaturas mais baixas (80 oC), que não permitem a evaporação do excesso de água no sistema. Estas oscilações também foram evidenciadas nos trabalhos de Brimberg (2) e Zanotta (4). Brimberg (2) atribui o comportamento oscilatório devido à presença de umidade, que pode provocar reações de oxi-redução, revelando tal comportamento.



Após submeter a argila em estufa a 110 oC por 24 horas, ensaios de clarificação foram realizados com a argila seca variando-se a temperatura de operação. A Figura 2 representa a remoção de cor em função da temperatura de operação, para diferentes tempos do processo. Esta figura revela que, para a terra seca, existe uma tendência aproximadamente linear da remoção de cor com a temperatura, o que não ocorre para a terra úmida, revelando um comportamento de remoção de cor oscilatório em função também da temperatura de operação (Figura 3).


Figura 2- Remoção de cor em função da temperatura – 1% de adsorvente MC20 (100% de cor removida: óleo clarificado padrão; 0% de cor removida: óleo neutro).


Figura 3 - Remoção de cor em função da presença de umidade na terra MC20 utilizado dosagem de 1% (100% de cor removida: óleo clarificado padrão; 0% de cor removida: óleo neutro).


Verificou-se que, em condições normais, a adsorção das substâncias que conferem cor ao óleo de soja, segue globalmente a cinética de 2a ordem (5), representada pela Equação (A):

(A)
Sendo que para :
(B)
onde:

a = atividade do adsorvente =ns/nso (adimensional);

ka = constante cinética de adsorção (cm3óleo.mol-1sítios.s-1);

kd = constante cinética de desativação dos sítios (cm3óleo.mol-1pigmento.s-1);

k2 = constante do modelo cinético de 2a ordem (s-1);

nso = moles de sítios inicial/g de sólido;

ns = moles de sítios /g de sólido;

V = volume de óleo (cm3 de óleo);

W = massa de adsorvente (g de sólido);

= concentração adimensional de pigmento (C/Co).
Os resultados da cinética de clarificação do óleo de soja e o ajuste do modelo cinético utilizado são apresentados na Figura 4.

T (oC)

Figura 4 - Ajuste do modelo cinético testado para o óleo de soja – 1% adsorvente MC20.


Comparando as Figuras 1 e 4, verifica-se a diferença do comportamento cinético de clarificação do óleo para os sistemas com e sem umidade. A eficiência do processo de clarificação fica bastante comprometido quando o sistema apresenta umidade.

Com os parâmetros cinéticos obtidos através do modelo, calculou-se a energia de ativação para o sistema óleo de soja/adsorvente MC20 através da equação de Arrhenius, a qual foi de 78 kJ/mol, muito próximo ao valor obtido em um trabalho prévio, quando utilizou-se um adsorvente comercial, obtendo-se o valor de 75 kJ/mol (7).


CONCLUSÕES
Através dos resultados obtidos, percebe-se que a presença de umidade pode comprometer significativamente a eficiência do processo de clarificação. Na prática industrial, normalmente, a umidade não deve exceder a 0,1% de umidade no sistema terra/óleo a fim de não comprometer o processo (8). Com os dados obtidos, reforça-se a atenção no controle desta variável. Dependendo da natureza do material adsorvente, esta variável torna-se mais significativa. No caso em estudo, o material adsorvente trata-se de uma argila de partículas muito finas, de natureza higroscópica. Quando a argila foi seca a uma temperatura mais baixa (60 oC, 12 horas em estufa), a umidade interferiu significativamente na remoção de cor. Porém, quando seca a uma temperatura mais alta (110 oC, 24 horas em estufa), verificou-se a alta capacidade de adsorção do material, o qual foi compatível a um adsorvente comercial (7). Por isso reforça-se a atenção no tratamento posterior à ativação ácida da argila de acordo com a natureza do material adsorvente, a fim de que a presença de água não comprometa sua capacidade de clarificação.
REFERÊNCIAS
1. P.D. Howes, P. Stemp, D.B Shaw, F.B.J. Wright, Aceites y Graxas, (1994), p. 61-66.

2. U. I. Brimberg, J. Am. Oil Chem. Soc., v. 59, n. 74, (1982), p. 74-78.

3. H. Topallar, J. Am. Oil Chem. Soc, v. 75, n. 4, (1998), p. 531-533.

4. P.A. Zanotta, Ensaios Cinéticos de Clarificação do Óleo de Soja, Dissertação de mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina, 1999.

5. C.G. Oliveira, L.M. Porto. Anais do III Encontro Brasileiro de Adsorção, (2000), p. 34.

6. E.L. Foletto, C. Volzone, A.F. Morgado, L.M. Porto, IV Coloquio Latinoamericano de Fractura y Fatiga, Neuquén, Argentina, CD ROM, (2000), p. 1081-1086.


7. C.G. Oliveira, Proposta de Modelagem Transiente Para a Clarificação de Óleos Vegetais – Experimentos Cinéticos e Simulação do Processo Industrial, Dissertação de mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina, 2001.

8. F.A. Norris, Bailey’s Industrial Oil and Fat Products, v. 2, 4a ed., John Wiley & Sons, (1982), p. 285.



INFLUENCE OF THE OF MOISTURE IN AN ADSORBENT MATERIAL IN THE KINETICS OF SOYBEAN OIL BLEACHING
ABSTRACT
The bleaching is an important step of the vegetable refinning oil because it doesn't only include the elimination of pigments that give color to the oil, but also of another components that affect the quality of the final product. For such step, activated clays with acid are used as adsorbents. A natural bentonite clay, from Mendoza, Argentina was activated with HCl 20% (w/w) to be utilized as adsorbent material in the study of the soybean oil bleaching kinetics. After the activation process, the clay was dry at 60 and 110 °C. These samples were utilized in the kinetic bleaching experiments, performed in temperatures range of 80 to 110 oC, keeping adsorbent amount constant (1% w/w) in all experiments. Kinetics curves of clearly show the interference of the moisture during the process. From a second order kinetic model previously tested in the laboratory, was obtained the kinetic parameters of the soybean oil bleaching for the activated bentonite.
Key-words: Bentonite, moisture, kinetics, bleaching, soybean.


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