Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC
URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2309
O Mestrado Acadêmico iniciou-se em 1992 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).
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Navegando Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC por Orientadores "CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de"
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Dissertação Acesso aberto (Open Access) Estudo do processo de pirólise de caroços de açaí Í (Euterpe oleracea Mart.) em escala piloto para produção de biocombustíveis(Universidade Federal do Pará, 2022-06-27) BAIA, Ana Cláudia Fonseca; SANTOS, Marcelo Costa; http://lattes.cnpq.br/8380189608965320; HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-2352-2050; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748; https://orcid.org/0000-0002-4433-6580O objetivo deste trabalho foi estudar o processo de produção do bio-óleo, através da pirólise do caroço de açaí in natura em escala piloto, atentando-se para o rendimento dos produtos obtidos nas temperaturas de 350°C, 400°C e 450ºC à 1 atm. Além estudar os resultados obtidos via cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC-MS) dos bio-óleos produzidos. Para o procedimento experimental foi utilizado como matéria prima os caroços do açaí, um resíduo obtido após o processo de despolpamento do fruto. Esse material passou por etapas de secagem, cominuição e peneiramento para a retirada de resíduos indesejáveis para o processo. Esse material foi caracterizado por meio da determinação do teor de umidade, teor de voláteis, teor de cinzas, teor de carbono fixo e poder calorifico superior. Depois do processo de caraterização os caroços foram submetidos ao processo de pirólise e, depois dos processos de separação devidos, o bio-óleo obtido foi submetido a teste para a determinação do seu índice de acidez, densidade absoluta, índice de refração e viscosidade dinâmica. Após essa etapa o bio-óleo foi submetido a análise no cromatógrafo gasoso acoplado ao espectrômetro de massa. O teor de umidade encontrado nos caroços de açaí foi de aproximadamente 40% e o rendimento da etapa de pré-tratamento desses caroços foi de 46,84%. Na caracterização física das sementes os resultados encontrados mostraram-se dentro dos já existentes nas literaturas apresentando propriedades interessantes para o uso no processo de pirólise. Com o aumento da temperatura houve o favorecimento da produção do Bio-óleo e do biogás, já para a biocarvão houve a diminuição na sua massa produzida. As análises físico-químicas aplicadas ao Bio-óleo produzido mostraram-se dentro dos valores que estão disponíveis nas literaturas para este mesmo tipo de material, contudo ainda está fora dos padrões que a Agência Nacional de Petróleo estabelece para o diesel verde. O aumento da temperatura reduziu a acidez do bio-óleo e aumentou a viscosidade e a densidade. Com isso, teve-se uma redução 92,87 (Exp.1) para 70,26 (mg de NaOH/g de amostra) (Exp.3) e a menor viscosidade cinemática obtida de 77,62 mm²/s para o processo de pirólise com a temperatura programada até 350°C. A análise cromatográfica mostrou que o composto com maior percentual de área de picos foi o fenol, onde o tempo de retenção médio foi de 8.466 min-1 independente da temperatura programada. O Exp.2 foi o qual apresentou o maior rendimento em termos de hidrocarbonetos aromáticos e o menor rendimento para fenóis, mostrando que não há um comportamento linear com a mudança de temperatura.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Extratos de sementes de gergelim preto (Sesamum indicum L) obtidos via CO2 supercrítico: isotermas de rendimento global, dados cinéticos e ajustes, ácidos graxos totais, fitosteróis e efeitos neuroprotetores(Universidade Federal do Pará, 2013-12-17) BOTELHO, José Rafael Santos; ARAUJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748Na medicina popular brasileira, sementes de gergelim preto (Sesamum indicum L) é um dos mais importantes ingrediente presentes em um chá usado para tratar vítimas de acidente vascular encefálico (AVE). Porém, o isolamento de extratos de gergelim preto para fins medicinais usando a tecnologia do fluido supercrítico não foi realizado. O objetivo deste trabalho foi investigar algumas variáveis de processo da extração com fluido supercrítico em sementes de gergelim preto para gerar extratos aplicáveis a pesquisa do AVE isquêmico focal. Duas isotermas (40 e 60 ºC) foram exploradas, combinadas com pressões de 200-400 bar, em vazão mássica de CO2 constante de 5,9 x 10-5 kg/s. Os rendimentos globais foram de 37-53% em base seca. O maior rendimento foi obtido em 60 ºC e 400 bar. A composição de ácidos graxos mostrou uma elevada razão de insaturados/ saturados. A análise de conteúdo de fitosteróis no extrato de maior rendimento revelou maiores quantidades de β-sitosterol + sitostanol, colesterol, campesterol + campestanol + 24-metileno colesterol, Δ-5 avenasterol and estigmasterol, enquanto que menores níveis de Δ-5,24 estigmastadienol, brassicasterol, clerosterol + Δ-5-23 estigmastadienol, Δ-7 avenasterol, eritrodiol and Δ-7 estigmastenol foram observados. As curvas de extração das extrações com fluido supercrítico no menor e maior rendimento mássico (200 e 400 bar a 60 ºC) foram ajustadas pelos modelos de Tan e Liou (1989), Martinez et al. (2003), Esquível et al. (1999), Goto et al. (1993) e Sovová (1994 e 2012). Os modelos de Tan e Liou (1989), Goto et al. (1993) e Sovová (1994 e 2012) apresentaram as melhores valores nominais de somas residuais dos quadrados. Experimentos pilotos sugerem que o extrato obtido via fluido supercrítico de gergelim preto é neuroprotetor em relação a isquemia focal por endotelina-1 no córtex motor de ratos machos adultos, observada a redução da área de infarto isquêmico.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Investigação do processo de adsorção do carvão do caroço de açaí (euterpea olerácea mat.) obtido via craqueamento térmico(Universidade Federal do Pará, 2022-07-04) GUERREIRO, Lauro Henrique Hamoy; SANTOS, Marcelo Costa; http://lattes.cnpq.br/8380189608965320; HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-2352-2050; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748; https://orcid.org/0000-0002-4433-6580Este trabalho tem como objetivo investigar a influência da temperatura e da impregnação química, na composição textural e morfológica de bioadsorventes produzidos via craquemento térmico das sementes de caroço de açaí. Os experimentos foram realizados a 400°C e 450°C, utilizando um reator em escala piloto. A eficiência do processo foi analisado em termos dos produtos líquidos e sólidos, foi verificado que com o aumento da temperatura do processo e com impregnação química com NaOH na matéria prima ocorreu uma maior conversão de produto líquido orgânico. As análises elementares de produtos sólidos, mostraram com ocorre uma carbonização com o aumento da temperatura do processo e ocorre a presença de sódio devido a impregnação e . A caracterização textural e morfológica ocorreu com a análise de FT-IR, MEV/EDS, FRX e B.E.T. O produto em fase sólida obtido via creaqueamento do caroço de açaí in natura e impregnado com solução de NaOH (2M), nas temperaturas de 400°C e 450°C. A cinética de adsorção de ácido acético investigada em 5, 10, 15, 20, 60, 120 e 180 segundos. As isotermas de adsorção mostraram que o biocarvão produzido a 450°C e com impregnação química de NaOH foram capazes de remover em maior quantidade ácido acéticoDissertação Acesso aberto (Open Access) Obtenção de extratos de mururé (brosimum acutifolium) por extração sequencial em leito fixo via scCO2: isotermas de rendimento global, perfil químico e atividade antioxidante(Universidade Federal do Pará, 2022-06-30) SOUSA, Kelly Roberta Pinheiro de; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748; https://orcid.org/0000-0002-4433-6580A espécie Brosimum acutifolium Huber, conhecida popularmente como mururé da terra firme, exibe características terapêuticas responsáveis pela sua utilização na medicina popular como anti-inflamatório, bactericida, antissifilítica, antirreumática e dentre outros, devido à presença significativa compostos fenólicos. Este trabalho então, tem como objetivo realizar uma extração via fluido supercrítico (EFS) de maneira sequenciada com: CO2; CO2+ EtOAc; CO2+ EtOH, avaliando os parâmetros do processo de extração, realizar uma avaliação da composição química e a atividade antioxidante dos extratos. Para tanto, realizou-se uma caracterização centesimal da matéria prima (umidade, cinzas, lipídios e proteínas), e a determinação do diâmetro médio da partícula. Para os ensaios da EFS, o tempo de extração dinâmica (Td) com CO2 foi de 60 minutos e vazão de CO2 de 3 L/min, Td de 60 minutos para CO2+ EtOAc e vazão 1,18 ml/min e Td de 60 minutos para CO2+ EtOH e vazão de CO2 de 1,34 ml/min, e massa de matéria-prima de 10 g. A seleção das variáveis temperatura e pressão foi realizada com base na diferença da densidade do CO2 + cossolvente, as isotermas de 40° C e 60° C combinadas com os valores de pressão de 250, 300 e 350 bar. Os resultados da caracterização centesimal, foram concordantes com a literatura, valores nominais de umidade (%) (13,63), lipídios 0 %, cinzas (%) (2,12±0,05) e proteínas (g/100 ml) (4,41±0,10), com diâmetro médio da partícula em 0,456 mm. Em relação aos parâmetros do processo, os valores de rendimento global da SFE em base seca, foram melhores nas condições de extração com CO2+ EtOAc em 40° C e 60° C a 350 bar e na extração com CO2+ EtOH em 40° C e 60° C a 250 bar. A avaliação da composição química por cromatografia em camada delgada de alta eficiência (CCDAE) permite inferir que o extrato obtido no sistema CO2+ EtOH na condição (40° C a 250 bar) apresentou melhor perfil químico em relação aos compostos fenólicos, flavonoides e ácidos graxos, salienta-se, no entanto, que os extratos obtidos no sistema CO2+ EtOAc, nas condições de 40° C e 60° C a 350 bar, exibiram um perfil de cumarinas mais evidente em relação aos demais extratos avaliados. Em relação a atividade antioxidante, todos os extratos exibiram boa atividade. Assim, os resultados permitiram caracterizar centesimamente a matriz nos quesitos já mencionados, revelando informações que não estão disponíveis na literatura pesquisada, além de inferirem as melhores condições operacionais em termos de rendimento, para a extração EFS desta matéria prima com base nos parâmetros operacionais analisados.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Obtenção de gordura das sementes de Ucuúba (Virola surinamensis) por meio de extração com CO2 em estado supercrítico: rendimento global, dados cinéticos, ácidos graxos totais e atividade antimicrobiana(Universidade Federal do Pará, 2015-09-28) CORDEIRO, Renato Macedo; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748A Virola surinamensis, popularmente conhecida como ucuúba, é uma árvore típica encontrada em várzeas e margens de rios da região Amazônica. A gordura extraída das sementes possui alto ponto de fusão e é um produto apreciado pelas indústrias de cosméticos. O objetivo deste trabalho foi estudar a extração de gordura das sementes de ucuúba utilizando fluido supercrítico e comparar, em termos de rendimento de processo e composição dos extratos, com os obtidos a partir da técnica de extração por solvente orgânico (via soxhlet). A técnica de Extração por Fluido Supercrítico (Supercritical Fluid Extraction - SFE) foi utilizada por ser considerada uma tecnologia limpa, ambientalmente segura e economicamente atrativa, evitando o consumo de grandes quantidades de solventes orgânicos, que são muitas vezes caros e potencialmente prejudiciais. Os extratos supercríticos de sementes de ucuúba foram obtidos utilizando temperaturas de 40, 60 e 80 ºC, combinado com uma pressão de 350 bar, a densidade do solvente variou de 789,2 a 935,6 kg/m3 e uma vazão de 2,7 L/min. O maior rendimento obtido utilizando CO2 supercrítico foi de 64,39% para a condição de extração de 350 bar e 80 °C. O rendimento para a extração via soxhlet foi de 61,38%. Os modelos de transferência de massa de Goto et al. (1993), Esquível et al. (1999) , Tan e Lio (1989), Barton (1991) e Martinez et al. (2003) foram utilizados para descrever as cinéticas de extração utilizando fluido supercrítico. Os modelos que melhor descreveram as cinéticas de extração, apresentando baixos desvios relativos médios, foram os modelos de Martinez et al. (2003) e Goto et al. (1991). A análise de perfil de ácidos graxos mostrou que a composição da gordura de ucuúba é predominante por ácidos graxos saturados, principalmente dos ácidos mirístico e láurico. A atividade antimicrobiana das gorduras obtidas foi testada nos seguintes microorganismos: Candida albicans, Staphylococcus aureus e Escherichia coli. Somente a bactéria Staphylococcus aureus apresentou halo de inibição, que variou de 10 a 11 mm.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Simulação do processo de extração supercrítica do óleo de tucumã-do-Pará (Astrocaryum vulgare) usando aspenHYSYS(Universidade Federal do Pará, 2023-09-25) MORAIS, Rayelle Mendonça; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748; https://orcid.org/0000-0002-4433-6580A adaptação da industrialização no formato da economia sustentável, o avanço tecnológico e os benefícios computacionais têm motivado o uso de simuladores de processo para avaliar o potencial de espécies oleaginosas nativas da região Amazônica através de simulações rápidas e automatizadas. Portanto, o objetivo deste trabalho foi aplicar o simulador AspenHYSYS para descrever o processo de extração do óleo de tucumã-do-Pará usando dióxido de carbono supercrítico como solvente. A viabilidade das simulações do processo de extração do óleo de tucumã usando os modelos matemático de Menezes et al. (2023) e Tan e Liou (1989) foram avaliadas comparativamente com dados experimentais previamente selecionados da literatura. As simulações da extração supercrítica do óleo de tucumã-do-Pará constataram que o modelo de Menezes et al. (2023) foi adequado para descrever os dados cinéticos experimentais para todos os sistemas avaliados, os quais apresentaram RSD com menor valor de 0,57. O custo energético e material foi calculado e o valor obtido (2,82 R$/g de óleo) aliado a alta concentração de bioativos no produto demostram que o processo estudado apresenta um custo-benefício positivo. Foi realizado o aumento de escala para leitos 1, 5, 10 e 50L. Para leitos de até 10L obteve-se uma projeção adequada do processo considerando que os desvios obtidos foram menores que, porém, para 50L, o ajuste apresentou desvio de 58, podendo inferir que o modelo utilizado apresenta um limite de escalabilidade. As simulações da extração supercrítica do óleo de tucumã-do-Pará, utilizando o AspenHYSYS, conduziram a valores coerentes com os dados experimentais, podendo afirmar que a planta estudada se mostrou uma ferramenta eficaz para o estudo processo.