segunda-feira, 25 de junho de 2018

Extração Supercrítica


Autor: Engenheiro de Alimentos, Ademar Lopes.

Conceito de fluido supercrítico
Ao submeter um fluido qualquer, limitado a um volume definido, a pressões e temperaturas muito altas, o comportamento dinâmico deste fluido concentra-se a um ponto específico. E esse ponto específico é denominado Ponto Crítico. A pressão critica e a temperatura critica do gás são específicos. A pressão critica de um gás é definida como a pressão acima no qual o gás não pode mais ser liquefeito, independente da diminuição de temperatura. A temperatura critica é a temperatura acima no qual o gás não pode mais ser liquefeito, independente do aumento da pressão[1,3]
Quando o fluido é submetido a maiores pressões e temperaturas, ele se torna supercrítico. Nessa região supercrítica, as propriedades intrínsecas do fluido são modificadas, tais como: densidade, viscosidade, coeficiente de difusão e etc. A ilustração teórica é representada pelo diagrama de temperatura x pressão a seguir.

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Figura 1: Diagrama de temperatura x pressão. 


Um fluido supercrítico apresenta propriedades de um gás e um líquido. Em um exemplo, a densidade deste fluido supercrítico, pode ser mudada pela mudança da pressão aplicada sob o fluido. Um fluido supercrítico com a uma alta densidade solvata compostos igual a um liquido, ressaltando que por apresentar comportamento gás-líquido, o mesmo também possui alta difusibilidade, igual a um gás[1].
Extração Supercrítica
A extração supercrítica tem como base nas propriedades dos fluidos supercríticos no estado em que se encontram. Por terem a sua densidade alterada, estes apresentam alta dissolução igual a um líquido, e alta difusibilidade igual a um gás.
Muitos são os gases estudados na extração supercrítica, mas em virtude de parâmetros como: perigo em risco de explosão, toxicidade, custos e entre outros, tem-se utilizado o dióxido de carbono (CO2), por ser mais seguro, é facilmente encontrado e é bem mais viável economicamente falando[2,3].
Equipamentos utilizados na extração supercrítica
Em uma extração supercrítica, os equipamentos básicos são: uma fonte de dióxido de carbono, um compressor, um vaso de extração, uma válvula de expansão, uma câmara de separação, além de sensores como pressostato e termostato e os controladores[4].

Figura 2: Diagrama representativo de uma extração super-critica. Google imagens

Extração de Líquido por fluido supercrítico
 Nesta extração, é utilizada uma coluna de extração inicialmente projetada para operar a altas pressões. Em sua operação, a coluna é alimentada com a mistura contendo a matéria-prima de interesse, em contracorrente com o fluido supercrítico, havendo assim um forte contato do fluido supercrítico com a mistura, e ocorrendo a solubilização e o arraste da matéria-prima[4].
Extração de Sólido por fluido supercrítico
Nesta extração, a matéria-prima sólida é moída, sendo colocada na coluna extratora. Na coluna extratora, existem placas perfuradas para a livre circulação do fluido juntamente com o material a ser extraído. No caso em particular, o material a ser extraído pode ser óleos essenciais ou aromas. A mistura gasosa obtida sai do extrator por uma válvula de expansão, cuja função é diminuir a pressão do gás, e assim precipitando os aromas ou os óleos em um separador, e o gás(CO2) é então admitido pelo compressor retornando para o extrator, e realizando um processo cíclico.[4]
 Vantagem
Como vantagens tem-se que por utilizar gases inertes e não tóxicos, são relativamente seguros, não agridem o meio ambiente, são gases em temperatura ambiente e etc. Sendo na maioria dos casos o dióxido de carbono. Por o fluido apresentar característica líquido-gasosa, este possui alta solvatação e alta difusão, otimizando assim a extração. Além disso, em relação ao processo a vantagem também está na manipulação dos parâmetros de operação como a temperatura e pressão[5].
Desvantagem
Como desvantagem, tem-se que por aplicar diversos equipamentos sofisticados, este tipo de extração se torna muito oneroso, devido aos custos dos equipamentos[5].
Aplicação
A extração supercrítica tem uma vasta aplicabilidade, podendo ser usada nos seguintes setores: Engenharia de Alimentos, na extração de corantes, aromas, extração e refino de óleos; Indústria Farmacêutica; Perfumaria e Industria de processamento químico.
 


Figura 3: Exemplos de corantes alimentícios. Google imagens.


Referencias


   [1]-   Carrilho, Emanuel, et al. Fluidos supercríticos em química analítica. I. Cromatografia com fluido supercrítico: Conceitos termodinâmicos Quim. Nova, Vol. 24, No. 4, 509-515, 2001.
   [2]-      Coelho, l. A. F., oliveira, j. V., pinto, j. C. Modelagem e simulação do processo de extração supercrítica do óleo essencial de alecrim. Ciênc. Tecnol. Aliment. Vol. 17 n. 4 campinas dec. 1997
   [3]-   Santos, Debora Nascimento. Extração com dióxido de carbono supercrítico e estudo da composição de sementes de pitanga(Eugenia uniflora L.). Dissertação de Mestrado. Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos da Universidade de São Paulo. Pirassununga. São Paulo. 2012
   [4]-           Santos, Jaqueline C. dos. Extração com fluido supercrítico e suas aplicações na obtenção de produtos naturais. Trabalho de conclusão de curso de Farmácia. Universidade do Rio Grande do Sul. Rio Grande do Sul, Porto Alegre. 2011.
   [5]-            Maul, Aldo Adolar. Fluidos supercríticos. Revista Pesquisa. São Paulo. Pág. 42-46

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