Extração de ácido lático pela técnica de membranas líquidas surfatantes : ensaios em bancada e em planta piloto
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Tânia Lúcia Santos Miranda
Cibele Konzen
Cibele Konzen
Resumo
No presente trabalho, foi estudada a extração de ácido lático pela técnica de membranas líquidas surfatantes, a partir de soluções aquosas sintéticas que simulam o mosto fermentado, cuja concentração é aproximadamente 10% m/v. Para tal, foi necessário adaptar o método de doseamento de ácido lático proposto pela Farmacopeia Brasileira (2010). Observou-se que este pode ser adaptado com bons resultados, para permitir a realização das análises necessárias ao processo (determinação de soluto nas fases externa e interna), podendo ser utilizados um tempo de repouso de 10 minutos, massas superiores e inferiores à estipulada pelo método (1g), volumes ao invés de massas, soluções de ácido lático de concentrações mais elevadas e/ou básicas, com retirada de alíquotas de, no mínimo, 2 mL. Uma vez determinado o método de doseamento do soluto, realizaram-se ensaios em bancada, verificando a influência de diferentes tempos de permeação, da concentração de extratante, da concentração da fase interna e de sua composição (uso de soluções de NaOH em detrimento ao uso de soluções de acetato de sódio), do tipo e concentração de surfatante (ECA®4360 e Infineum® C9268), do tipo e concentração de diluente (Escaid110, ExxsolD80 e ExxsolD100), e da adição de NaCl na fase externa para aumentar a sua força iônica. Nesses ensaios, foram estabelecidas como melhores condições, dentre as estudadas, um tempo de permeação de 10 minutos, concentração de extratante Alamine® 336 de 20% m/m, fase interna constituída por hidróxido de sódio 4 mol. L-1, e concentração de NaCl de 1,2 mol.L-1, equivalente a 30% da concentração de NaOH utilizada na fase interna. Foi observada a influência da adição de NaCl na fase externa na diminuição significativa do inchamento da emulsão primária e no aumento da extração do soluto. Com relação ao tipo de diluente, não se observou uma diferença significativa nos resultados. Dentre os surfatantes investigados, praticamente não houve variação com relação ao percentual de extração; o inchamento com o Infineum®C9268 foi maior assim como o índice de enriquecimento. Optou-se pela sua utilização devido à maior facilidade de aquisição, com uma concentração de 1% m/m. Para os ensaios em escala piloto, em coluna mecanicamente agitada, a melhor condição de extração foi obtida para a razão Fd/Fc = 1/1 e vazão total Ft = 2 L.h-1, para a qual foi possível obter em torno de 60% de extração de ácido lático, 169% e 27,3 % de enriquecimento e inchamento da fase interna, respectivamente, e 0,21% de quebra da emulsão primária.
Abstract
In the present work, the extraction of lactic acid, by liquid surfactant membranes technique,
from synthetic aqueous solutions that simulate the fermented mash, whose concentration is
approximately 10%w/v, was studied. For this purpose, it was necessary to adapt the lactic
acid dosage method proposed by the Brazilian Pharmacopeia (2010). It was observed that
such a method can be adapted with good results, so that the process needed analyses can be
carried out (solute determination in the external and in the internal phases), being possible to
use a rest time of 10 minutes, higher or lower masses than those stipulated by the method (1
g), volumes instead of masses, lactic acid solutions with higher and/or basic concentrations,
with sampling of, at least, 2 mL. Once the solute dosage method was determined, bench scale
tests were carried out, verifying the influence of different permeation times, extractant
concentration, internal phase concentration and composition (use of NaOH solutions rather
than sodium acetate solutions), surfactant type and concentration (ECA®4360 e Infineum®
C9268), diluent type and concentration (Escaid110, ExxsolD80 e ExxsolD100), and
NaCl addition to the external phase to increase its ionic force. In these tests, a permeation
time of 10 minutes, a concentration of Alamine® 336 extractant of 20% w/w, an internal
phase constituted of 4mol.L-1
sodium hydroxide solution, and NaCl concentration of 1.2 mol.
L
-1
, equivalent to 30% of the NaOH concentration, used in the internal phase, were
established as the best conditions, among the studied ones. The influence of NaCl addition to
the external phase on the significant reduction of the primary emulsion swelling and on the
increasing of solute extraction was observed. No significant difference was observed with
respect to the diluent type. Among the investigated surfactants, practically, there was no
variation with respect to the extraction percentage; swelling was greater with
Infineum®C9268 as well as the enrichment content. The choice for its use was due to the
higher ease of acquisition, with a concentration of 1% w/w. For the pilot scale tests, in a
mechanically agitated column, the best extraction condition was obtained for a Fd/Fc = 1/1
ratio and total flow of Ft = 2 L.h-1
. For these conditions, a lactic acid extraction around 60%,
an internal phase enrichment of 169%, a swelling of 27.3% and a 0.21% primary emulsion
breakage were obtained.
Assunto
Engenharia química, Ácido lático, Membranas (Tecnologia)
Palavras-chave
Ácido lático, Alamine®336, Membranas líquidas surfatantes