Modelagem da extração de óleos essenciais empregando coeficiente de difusão variável

Abstract

RESUMO:Óleos essenciais são compostos químicos voláteis, característicos por sua fragrância e frequentes atividades antimicrobianas e antioxidantes. São extraídos dos tricomas de plantas aromáticas a partir de diversos métodos diferentes de extração. As indústrias dão preferência à extração por arraste a vapor (destilação a vapor), por ser um processo tradicional, de simples operação e baixo custo. A modelagem matemática deste processo é um passo inevitável para projetar plantas industriais de extração de óleo essencial visando a boas condições operacionais. O modelo empregado neste trabalho é baseado na difusão do óleo no interior da folha. Apresentam-se o procedimento de discretização deste modelo por método de diferenças finitas e a validação deste por comparação com a solução analítica. Dados da literatura de perfis de rendimento por tempo de extração foram empregados para a estimação do coeficiente de difusão. Propôs-se a melhoria do modelo por meio da estimação de parâmetros de equações empíricas para a descrição do coeficiente de difusão como função da concentração de óleo. A partir desta modificação, o modelo não possui mais solução analítica, o que justifica o procedimento numérico adotado. O modelo foi validado através de um conjunto de dados disponíveis na literatura. PALAVRAS-CHAVE: óleos essenciais, modelagem, estimação de parâmetros. MODELING OF ESSENTIAL OIL EXTRACTION WITH VARIABLE DIFFUSION COEFFICIENTABSTRACT: Essential oils are volatile chemical co mpounds, characteristic for its fragrance and frequent antimicrobial and antioxidant activities. Essential oils are extracted from the glandular trichomes of herbs from various extraction methods. Industries give preference to extraction by steam distillation, for its traditional method, simple operation and low cost. The mathematical modeling of this process is an inevitable step for designing industrial plants of essential oil extraction with good operating condition. The model used in this artic le is based on the diffusion of the oil within the leaf. The discretization procedure of this model is presented through finite differences and its validation by comparing with the analytical solution. Data of profiles yield by extraction time were used to estimate the diffusion coefficient. In order to improve the model empirical equations were applied to describe de diffusion coefficient as a function of the oil concentration and the parameters of these equations were estimated. Using this modification, the model has no longer analytical solution, which justifies the adopted numerical procedure. The model was validated using data from literature.

Modeling of Basil Essential Oil Extraction With Variable Diffusion Coefficient

“…According to Silveira et al (2015): (6) Cassel & Vargas (2006) and Cassel et al (2009) present [eq. (7)] for the total extracted mass compute, m (t), being obtained through the integration of [eq.…”

“…Therefore, Silveira et al (2015) present the equation discretization that describes the essence oil diffusion inside the particle, [eq. 1], along with its initial and boundary conditions, eqs.…”

“…in which, n -discretized points quantity, with n=115 used in this study, following the choice of Silveira et al (2015), which was based on mesh convergence analysis.…”

“…This study has the purpose of continuing the research developed by Silveira et al (2015) in the modeling of essential oils extraction by means of a model with parameters distributed in the solid phase. Just as Silveira et al (2015), other authors have already considered a variable diffusion coefficient.…”

“…Just as Silveira et al (2015), other authors have already considered a variable diffusion coefficient. Golestani et al (2013) considered the variable coefficient in apple drying, obtaining results similar to the experimental data.…”