Effect of microwave pre-treatment on the yield of soybean oil extraction process: kinetic study, mathematical modeling and optimization

Resumen

A soja é uma das principais oleaginosas cultivadas no Brasil. Em sua industrialização, a extração por solvente é uma operação essencial. Novas tecnologias vêm sendo desenvolvidas para aumentar a eficiência dessa operação, destacando-se a extração assistida por micro-ondas. Neste contexto, este trabalho teve como objetivos estudar o efeito do pré-tratamento por micro-ondas sobre o rendimento da extração do óleo de soja por hexano, investigar seu mecanismo cinético e otimizar o processo. Para tanto, grãos de soja, previamente caracterizados, foram submetidos ao pré-tratamento por micro-ondas variando a potência nominal aplicada (310 e 620 W) e o tempo de pré-tratamento (5, 10, 20 e 30 s), seguido pela extração convencional da amostra por 30 minutos em hexano, avaliando-se ao final o rendimento de extração de óleo e a concentração do extrato. Um modelo polinomial foi desenvolvido para equacionar essas variáveis. O método de otimização por superfície de resposta foi aplicado ao modelo para maximizar o rendimento de extração. Ainda, foram ajustados dois modelos cinéticos (primeira ordem e segunda ordem) aos dados experimentais, visando compreender o mecanismo cinético do pré-tratamento por micro-ondas. Os resultados obtidos mostraram que o tempo de pré-tratamento e a potência nominal aplicada apresentaram efeitos significativos sobre o rendimento de extração, o qual foi predito com 81% de exatidão pelo modelo proposto. Na etapa de otimização, o modelo indicou que o máximo rendimento alcançado no processo de extração com pré-tratamento por micro-ondas seria de, aproximadamente, 10%, para os ajustes operacionais de 30 s e 620 W. Adicionalmente, o estudo cinético revelou que o pré-tratamento da soja foi satisfatoriamente descrito tanto pelo modelo de primeira ordem, como pelo modelo de segunda ordem. Em síntese, o pré-tratamento por micro-ondas mostrou-se promissor quando aplicado ao processo convencional de extração de óleo de soja, uma vez que reduziu o tempo de processamento de 240 min para 60 min.