Solvent extraction deacidification of olive pomace oil : phase equilibria, thermodinamic modeling, process simulation and techno-economic analysis

Abstract

RESUMO:Esta tese avalia a desacidificação por extração com solvente como alternativa técnica e economicamente competitiva à desacidificação por destilação a vapor, usando o óleo de bagaço de oliva como estudo de caso. O trabalho integrou dados experimentais de equilíbrio líquido-líquido (ELL), avaliação de modelos termodinâmicos, simulação de processos e análise técnico-econômica. Novos dados para sistemas contendo triacilgliceróis, ácidos graxos, etanol e água foram gerados sob rigoroso controle de qualidade. Em consonância com a literatura, os experimentos corroboram que a adição moderada de água ao etanol amplia a região bifásica e aumenta a seletividade por ácidos graxos, com efeito apenas modesto no coeficiente de distribuição. Entre as parametrizações testadas, o conjunto UNIFAC selecionado reproduziu tanto a extensão da região bifásica quanto as inclinações das linhas de amarração em etanol hidratado. As simulações mostraram que ambas as rotas atendem às especificações de acidez; a extração por solvente opera em condições brandas e requer menor investimento de capital, com retorno mais rápido, ao passo que a destilação a vapor proporciona menor custo unitário e maior valor presente líquido em horizonte de longo prazo. Complementarmente, uma parametrização GCA-EOS para CO? e ácidos carboxílicos fornece a base termodinâmica para futuras etapas de extração, refino ou fracionamento do óleo ácido produzido, agregando valor por meio da produção de ácidos graxos purificados.

ABSTRACT:This thesis assesses solvent-based deacidification as a technically and economically competitive alternative to deacidification by steam distillation, using olive pomace oil as the case study. The work integrated experimental liquid-liquid equilibrium (LLE) data, thermodynamic model evaluation, process simulation, and techno-economic analysis. New data for olive pomace oil-fatty acid-ethanol-water systems were generated under rigorous quality control. Consistent with the literature, the experiments corroborate that moderate addition of water to ethanol enlarges the biphasic region and increases selectivity for fatty acids, with only a modest effect on the distribution coefficient. Among the parameterizations tested, the selected UNIFAC set reproduced both the extent of the biphasic region and the tie-line slopes in hydrated ethanol. Simulations showed that both routes meet acidity specifications; solvent extraction operates under mild conditions and requires lower capital investment with faster payback, whereas steam distillation provides lower unit cost and higher long-horizon net present value. Complementarily, a GCA-EOS parameterization for CO? and carboxylic acids supplies the thermodynamic basis for future extraction, refining, or fractionation of the acid oil produced, adding value through the production of purified fatty acids.