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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3773| Título: | Aplicação de planejamento de experimentos na etapa de clarificação de óleo de soja em planta piloto |
| Título(s) alternativo(s): | Application of design of experiments in the soybean oil bleaching stage in a pilot plant |
| Autor(es): | Marangoni, Renan Felicissimo |
| Orientador(es): | Cardoso, Flávia Aparecida Reitz |
| Palavras-chave: | Óleos vegetais Modelos matemáticos Cor dos alimentos Planejamento Vegetable oils Mathematical models Color of food Planning |
| Data do documento: | 9-Jun-2018 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | MARANGONI, Renan Felicissimo. Aplicação de planejamento de experimentos na etapa de clarificação de óleo de soja em planta piloto. 2018. 105 f. Dissertação (Mestrado em Inovações Tecnológicas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2018. |
| Resumo: | O processo de obtenção do óleo de soja consiste em uma série de etapas físicas e químicas que visam remoção de impurezas, como a adsorção de pigmentos e outros componentes presentes no óleo com auxílio de um agente adsorvente mineral. A etapa de clarificação envolve um grande número de fatores que devem ser otimizados porque impactam diretamente em inúmeros parâmetros de resposta do procedimento. Em função desta otimização do processo se propôs um estudo de clarificação de óleo de soja em planta piloto com intuito de identificar os efeitos significativos dos fatores nas variáveis resposta adotadas e focando em modelos matemáticos que pudessem determinar pontos ótimos para a operação da etapa de clarificação. Desta forma, foi realizado um planejamento composto central com quatro fatores de processo (temperatura, concentração de adsorvente, concentração de auxiliar filtrante e tempo) e três variáveis resposta (clorofila, amarelo Lovibond e vermelho Lovibond) que foram considerados importantes para a etapa de clarificação. Foram adicionados ao planejamento de experimentos três pontos centrais para estimativa do erro experimental. Os experimentos foram realizados para dois tipos distintos de auxiliares filtrantes, um mineral e outro celulósico. Os efeitos de cada parâmetro sobre cada variável resposta para cada auxiliar filtrante estudado foram quantificados possibilitando a determinação da significância de cada parâmetro. Foi empregada a metodologia da função desejabilidade para determinar os parâmetros ótimos de operação na etapa de clarificação por meio da ponderação de cada variável resposta em desejabilidades individuais de ocorrência e posterior cálculo da desejabilidade global das respostas. Realizou-se o teste estatístico não paramétrico de Mann- Whitney para a verificação das diferenças estatísticas entre os auxiliares filtrantes. Por meio dos resultados obtidos foi possível determinar regiões gráficas onde os parâmetros significativos estatisticamente possuem maior efeito sobre as variáveis resposta estudadas. A função desejabilidade resultou na desejabilidade global ótima igual a 1 para os resultados obtidos com o auxiliar filtrante mineral onde foi empregado 2% de concentração de adsorvente, 0,5% de concentração de auxiliar filtrante e 65 minutos de processo a 140ºC e de 0,90901 para os resultados obtidos para o auxiliar filtrante celulósico utilizando 2,625% de concentração de adsorvente, 0,1% de concentração de auxiliar filtrante e 35 minutos de processo a 90°C O teste Mann- Whitney entre os resultados obtidos para cada auxiliar filtrante estudado demonstrou que para a variável resposta clorofila não existe diferença significativa entre ambos, porém, para as variáveis resposta amarelo e vermelho Lovibond foi constatada a diferença significativa. Pela análise dos resultados do teste de Mann-Whitney, constatou-se que os resultados obtidos para o auxiliar filtrante mineral foram mais eficientes para a redução das variáveis respostas estudadas. O planejamento de experimentos empregado forneceu respostas estatisticamente significantes e coerentes, mostrando ser uma grande ferramenta de tomada de decisão e permitindo |
| Abstract: | The process of obtaining soybean oil consists in a series of physical and chemical steps aiming to removing impurities, one of the steps is the clarification process that consists in the adsorption of pigments and other components present in the oil with the use of a mineral adsorbent agent. The clarification step involves a large number of factors that must be optimized because they directly impact on numerous response parameters of the procedure. In order to this optimization the present study proposed the analyse the soybean oil clarification in a pilot plant with the use of two different filter auxiliary in order to identify the significant effects of the factors on the responses variables and in order to obtain mathematical models that can determine optimal points for operation of the clarification process. A central composite planning with four process factors (temperature, adsorbent concentration, filter auxiliary concentration and time) and three responses (chlorophyll, Lovibond yellow and Lovibond red) was performed, which were considered important for the clarification step. Three experimental points were added to the experimental design to estimate the experimental error. The experiments were carried out for two different types of filtering auxiliaries, one mineral and the other cellulosic. The effects of each parameter adopted on each response variable for each filter auxiliary studied were quantified allowing the determination of the significance of each parameter. The methodology of the desirability function was applied to determine the optimal parameters of operation in the clarification stage by weighing each response variable in individual occurrence desires and then calculating the overall desirability of the responses. The non- parametric Mann-Whitney test was applied to verify if there was any difference in the results obtained between the two filter auxiliaries. By the obtained results it was possible to determine graphical regions where the statistically significant parameters have greater effect on the studied variable. The desirability function resulted in the optimum overall desirability equal to 1 for the results obtained with the mineral filter auxiliary using 2% adsorbent concentration, 0.5% filter auxiliary concentration, 65 minutes of process at 140 ° C and 0.90901 for the results obtained for the cellulosic filter auxiliary using 2.625% adsorbent concentration, 0.1% filter auxiliary concentration, 35 minutes of process at 90° C. The Mann-Whitney test between the results obtained for each filter auxiliary studied demostred that for the variable chlorophyll there is no significant difference between the two filter auxiliaries, but for the variables yellow and red Lovibond, the are significant difference. By the analysis of the results of the Mann-Whitney test, it was verified that the results obtained for the mineral filter auxiliary was more efficient for the reduction of the studied variables variable. The planning of experiments employed provided statistically significant and coherent answers, being this a great tool of decision making. For the reduction of the response variables studied it is observed by the results that the mineral filter aid is more efficient. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3773 |
| Aparece nas coleções: | CM - Programa de Pós-Graduação em Inovações Tecnológicas |
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