treinamento planta de biodiesel crown,

1. Princípios e otimização do
processo de
Branqueamento
Roberto Berbesi
Oil-Dri Corporation of America
roberto.berbesi@oildri.com
847-207-5029 USA

2. OBJETIVOS
• Princípios do Branqueamento:
– O que é o Branqueamento
– O que é a terra de branqueamento
– Como funciona a terra de branqueamento
• Otimização do Processo
– Como selecionar a melhor terra
– Como selecionar as condiçõs de operação
– Os diferentes processos de branqueamento

3. O que é o Branqueamento
Definição
Branqueamento é a interação física e
química de um adsorvente com uma
gordura ou óleo para melhorar sua
qualidade.
Porém…

4. Definição
• Devido a que o Branqueamento é um
processo intermediário, é necessário
entender o que acontece antes e
depois dele e enfocar-se na
qualidade final do óleo.

5. Definindo “Interação”
• Interação significa muitas reações
acontecendo ao mesmo tempo, algumas
delas melhorando a qualidade do óleo e
outras as deteriorando.
• Esta interação é afetada principalmente
pelas variáveis: temperatura, tempo de
contato, umidade do óleo, tipo de terra e
vácuo, entre outras.

6. Definindo “Qualidade”
Apesar de que tecnicamente Qualidade
tem um significado único, comercialmente
se a interpreta desde vários pontos de
vista ou se lhe dá prioridade a umas
variáveis sobre outras, sendo as mais
comuns:
-- Clorofila -- Cor (RB & RBD)
-- Fósforo -- Anisidina
-- Metais -- Peróxidos
-- Estabilidade Oxidativa

7. O Branqueamento reduz:
• Elementos que dão cor ao óleo
– Carotenos, Luteinas, Clorofilas
• Pró-oxidantes
– Traços de Metais, Peróxidos, Aldehidos,
Cetonas
• Sub-produtos de hidrólises
– Sabões
• Fosfolípides

8. Molécula de Clorofila

9. Moléculas de Caroteno e Luteina

10. O que é a terra de branqueamento
Matéria Prima

11. Matéria prima
Montmorillonita

12. Matéria prima
Atapulgita/Montmorillonita

13. Principais benefícios da Atapulgita
• Excelente Filtração
• Alta afinidade natural pela remoção de
metais.
• Menor incremento de AGL no
branqueamento.
• Remoção eficiente de clorofila, pró-oxidantes
e sabões.
• Qualidade e consistência de Produto.
• Processo de produção que protege o meio
ambiente.

14. Processo de Produção
Acido
Rochas Mat Prima
Triturador
Activação directa
Rochas Mat Prima
Triturador
Pre-Secador
Embalagem Reator
Agua de descarte
Secador/pulverizador
Processo de activação tradicional
Montmorillonita
Misturaador Slurry
Filtro
Secador/pulverizador
Embalagem
Processo de activação da Oil Dri
Montmorillonita/Atapulgita

15. Diferentes níveis de Ativação
• Terras de branqueamento naturais pH 6 - 8
– Preferidas para a produção de óleos orgânicos
– O menor incremento de AGL
– A menor fixação de cor
– O menor incremento de Delta K em azeite de
Oliva
– Diferente de terras neutras comuns
– Pode-se usar em Biodiesel

16. Terra natural
menor fixação de cor
ÓLEO DE PALMA
3.0
2.8
2.6
Neutra
Acida
"
¼2.4
5celda 2.2
2.0
COR 1.8
1.6
1.4
1.2
TEMPERATURA °C 90 105 120

17. Terra natural
menor ΔK em azeite de oliva
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Delta K
NC LAC HAC AAC
Dosagem 0.5 Dosagem 1.0 Dosagem 1.5

18. Diferentes níveis de Ativação
• Terras de superfície modificada
– Baixo nível ativação ácida pH 4 – 6
• Melhor para óleos baixos em clorofila como
soja, milho, girassol, sebo,etc.
• Menor incremento de AGL
– Alto nível de ativação ácida pH 2 – 4
• Melhor para óleos altos em clorofila como
soja, canola, linhaça.

19. alta ativação
melhor remoção de clorofila
395
138
81
62
44
130
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Supreme Pro-Active
Pure-Flo B80
Pure-Flo B81
Perform 4000
Perform 5000
Acid Activated
Chlorophyll ppb
Starting Oil: 10,213 PPB Chlorophyll
Conditions: 200g, 1% , 110°C, 50 mBar

20. Outros adsorventes
usados no branqueamento
• Sílicas Naturais
• Sílicas Gel
• Carvão ativado

21. Como trabalha a terra de
branqueamento?
Mecanismos do branqueamento
Adsorção
– Física Atração superficial
envolvendo forças de Van der
Waals
– Química Ligação química a superfície
via ligações iônicas ou
moleculares
– Encapsulamento molecular

22. Mecanismos do branqueamento
• Absorção
– Enchimento de poros intra-granulares
• Filtração
– Remoção física de sólidos em suspensão
• Catálisis
– A superficie da terra promove a destruição dos
peróxidos.

23. Mecanismos do branquemento
1. A molécula de pigmento se aproxima do cátion acídificado e se protoniza
2. O complexo resultante Cátion/Íon carbono se estabiliza mediante forças
Eletrostáticas.

24. Otimização do Branqueamento
Variáveis que afetam o processo de branqueamento
• Qualidade do óleo bruto
– Clorofila, P, Metais, IP, VA.
• Qualidade do refinado cáustico/degomado
• Nível de ativação da terra
– Natural, baixo ácido, alto ácido
• Condições de processo
– Temperatura, tempo de contato, vácuo,
umidade
• Natureza da base mineral da terra
– Atapulgita/montmorillonita

25. Conteúdo típico
de impurezas nos óleos vegetais
Component Type of Oil
Soybean Canola Palm
Free Fatty Acids 0.3 – 0.5% 0.3 – 1.0% 2 – 5%
Phosphatides (gum) 1.0 – 3.0% 0.05 – 3.5% 0.05 – 0.1%
Sterols/Triterpene Alcohols .04 – .07% .04 – 0.6% 0.1 – 0.2%
Tocopherols (Natural Antioxidants) 0.06 – 0.2% 0.06 – 0.1% 0.06 – 0.1%
Carotenoids (Red/Orange Pigments) 40 – 50 ppm 25 – 70 ppm 500 – 800 ppm
Chlorophyll/Pheophytins (Green Pigments) 1 – 2 ppm 5 – 30 ppm Trace
Peroxides (meqO2/Kg Oil) <10 <10 1 – 5
Metals
Iron 1 – 3 ppm 1 – 5 ppm 4 – 10 ppm
Copper 0.03 ppm 0 – 0.03 ppm 0.05 ppm

26. Efeito das impurezas
na qualidade do óleo
Impurezas Efectos en aceite desodorizado Efectos en aceites
hidrogenados
Carotenos Aceite rojo o naranja Ligero color
Clorofila Pro-oxidante, Aceite verdoso Aceite verdoso o grisoso
Jabones Sabor y estabilidad oxidativa Envenena catalizador >50 ppm
AGL Sabor y estabilidad oxidativa Afecta reactividad y
selectividad
Fosfolípidos Color, Sabor y estabilidad
oxidativa
Envenena el catalizador
Metales Sabor y estabilidad oxidativa Envenena el catalizador
Peróxidos Sabor y estabilidad oxidativa Ninguno conocido
Azufre Sabor y estabilidad oxidativa Envenena el catalizador

27. O branqueamento é um processo intermediário
Óleo Bruto
Super degomado
Refinação cáustica
Branqueamento
Refinação física
Branqueamento
Hidrogenação
Winterização
Interesterificação
Fracionamento
Envase
•Óleos
•Margarinas
•Manteigas
Desodorização Formulação
Degomado aquoso

28. Degomado
Refinação
Branqueio
Fracionamento
Desodorização
Sólidos suspensos
Fosfatídeos hidrataveis
AGL
Fosfátideos
Metais
Pigmentos
Produtos de Oxidação
Fosfatídeos
Pigmentos
Metais & sabões
Vitaminas
AGL
Produtos de Oxidação
Pigmentos
Triglicéridos sólidos
Ceras
Ésteres
Hidrocarbonetos
Resinas
Outros Voláteis
A eficiência dos processos
é interdependente

29. Escolha da terra de Branqueamento
• Defina e dê prioridade às variáveis
mas importantes de qualidade
– 1. Cor
– 2. Clorofila
– 3. Fósforo
– 4. AGL

30. Escolha da terra de Branqueamento
• Defina se a filtração é um gargalo
– Depende do tamaho de seu filtro versus o
fluxo de sua planta (250-350 Kg/hr/m2)
• Defina se seu óleo é Orgânico
– Terra natural é a melhor opção, é diferente da
terra neutra. Confirme com o fabricante da
terra
• Qualidade e consistência
• Suporte técnico

31. Nível de atividade Vs
variáveis de qualidade
• Clorofila: Terras de alta ativação ácida
• Cor RBD: Terras de baixa ativação ácida
• AGL: Natural, de baixa ativação, atapulgita
• P: Natural ou de ativação ácida
• Filtração: Em geral as terras com base de
atapulgite filtram melhor.Existem diferentes
DTP.
• Tipo de óleo: Orgânico – Terra Natural

32. Efeito do nível de ativação na
Qualidade do óleo
• Quanto maior seja o grau de ativação…
– Melhora a remoção de clorofila
– Melhora a remoção de aldeídos e cetonas
– Em alguns óleos melhora a cor RB
PORÉM
– Pode deteriorar a cor RBD
– Pode incrementar a velocidade das reações de
oxidação

33. Atividade Vs Filtração
• Em algumas plantas de branqueamento a
filtração pode ser chave
• Existem diferentes graus de DTP e por
consequência, diferentes resultados na
filtração
• Em geral quando se compara o mesmo
mineral, quanto mais fina é a terra, mais
atividade, porém menos filtrabilidade terá.
Existem exceções…
• O anterior não se aplica ao se comparar
diferentes minerais

34. Cor Vs nível de ativação
6
5
4
3
2
1
0
0.25 0.5 1 2.5
Dosagem
Neutral Adsorbent Surface Modified Adsorbent
Acid Activated Adsorbent A Acid Activated Adsorbent B
C
o
r
Start Oil 7.8

35. Remoção de contaminantes Vs nível
de ativação
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Total Contaminents
RSBO 2: Low Contaminants
Pure-Flo B80
Supreme Pro-Active
Perform 5000
PV
Fe,Ca,Mg
P
Chlorophyll
Color
Acid Activated
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Total Contaminents
RSBO 1: High Contaminants
Pure-Flo B80
Supreme Pro-Active
Perform 5000
Acid Activated

36. Cor RB em Palma RBD
Vs nível de Ativação
Clay Sample % Clay Color
Lab Red Yellow
Natural B80 0.5 3.2 38
1.0 2.7 32
1.5 2.4 28
2.0 2.2 26
Medium Activity ProActive 0.5 3.2 50
1.0 2.8 34
1.5 2.6 28
2.0 2.3 26
High Activity Perform 5000 0.5 3.1 40
1.0 2.8 32
1.5 2.4 28
2.0 2.2 26

37. Nível de ativação
Dados de planta -- Soja (110C; 30 min)
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Dose*10 Clorofila Cor RBD*10 PV*10
AEC
AAC

38. Nível de ativação
Dados de planta -- Girassol (1%BE; 90C; 30 min)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Cor RB*10 Cor RBD*10 Fósforo Sensorial
LAEC
LAAC
HAAC

39. Condições de Processo
Principais variáveis de processo
• Dose de terra
• Temperatura de branqueamento
• Tempo de contato
• Vácuo
• Umidade do óleo no branqueamento

40. Interação entre as condições de
processo e as variáveis de qualidade
• Clorofila (nível de ativação – dose de terra
– temperatura)
• Cor RB (dose de terra – temperatura –
tempo de contato)
• Cor RBD (dose de terra – temperatura –
tempo de contato)
• Fósforo e metais (dose de terra - umidade)
• Anisidina (nível de ativação – vácuo)

41. Otimização da dose de terra
• Escolha o principal parâmetro de qualidade
• Escolha o valor desejado e correto
• Defina o lugar adequado para amostragem
• Identifique as melhores condições de processo
• Esteja seguro de usar o método correto de
laboratório
• Use erro e ensaio
• Verifique toda variável de importância para você

42. Otimização da dose de terra
Hidrogenação de óleo de Canola
120
110
100
90
80
70
60
0 20 40 60 80 100
Tempo de Reacção (minutos)
Indice de Iodo
Pure-Flo Supreme 2% Pure-Flo Supreme 4%

43. Otimização da dose de terra
Defina o objetivo correto
Clorofila (ppb)
Indice de Iodo
Clorofila (ppb)
Indice de Iodo
1752
95
134
83
1467
69
115
69
49
85
74
69

44. Otimização da temperatura
de Branqueamento
• Temperatura: Quanto mais alta (max 125°C –
260°F)
– Melhora a remoção de clorofila
– Melhora a remoção de cor RB
– Pode melhorar a velocidade de filtração
PORÉM…
– Incrementa a velocidade das reações de
oxidação
– Pode aumentar a cor RBD

45. Temperatura de Banqueamento
Cor RB
ÓLEO DE PALMA
14.0
13.0
12.0
1"
CELDA 11.0
10.0
RB, 9.0
Neutra
COR 8.0
Acida
7.0
6.0
TEMPERATURA (°C) 90 105 120

46. Temperatura de Branqueamento
Cor RBD
ÓLEO DE PALMA
3.0
2.8
"
¼52.6
Neutra
CELDA 2.4
Acida
2.2
RB, 2.0
COR 1.8
1.6
1.4
1.2
TEMPERATURA °C 90 105 120

47. Temperatura de Branqueamento
Cor RB
5
4.5
4
COR RB, CELDA 5¼" B80C B81C
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
ÓLEO DE MILHO
95°C
115°C

48. Temperatura de Branqueamento
0.8
0.7
COR RBD, CELDA 5¼" B80C B81C
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
ÓLEO DE MILHO
95°C
115°C
Cor RBD

49. Temperatura de Branqueamento
Efeito na remoção de Clorofila
TEMP TIME RB RED FFA SOAP P CHLORO RBDRED
LAB
0.8 P5000 0.1 Silica 100 1800 7.5 0.05 0 0 220 2.1R/34Y
110 2100 7.1 0.048 -- -- 210
115 2300 8.2 0.054 0 -- 185
115 2400 8.4 0.054 0 -- 188
115 0200 8.5 0.05 -- -- 178 2.2R/46Y

50. Otimização do Tempo de Contato
Ótimo 20 – 30 minutos
• Teempo de Contato: Quanto mais longo (5
– 240 min)
– Melhora a cor RB
– Melhora ligeiramente a remoção de clorofila
PORÉM…
– Incrementa os sub-produtos de oxidação
– Pode deteriorar a cor RBD

51. Otimização do Tempo de Contacto
ÓLEO DE PALMA
13.0
12.5
12.0
11.5
11.0
10.5
10.0
9.5
9.0
8.5
8.0
30 60 120
TIEMPO (MINUTOS)
COR RB, CELDA 1“
Neutra
Acida
Cor RB

52. Otimização do Tempo de Contato
Cor RBD
ÓLEO DE PALMA
3.0
2.8
2.6
1"
2.4
CELDA 2.2
2.0
RBD, 1.8
COR 1.6
1.4
1.2
1.0
TIEMPO (MINUTOS) Neutra
Acida
30 60 120

53. Efeitos do Vácuo
• Vácuo muito forte (<50 mmHg) pode afetar
a eficiência d banqueio via uma rápida
evaporação da umidade no sistema.
• Vácuo muito fraco (>10mmHg) pode afetar
a oxidação, a secagem e potencialmente a
filtração.
• Um vácuo ótimo (50 - 100mmHg) é o
perfeito equilíbrio entre oxidação e
eficiência durante o branqueamento.

54. 3.2
2.8
2.4
2
1.6
1.2
0.8
0.4
Efeitos do Vácuo
Soja refinada
88 ｡100 ｡113 ｡120 ｡132 ｡143 ｡
Temp ｡C
Vácuo Atmosfé rico
Peroxid
e
Valu
e
s
Dose: 1%, Tempo: 30 min

55. Efeitos do Vácuo
Vácuo (In Hg) Clorofila (ppb)
26 48
29 61
Condições de branqueio-200 gramos óleo de soja
(clorofila=587 ppb, AOCS R/Y, 5¼”=8.3/70), 248°F, 30 minutos,
0.5% terra (p/p óleo) Proactive, em duplicidade.

56. Efeitos da umidade do óleo
• Umidad ótima (0.3%) melhorará a
remoção de clorofila e de fósforo.
• Muita umidade (>0.5%) pode afetar a
filtração e reduzir a eficiência do
branqueamento.
• Muito baixa umidade (<0.1%) pode
afetar a eficiência do branqueamento
via desidratação dos contaminantes.

57. Efeitos da umidade do óleo
Óleo de soja refinado
4.8
4.6
4.4
4.2
4
3.8
3.6
3.4
3.2
3
Low Med High Low Med High Low Med High
Contenido de agua
Color rojo
Clay A Clay B Clay C
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
Low Med High Low Med High Low Med High
Contenido de agua
Clorofila ppb
Clay A Clay B Clay C
Baixa = < 0.1%
Ótima = 0.2 – 0.4%
Alta = 0.5 % Água
Condições constantes:
115°C, 25” Hg, 1.5%, 45 min

58. Processos de branqueamento
• Branqueio batch
• Branqueio contínuo
• Branqueio com pré-tratamento
– Sílica/Terra filtração única
– Sílica/Terra filtração dupla
• Re-utilização da terra de branqueio

59. Branqueio contínuo
Soda Cáustica
Pré-tratamento
ácido
Lavagem Tanque
slurry
Branqueador
sob vácuo
Primaria Terra de
Misturador
Soapstock
Agua de
rejeito
branqueio
Filtro
Fechado
Terra gasta
Secador
sob vácuo

60. Branqueio Sílica/Terra – Filtração única
Primaria
Soapstock
Terra de
branquei
o
Secador sob vácuo
(0.10% umidade)
Tanque
slurry
Blrnqueador
sob vácuo
Filtro
Fechado
Terra gasta
Tanque
slurry
SELECT
Óleo
bruto

61. Branqueio Sílica/Terra – Filtração dupla
Óleo
bruto
Secador sob Vácuo
(0.10% umidade)
SELECT
Primaria
Tanque
slurry
Soapstock
Filtro
Fechado
Silica
gasta
Terra de
branquei
o
Branqueador
sob vácuo
Tanque
slurry
Filtro
Fechado
Terra
gasta

62. Reutilização da terra de branqueamento
Secador sob vácuo
Filtro Usado
Adição de
Terra fresca
Branqueador sob vácuo
Filtro de terra fresca
Tanque slurry

63. Resumo
• O branqueio é um complexo grupo de
reações simultâneas e não todas elas
estão melhorando a qualidade do óleo.
• É preciso entender como cada condição
de processo afeta cada variável de
qualidade e utilizar este conhecimento
para otimizar nosso processo.
• Cada sistema tem suas condições ótimas
únicas (Temp, Tempo, Tipo de terra,
umidade, etc).

64. Providing Purification Products
with Superior Technical Service
World Wide
MUITO OBRIGADO!!