Recuperação do aroma de café, benzaldeído, em coluna de adsorção utilizando carvão ativado

Abstract

Resumo: O consumo de cafés especiais, dentre eles o café solúvel, tem aumentado nos últimos anos. Entretanto, durante o processamento do café solúvel ocorrem perdas de compostos importantes relacionados ao aroma e sabor característicos do café. Estes compostos podem ser recuperados de uma solução aquosa e reincorporados ao produto final. Geralmente o processo de recuperação utiliza processos térmicos que, além de envolver altos gastos energéticos, podem causar degradações devido às altas temperaturas empregadas. Um processo alternativo que se apresenta promissor é a adsorção. Neste trabalho foi avaliado o processo de adsorção em leito fixo, utilizando carvão ativado (Carbomafra 119®) como adsorvente, para recuperar o benzaldeído presente em corrente aquosa. Alguns parâmetros operacionais foram avaliados, tais como a vazão de alimentação (3,92 - 11,79 mL min-1), altura do leito (3 - 9 cm), concentração inicial (91,95 - 444,91 mg L-1) e diâmetro interno da coluna (6,2 - 12,2 mm). Todos os experimentos em leito fixo foram conduzidos a 20 °C. O estudo em leito fixo mostrou que com aumento da vazão, a capacidade do leito, capacidade total e tempo de saturação diminuem. Efeito antagônico foi observado para o aumento da altura do leito. O aumento da concentração inicial provocou uma maior adsorção do aroma. O diâmetro interno foi avaliado de quatro formas distintas: i) mantendo vazão e massa de adsorvente constantes; ii) mantendo vazão e altura do leito constantes; iii) mantendo velocidade e massa de adsorvente constantes; iv) mantendo velocidade e altura do leito constantes. Resultados indicam que menores diâmetros apresentam melhor eficiência de recuperação. Os dados obtidos em leito fixo, nas variadas condições, foram descritos utilizando os modelos de Thomas, Yoon e Nelson, Clark, Yan e BDST. Os modelos de Yan e Yoon e Nelson foram os que apresentaram melhores predições dos dados. O modelo de Yoon e Nelson foi o que apresentou os menores desvios em relação aos dados experimentais obtidos. O modelo BDST foi utilizado para estudo de scale up, apresentando bons resultados.

Abstract: The consumption of specialty coffee in Brazil, including instant coffee, has increased in recent years due to rising incomes of the Brazilians. However, during the coffee processing may occur losses of important aroma and flavor compounds. These compounds can be recovered from aqueous solutions and reincorporated into the final product. Usually, this separation takes place through thermal processes, which besides involving high energy costs may cause degradation due to high temperatures used. An alternative process, which appears to be promising, is the adsorption. This work evaluated the adsorption process in fixed bed, using activated carbon (Carbomafra 119 ®) as adsorbent, to recover the benzaldehyde, present in aqueous stream. Some operational parameters were evaluated, such as feed flow rate (3,92 - 11,79 mL min-1), bed height (3 - 9 cm), inlet concentration (91,95 - 444,91 mg L-1) and the column inner diameter (6,2 - 12,2 mm). The fixed bed study shows that an increasing of the flow rate causes a decrease in the capacity of the bed, total capacity and saturation time. An antagonistic effect was observed for increasing the bed height. An increase in the inlet concentration causes higher adsorption of the aroma. The inner diameter was evaluated in four different ways: i) keeping constant flow rate and adsorbent mass; ii) keeping flow rate and bed height constant; iii) keeping fluid velocity and mass of adsorbent constant; iv) keeping fluid velocity and bed height constant; Results show that smaller diameters have better recovery efficiency. The data obtained in fixed bed experiments were described using the Thomas, Yoon and Nelson, Clark, Yan and BDST models. The Yan and Yoon and Nelson models showed the best predictions of the experimental data. The model of Yoon and Nelson was the one with the smallest deviations from the experimental data. The BDST model was used to study the scaling up of the process, showing good results.