Loading...
Publication
Mechanical innovation for sustainable olive oil extraction: application of ultrasound and thermal integration
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 7.98 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
This work presents the design, modeling, and simulation of a continuous Ultrasonic Thermal Inline Reactor (UTIR) for sustainable extra virgin olive oil extraction. The proposed system integrates a double tube heat exchanger for rapid thermal preconditioning and an ultrasonic reactor for enhanced oil recovery and preservation of bioactive compounds. Analytical design calculations were performed to size the heat exchanger, and the CFD simulations (SolidWorks Flow Simulation) that validate the thermal performance are presented in the final section.
The system demonstrated stable operation with minimal energy loss. Compared to a traditional two phase mill, where malaxation requires about 45 minutes and the average extraction efficiency is 86.7%, the UTIR enables a continuous process with a reduced processing time of only 10–25 minutes by combining thermal and ultrasonic treatment inline. The integration of ultrasound increases extraction performance by up to +5.5 points, allowing yields of 92.2% and a final oil recovery of 25–27% instead of the typical 21%. the UTIR provides a continuous, and environmentally sustainable alternative to conventional batch malaxation, suitable for medium scale industrial operation and supporting modernization of the olive oil sector.
Esta dissertação apresenta o projeto, modelação e simulação de um Reator Térmico Ultrassónico em Linha Contínua (UTIR) concebido para melhorar a eficiência e a sustentabilidade do processo de extração de azeite virgem extra (EVOO). O sistema integra um permutador de calor de tubos concêntricos para o aquecimento rápido da pasta de azeitona e um reator ultrassónico que utiliza cavitação acústica para potenciar a libertação do azeite. A integração dos ultrassons aumentou a eficiência de extração em até 5.5 %permitindo rendimentos de 92,2% em comparação com os sistemas convencionais de duas fases. Enquanto a malaxagem tradicional apresenta um rendimento de cerca de 21%, o sistema UTIR pode alcançar 26–27% de rendimento, assegurando uma qualidade superior do azeite e um tempo de processamento reduzido. Foram realizadas análises analíticas e simulações CFD (SolidWorks Flow Simulation) para avaliar o desempenho térmico e hidráulico. Os resultados demonstraram um funcionamento estável, com temperaturas de saída de aproximadamente 58.5 ◦C para a água e 21.8 ◦C para a pasta. O sistema UTIR proposto oferece uma solução contínua e ambientalmente sustentável, ideal para lagares de média dimensão, promovendo a modernização e o desenvolvimento sustentável do setor oleícola.
Esta dissertação apresenta o projeto, modelação e simulação de um Reator Térmico Ultrassónico em Linha Contínua (UTIR) concebido para melhorar a eficiência e a sustentabilidade do processo de extração de azeite virgem extra (EVOO). O sistema integra um permutador de calor de tubos concêntricos para o aquecimento rápido da pasta de azeitona e um reator ultrassónico que utiliza cavitação acústica para potenciar a libertação do azeite. A integração dos ultrassons aumentou a eficiência de extração em até 5.5 %permitindo rendimentos de 92,2% em comparação com os sistemas convencionais de duas fases. Enquanto a malaxagem tradicional apresenta um rendimento de cerca de 21%, o sistema UTIR pode alcançar 26–27% de rendimento, assegurando uma qualidade superior do azeite e um tempo de processamento reduzido. Foram realizadas análises analíticas e simulações CFD (SolidWorks Flow Simulation) para avaliar o desempenho térmico e hidráulico. Os resultados demonstraram um funcionamento estável, com temperaturas de saída de aproximadamente 58.5 ◦C para a água e 21.8 ◦C para a pasta. O sistema UTIR proposto oferece uma solução contínua e ambientalmente sustentável, ideal para lagares de média dimensão, promovendo a modernização e o desenvolvimento sustentável do setor oleícola.
Description
Keywords
Olive oil extraction Ultrasound Heat exchanger CFD simulation Sustainable processing SolidWorks flow simulation Continuous reactor