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Authors
Abstract(s)
The main objective of this work is to study the potential use of polyethylene glycol 400 (PEG400) as a mass separation agent in the fractionation of terpenes that compose several essential oils, including citrus oils. Both terpenes and their oxygenated derivatives (terpenoids) are common ingredients in fragrances, pharmaceuticals, food additives, polymers, biofuels and fine-chemical products. Though limited information exists on the application of PEGs for this purpose, these polymers are also already used in the cosmetics and pharmaceutical areas. To achieve this, the infinite dilution activity coefficients of 38 solutes (water, alkanes,
cycloalkanes, ketones, ethers, cyclic ethers, esters, alcohols, and 16 terpenes and terpenoids) were measured in polyethylene glycol 400 by inverse gas chromatography in the interval of 60°C to 120 °C. This technique is very useful and cost-effective to do a preliminary solvent screening, allowing the calculation of several separation parameters such as selectivities, capacities and solvent performance indices (Qij), which are key values to design a separation process. In general, alkanes, cycloalkanes, hydrocarbon terpenes and terpenoids presented the highest activity coefficients, with positive deviations to ideality. On the other hand, water and most alcohols with less than 4 carbon atoms presented activity coefficients lower than 1.
Among the binary mixtures of terpenes studied (limonene + carvone, limonene + linalool, menthone + menthol, borneol + camphor, -pinene + -pinene, α-pinene + limonene, and pcymene + limonene), satisfactory results were obtained only for the mixtures limonene + linalool and limonene + carvone, with Qij of 1.5 and 2.4, respectively. For the remaining ones, the low capacities of the solutes resulted in Qij lower than 1. As expected, the separation of mixtures containing two hydrocarbon terpenes is the most difficult. Nevertheless, for the mixtures -pinene/-pinene and p-cymene/limonene, satisfactory selectivities of 1.3 were obtained. Future studies with PEGs of different molecular weights or end chains may allow to modulate the polarity and improve the solubility of both terpenes and terpenoids in the solvent.
O principal objetivo deste trabalho é estudar a potencial utilização do polietilenoglicol 400 (PEG400) como agente de separação de massa no fracionamento de terpenos que compõem diversos óleos essenciais, incluindo óleos cítricos. Tanto os terpenos como os seus derivados oxigenados (terpenóides) são ingredientes comuns em fragrâncias, produtos farmacêuticos, aditivos alimentares, polímeros, biocombustíveis e produtos de química fina. Embora existam poucos estudos sobre a aplicação de PEG para este fim, estes polímeros também já são utilizados nas áreas cosmética e farmacêutica. Para este fim, os coeficientes de atividade a diluição infinita de 38 solutos (água, alcanos, cicloalcanos, cetonas, éteres, éteres cíclicos, ésteres, álcoois e 16 terpenos e terpenóides) foram medidos em PEG400 por cromatografia gasosa inversa no intervalo de 60 °C a 120 °C. Esta técnica é muito útil e eficiente para levar a cabo uma seleção preliminar de solventes, permitindo o cálculo de vários parâmetros de separação, tais como seletividades, capacidades e índices de desempenho de solventes (Qij), que são valores-chave para projetar um processo de separação. Em geral, alcanos, cicloalcanos, terpenos de hidrocarbonetos e terpenoides apresentaram os maiores coeficientes de atividade, com desvios positivos à idealidade. Por outro lado, a água e a maioria dos álcoois com menos de 4 átomos de carbono apresentaram coeficientes de atividade inferiores a 1. Entre as misturas binárias de terpenos estudadas (limoneno + carvona, limoneno + linalol, mentona + mentol, borneol + cânfora, -pineno + -pineno, α-pineno + limoneno e p-cimene + limoneno), foram obtidos resultados satisfatórios para as misturas limoneno/linalol e limoneno/carvona, com Qij de 1,5 e 2,4, respectivamente. Para os restantes, as baixas capacidades dos solutos resultaram em Qij inferiores a 1. Como esperado, a separação de misturas contendo dois terpenos de hidrocarbonetos é a mais desafiante. No entanto, para as misturas -pineno + -pineno e p-cimeno + limoneno, obtiveram-se valores de seletividade satisfatórios (1,3). Estudos futuros com PEGs de diferentes pesos moleculares ou cadeias terminais poderão permitir modular a polaridade e melhorar a solubilidade de terpenos e terpenoides no solvente.
O principal objetivo deste trabalho é estudar a potencial utilização do polietilenoglicol 400 (PEG400) como agente de separação de massa no fracionamento de terpenos que compõem diversos óleos essenciais, incluindo óleos cítricos. Tanto os terpenos como os seus derivados oxigenados (terpenóides) são ingredientes comuns em fragrâncias, produtos farmacêuticos, aditivos alimentares, polímeros, biocombustíveis e produtos de química fina. Embora existam poucos estudos sobre a aplicação de PEG para este fim, estes polímeros também já são utilizados nas áreas cosmética e farmacêutica. Para este fim, os coeficientes de atividade a diluição infinita de 38 solutos (água, alcanos, cicloalcanos, cetonas, éteres, éteres cíclicos, ésteres, álcoois e 16 terpenos e terpenóides) foram medidos em PEG400 por cromatografia gasosa inversa no intervalo de 60 °C a 120 °C. Esta técnica é muito útil e eficiente para levar a cabo uma seleção preliminar de solventes, permitindo o cálculo de vários parâmetros de separação, tais como seletividades, capacidades e índices de desempenho de solventes (Qij), que são valores-chave para projetar um processo de separação. Em geral, alcanos, cicloalcanos, terpenos de hidrocarbonetos e terpenoides apresentaram os maiores coeficientes de atividade, com desvios positivos à idealidade. Por outro lado, a água e a maioria dos álcoois com menos de 4 átomos de carbono apresentaram coeficientes de atividade inferiores a 1. Entre as misturas binárias de terpenos estudadas (limoneno + carvona, limoneno + linalol, mentona + mentol, borneol + cânfora, -pineno + -pineno, α-pineno + limoneno e p-cimene + limoneno), foram obtidos resultados satisfatórios para as misturas limoneno/linalol e limoneno/carvona, com Qij de 1,5 e 2,4, respectivamente. Para os restantes, as baixas capacidades dos solutos resultaram em Qij inferiores a 1. Como esperado, a separação de misturas contendo dois terpenos de hidrocarbonetos é a mais desafiante. No entanto, para as misturas -pineno + -pineno e p-cimeno + limoneno, obtiveram-se valores de seletividade satisfatórios (1,3). Estudos futuros com PEGs de diferentes pesos moleculares ou cadeias terminais poderão permitir modular a polaridade e melhorar a solubilidade de terpenos e terpenoides no solvente.
Description
Mestrado de dupla diplomação com University Dr Moulay Tahar Saida
Keywords
Ionic liquid Deterpenation Activity coefficients Inverse gas chromatography