Medidas Dielétricas de Plantas com Interesse em Extrações de Óleos Essenciais Assistidas por Micro-ondas.

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Orgânica

Autores

Taques Filho, E.G.R. (UFMT) ; Parizotto, C.A. (UFMT) ; Daal'oglio, E.L. (UFMT)

Resumo

Os óleos essenciais, OE, bem como as plantas, são utilizados para diversos tratamentos terapêuticos e também em diversos setores da indústria pelas suas propriedades aromáticas. No Brasil existe uma enorme biodiversidade vegetal e dentre essas inúmeras produtoras de óleos essenciais. Inúmeros métodos de extração para obtenção dos mesmos são utilizados pelo homem, e recentemente foram desenvolvidos alguns métodos assistidos por micro-ondas, em função da rapidez e de sua eficiência. Porém, na maioria usam fornos adaptados como cavidades multimodo para a propagação das micro-ondas. O conhecimento das propriedades dielétricas permite uma melhor compreensão da interação e assim estabelecer a construção e otimização dos reatores e de processos assistidos por micro-ondas com a extração de OE.

Palavras chaves

Micro-ondas; Propriedades Dielétricas; Óleos Essenciais

Introdução

Os OE são substâncias oriundas do metabolismo secundário de algumas espécies vegetais, apresentam baixos pontos de ebulição e por isso podem ser chamados de voláteis. Eles podem ser armazenados em qualquer parte das plantas e o seu teor e composição depende de alguns fatores externos que influenciam no metabolismo das plantas como, por exemplo, disponibilidade de água, época do ano, período e horário de coleta dos mesmos, entre outros. Alguns desses óleos essenciais possuem alto valor comercial, pois, são muito utilizados na indústria farmacêutica, de cosméticos e perfumaria, na medicina alternativa ou complementar no tratamento de várias doenças.(MONTES, BROSEGHINI, et al., 2009;FERREIRA, FERREIRA, et al., 2010). Para estabelecer o conhecimento acerca das micro-ondas, MO, precisa-se conhecer os parâmetros que então associados a essa tecnologia, tais parâmetros são denominados propriedades ou parâmetros dielétricos. Esses parâmetros surgem da interação das ondas eletromagnéticas, neste caso as MO, com o material em questão e indicam a resposta de um material frente ao campo elétrico oscilante, o quanto de energia eletromagnética é transformada em calor, qual a eficiência dessa conversão, qual é a profundidade que a onda penetra em determinado meio, entre outros. De posse desses fatores, visando os princípios da química verde, e a geração de tecnologia limpa, pode-se melhorar os processos existentes, como por exemplo na extração de OE, na produção de biocombustíveis ou qualquer outro processo, através da confecção de reatores mais específicos e otimizados que podem ser desenvolvidos a partir dos parâmetros dielétricos, reduzindo a perda de energia, e aumentando a eficiência. GUPTA & LEONG, 2007;KAPPE, et al.,2009;Clarke, et al., 2003; Parizotto, 2018; Vasconcelos, 2018.

Material e métodos

Equipamento: Analisador de Redes PNA – L Network Analayzer, Agilent® modelo N5230C, Figura 1. Sistema completo de determinação de propriedades dielétricas. (A) Analisador de redes, (B) Cabo coaxial, (C) condensador, (D) Recalibrador Eletrônico, (E) Cela Reacional, (F) Agitador Mecânico, (G) Cela de Calibração, (H) Termômetro, (I) Bomba auxiliar da cela reacional, (J) Banho termostático da cela reacional, (K) Banho termostático da cela de calibração, (L) Plataforma elevatória das celas. Materiais botânicos: Citronela (Cymbopogom nardus (L) Rendle ou Cymbopogom winterianus); Eucalipto (Eucalyptus sp); Matico (Piper aduncun); e Pimenta longa (Piper hispedinervum). Métodos: A obtenção de uma medida de ε’ e ε’’ é dividida em duas partes a calibração e a medida da amostra. Para a calibração do equipamento é realizada primeiramente no ar, seguida do curto circuito e fim com líquido de referência, por fim, secar a sonda com papel toalha. Finalizada a calibração, o equipamento encontra-se apto à realização das medidas de ε' e ε''. As alíquotas da planta foram pesadas e a quantidade de água foi adicionada (mantendo a proporção massa/volume), misturadas e homogeneizadas. Adiciona-se a mistura à cela de medida. A massa de planta utilizada foi o suficiente para completar a cela de medida, essa massa pode variar de acordo com as características individuais de cada planta. Ajusta-se a temperatura desejada, e depois da estabilização da temperatura, faz-se a medida. Após a realização da medida, deve-se lavar a sonda com detergente e água ultrapura, e secar com papel toalha. Para realização de uma nova medida, em uma temperatura diferente, deve-se ajustar a nova temperatura e repetir todo o processo.

Resultado e discussão

Foi realizada inicialmente medidas da água pura para dar confiabilidade as medidas realizadas. Assim foi realizada a comparação das medidas obtidas com os modelos teóricos obedecendo o modelo de Debye (Figura 2). Podemos analisar que correu um perfeito acoplamento com as curvas teóricas e práticas o que nos leva a crer na confiabilidade das medidas para realização das medidas das plantas utilizadas no trabalho. Das amostras utilizadas serão apresentados os resultados das medidas obtidas para uma das plantas utilizadas, citronela (mistura). Na Figura 3, estão apresentados os resultados das medidas, ε’ e ε’’, respectivamente, para a Citronela, e nas Figuras 4, os resultados das medidas, ε’ e ε’’, respectivamente, para a Citronela em proporção 1:1 com a água. Valores baixos nas propriedades dielétricas indicam que o material em questão é transparente. A água adicionada em um meio pouco permissivo faz com que a absorção da onda seja melhorada, assim como esperado os resultados de ε’ e ε’’ para a Citronela são bem baixos, a mesma quase não é permissiva, esta é transparente as micro-ondas, uma onda eletromagnética consegue penetrar bastante no meio sem que seja absorvida pela amostra. Com adição de água ao meio, 1:1, espera-se que os valores de ε’ e ε’’ aumentem uma vez que a água é um material que possui uma alta permissividade, e com a realização das medidas vimos que isso realmente ocorre, os valores de ε’ e ε’’ aumentam em relação ao material puro.

Analisador de Redes PNA – L Network Analayzer, Agilent® modelo N5230C e Curva teórica e prática para água segundo modelo de Debye à 25°C.


Medidas dielétricas da Citronela Pura e em Proporção 1:1 com água.

Conclusões

Os dados obtidos para todas as amostras utilizadas nesse trabalho agregam conhecimento a utilização das micro-ondas em processos químicos, como na extração de óleos essenciais, bem como, mostram o comportamento de diferentes plantas frente a exposição de uma onda eletromagnética e demonstra as influencias provocadas pela incidência da onda e pelas variações de água utilizadas. Além disso, o estudo dessas propriedades leva a contribuir e possibilitar a usinagem de reatores específicos para cada planta (e suas misturas).

Agradecimentos

Referências

CLARKE, Bob. E colaboradores A Guide to the Characterisation of Dielectric Materials at RF and Microwave Frequencies. National Physical Laboratory, The Institute of Measurement and Control, ISBN 0 904457 38 9, publicado em 2003;

FERREIRA, J. C. V. et al. Mato Grosso e Seus Municípios, 2010. Disponivel em: <http://www.mteseusmunicipios.com.br>. Acesso em: 24 Fevereiro 2015;

GUPTA, M., LEONG, E. W. W. (2007). Microwaves and Metals. Singapura: Wiley;

KAPPE, C. O., DALLINGER, D. and MURPHREE, S. S, Practical Microwave Synthesis for organic Chemists, Alemanha, Wiley, 2009;

MONTES, L. V. et al. Evidências Para o Uso do Óleo-Resina de Copaíba na Cicatrização de Ferida – Uma Revisão Sistemática. Natureza on line, v. 7, n. 2, p. 61-67, 2009. Disponivel em: <http://www.naturezaonline.com.br>. Acesso em: 08 dezembro 2011;

PARIZOTTO, Carlos Adriano. Desenvolvimento de protótipos de reatores para extração de óleos essenciais assistidos por micro-ondas (2,45GHz). Tese (doutorado) – Universidade Federal de Mato Grosso, Rede Bionorte, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia, Cuiabá, 2018;

VASCONCELOS, Leonardo Gomes de. Estudo das propriedades dielétricas em reações de hidrólise ácida do bagaço de cana-de-açúcar e seu uso na modelagem de reatores otimizados assistidos por micro-ondas. Tese (doutorado) – Universidade Federal de Mato Grosso, Rede Bionorte, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia, Cuiabá, 2018.