EXTRA

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• EXTRAÇÃO DE ÓLEO VEGETAL

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ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS SUSTENTÁVEIS NO
PROCESSAMENTO DE ÓLEOS VEGETAIS
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Programa do Aulas

• 1- Introdução A indústrialização de óleos
  vegetais
• 2 - Oleaginosas e seus usos alimentos,
  cosméticos, fármacos e energia
• 3a- Caracterização química de óleos ácidos
  graxos e estabilidade
• 3b-Impactos ambientais extração de óleos
• 4 - Alternativas sustentáveis para extração de
  óleos e gorduras polpas e sementes
• 5a - Impactos ambientais refino de óleos vgetais
• 5b - Alternativas sustentáveis para refino de
  óleos e gorduras
• 6 - Seminários
• 7 -Tecnologia de membranas para refino de óleos e
  gorduras
• 8 - Extração sólido-líquido teoria e resultados
  de equilíbrio
• 9 - Modelagem extração sólido-líquido (19/05)
• 10- Prova

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INTRODUÇÃO

• A indústria de óleos vegetais ocupa um lugar
  estratégico no contexto da indústria alimentícia
•   elabora um produto para consumo final e é um
  insumo fundamental para a indústria de alimentos.
  Óleos, farelos e seus derivados são alimentos
  usados na alimentação humana por conterem
  proteínas de baixo custo e boa qualidade.
•   o mercado mundial de oleaginosas representa
  cerca de 36 do valor total gerado pelo comércio
  dos produtos agropecuários. A demanda por
  oleaginosas é determinada basicamente pela
  procura por produtos processados.

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•     há uma maior relevância dos óleos vegetais,
  em relação aos grãos, em termos de valor agregado
  pela importância no mercado mundial. Segundo o
  Departamento de Agricultura dos Estados Unidos,
  em 2004 a produção de óleos vegetais foi da ordem
  de 100 milhões de toneladas.
•    os óleos vegetais mais consumidos são soja,
  palma, colza (canola), girassol, amendoim,
  algodão e coco. Além desses, vale destacar os
  óleos de milho, oliva, gergelim, arroz e uva.

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• O Brasil ocupa a posição de maior produtor e
  consumidor da América Latina. A história dos
  óleos vegetais no Brasil foi marcada por épocas
  distintas
• Na fase pioneira dos anos 50 predominou o óleo de
  algodão.
• Óleo neutro com propriedades adequadas para
  industrialização.
• Desvantagem a presença do gossipol.
• No início da década de 60 predominou o uso do
  óleo de amendoim
• Óleo de aroma agradável.
• Desvantagem aflotoxina
• A partir de 1972 surgiu a cultura da soja
  inaugurando uma nova fase que iria marcar
  definitivamente a evolução dos agronegócios em
  oleaginosas.
• Em 2004 o Brasil produziu cerca de 63 milhões de
  tonelada de soja. A maior parte é direcionada
  para a industrialização do óleo.

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Produção mundial (em milhões de toneladas

• Óleo 2000 2006 (estimada)
• Soja (3 ao ano) 24,5 28.39
• Palma (4 ao ano) 21,7 26.41
• Canola (5 ao ano) 13,7 16.65
• Outros () 27,0
• girassol, algodão, amendoim, palmiste, coco
• Soja demanda de proteína de baixo custo
• Palma demanda de óleo rico em antioxidantes
  naturais
• Canola marketing (elevado teor de
  insaturados-oléico)

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ÓLEOS VEGETAIS DEFINIÇÃO

• Os azeites e óleos vegetais são constituídos
  predominantemente por ésteres de glicerol com 3
  ácidos orgânicos chamados ácidos graxos formando
  os triglicerídios.
• Os óleos são alimentos energéticos pois fornecem
  9,5 kcal/g quando metabolizado no organismo
  humano enquanto os carboidratos e proteínas cerca
  de 4 kcal/g.
• São fontes de vitaminas e de ácido linoleico
  (essencial ao homem e não metabolizado no
  organismo humano).     
• Azeite é o óleo vegetal que não é extraído por
  solventes químicos e não sofre o processo de
  refinação.
•      Azeites virgens são aqueles obtidos por
  prensagem a frio e não refinados.
•      Óleos. Os óleos são, em geral, obtidos por
  prensagem, extração com solventes e posterior
  purificação e refino.

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QUALIDADE

• A qualidade e digestibilidade dos azeites e óleos
  vegetais comestíveis é determinada pela qualidade
  e quantidade dos ácidos graxos insaturados e
  saturados que os compõem, sendo fundamental a
  presença do ácido linoléico em quantidades
  adequadas já que o organismo não pode
  sintetizá-lo.
• As porcentagens de ácidos graxos saturados e
  insaturados contidos nos óleos vegetais são
  variáveis de acordo com as condições climáticas,
  os solos, como também as variedades ou os
  híbridos das quais foram obtidos.

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Ácidos graxos mais comuns nos óleos vegetais

• Saturados Insaturados
•         Láurico 12 C Palmitoleico 15C (I)
•         Mirístico 14 C Oleico 18 C (I)
•         Palmítico 16 C Linoleico 18 C (II)
•         Márgarico 17 C Linolenico (18C) (III)
•         Esteárico 18 C

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Substâncias menores encontradas nos óleos brutos

• Fosfatídeos ou gomas principais componentes não
  glicerídeos do óleo - lecitinas
• Esteróis álcoois cristalinos neutros de alto
  ponto de fusão matéria insaponificável.
• Ceras alcoois monoídricos de longa cadeia de
  carbono conhecido como álcoois graxos
• Pigmentos carotenóides responsáveis pela
  coloração do óleo, amarelada tendendo para o
  vermelho. O mais importante é o beta-caroteno ou
  pró-vitamina A.
• Antioxidantes evita a oxidação do óleo
  (tocoferóis ou vitamina E). Em geral são
  eliminados na etapa de refino.

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Evolução dos métodos de extração

• Indústria caseira - milhares de anos A.C
• Prensas hidráulicas - início do século XIX
  aumento acentuado no rendimento de extração.
• Prensa contínua - fim do século XIX. Em 1904
  ANDERSON construiu o expeller que é até hoje
  utilizado para extrair óleos vegetais.
• Extração mista - prensagem da semente com
  expeller seguida por uma etapa de extração com
  solvente orgânico do óleo presente na torta.

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DADOS DA EXTRAÇÃO

• O solvente mais usado na indústria é hexano, um
  derivado do petróleo, que possibilita a extração
  da quase totalidade do óleo deixando um resíduo
  desengordurado denominado farelo. A recuperação
  do solvente é a etapa mais crucial no
  processamento de óleo comestível devido aos
  problemas de segurança, ambientais e econômicos.
  Resultados alcançados
• Dados da extração com HEXANO
•         Óleo residual na torta 1 a 2
•         Perda de solvente total 1 a 1,3
•         Consumo de vapor 170 kg/ton
•         Consumo de energia elétrica 18 a 20
  kwh/ton

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INDUSTRIALIZAÇÃO

• Pré-limpeza e classificação das sementes
• Decorticação retirada de fibras usando rolos ou
  discos estriados girando em sentidos opostos com
  velocidades diferentes ou despeliculamento por
  atrito, ou por impacto
• Separação das amêndoas usando peneiras
  vibratórias para eliminação das cascas
• Moagem (moinho de facas ou martelos) e laminação
  (rolos aquecidos a 60oC) ou Extrusão (expander)
  facilita a penetração do solvente na célula
• Cozimento

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INDUSTRIALIZAÇÃO

• Prensagem a frio ou a quente extração mecânica
  para obtenção do óleo bruto
• Filtração para remover tecidos vegetais e água
• Extração com solvente O processo contínuo com
  fluxo contra-corrente cruzado é o mais utilizado
  pois aumenta o rendimento de extração
• Destilação da micela separa o óleo do solvente
• Dessolventização do farelo remove o solvente

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INDUSTRIALIZAÇÃO

• Vantagens da extrusão se comparado com a
  laminação
• A densidade aumenta de 300 kg/m3 para 550 kg/m3
  da massa laminada
• a área de contato sólido líquido no extrator
  aumenta de 40 para 50 m2/m3), aumentando a taxa
  de percolação
• aumenta a eficiência nos primeiros estágios da
  extração, aumentando a concentração de óleo na
  miscela
• reduz em pelo menos 5 o consumo de solvente na
  saída do extrator e conseqüentemente menor
  consumo de vapor no dessolventizador

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INDUSTRIALIZAÇÃO

• Vantagens da extrusão se comparado com a
  laminação
• reduz a quantidade de solvente na torta
• reduz o consumo de energia
• aumenta a homogeneidade do produto
• reduz a quantidade de sólidos extraídos,
  facilitando a filtração do óleo promove um
  aumento na quantidade de fosfatídeos hidratáveis,
  facilitando a etapa de degomagem.

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INDUSTRIALIZAÇÃO

• Cozimento
• Esta etapa tem por objetivos desnaturar as
  proteínas promovendo a coalescência das gotículas
  de óleo tornar as membranas celulares, que
  envolvem o óleo, mais permeáveis diminuir a
  viscosidade e a tensão superficial do óleo
  facilitando sua remoção inativar as enzimas
  naturais (peroxidases) destruir microrganismos e
  insolubilizar os fosfatídeos, que são
  emulsificantes naturais, facilitando o refino do
  óleo
•      Prensagem a frio ou a quente
• A prensagem é geralmente efetuada em prensas
  contínuas do tipo expeller. Esta etapa é usada
  para remoção parcial do óleo. A torta que deixa a
  prensa é submetida ao processo de extração com
  solvente. O teor de óleo na torta pode ser cerca
  de 5, no caso de pressões elevadas.

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SOLVENTE  HEXANO

•  O hexano tem ponto de ebulição entre 60 e 80oC.
  Uma parte do óleo é removido por dissolução e
  outra parte por difusão do através da parede
  celular (etapa controladora do processo).
• Este solvente apresenta as seguintes vantagens
• grande afinidade com o óleo dissovendo-o,
• não interage com outras substâncias presentes no
  grão em alta concentração (proteína, amido,
  carboidratos),
• é imiscívem em água e
• tem baixo calor latente de ebulição
• Desvantagens
• alta inflamabilidade, alto custo e toxicidade

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RECUPERAÇÃO DO SOLVENTE

•          Destilação da miscela
• Em geral a destilação é conduzida em um sistema
  de evaporação de 3 estágios a 85ºC, 90ºC e 95ºC,
  trabalhando sob vácuo de 250mmHg. Os aumentos nas
  temperaturas de destilação se deve ao fato que a
  miscela vai se tornando mais pobre em solvente.
  Após a destilação o óleo obtido passa por um
  secador para que tenha sua umidade reduzida a
  0,8, e em seguida segue para a refinaria.
• O solvente evaporado na destilação segue para uma
  bateria de condensadores. Feita a condensação, o
  solvente sofre decantação para que se separe de
  possíveis impurezas (água) e em seguida é
  reaproveitado para novas extrações.

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RECUPERAÇÃO DO SOLVENTE

•          Dessolventização do farelo
• A torta saída do extrator, ainda umedecida pelo
  solvente, recebe o nome de farelo e têm menos de
  2 de óleo, o farelo é levado até um
  dessolventizador e tostador para que o solvente
  residual seja recuperado. Feito isso o farelo
  dessolventizado a uma temperatura de 90ºC é
  transportado até um resfriador que reduz essa
  temperatura para 10ºC acima da temperatura
  ambiente. O farelo dessolventizado e resfriado é
  encaminhado para o moinho onde sofrerá o
  balanceamento de proteínas.

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Dados do processo convencional

• Na extração por prensagem, a partir de
  oleaginosas ricas em lipídeos, se extrai cerca de
  60 do óleo.
• A extração de óleo por solvente constitui uma
  operação unitária de transferência de massa por
  contato sólido-líquido.
• O sistema de extração opera em contra corrente,
  fazendo com que o solvente puro encontre a torta
  mais pobre em óleo e vice-versa.
• A temperatura ideal para extração fica em torno
  de 55-65ºC, abaixo de 55ºC não há absorção
  perfeita do óleo e acima de 60ºC ocorre
  evaporação do solvente.
• A concentração de miscela ( óleosolvente ) que
  sai do extrator é de 30 de óleo aproximadamente.
  
• A concentração de solvente no farelo é da ordem
  de 2

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REFINO

• A refinação tem por objetivo separar dos azeites
  brutos as substâncias indesejáveis que possam
  afetar as propriedades organolépticas e a
  estabilidade do óleo
• pesticidas, gomas, ceras, resinas, ácidos graxos
  livres, peróxidos.
• Entretanto alguns componentes importantes com
  propriedades anti-oxidantes, são também
  eliminados.
• Degomagem consiste na remoção das gomas
  (fosfatídeos), ceras e substâncias coloidais.
  Estas substâncias causam escurecimento do óleo na
  etapa de desodorização
• Em geral a degomagem é feita por adição de 1 a
  3 de água ao óleo aquecido a 70oC, sob agitação
  por ca. de 30 minutos. O precipitado é removido
  por centrifugação.
•  

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REFINO

• Neutralização consiste na remoção dos ácidos
  graxos livres com NaOH.
• Nesta etapa remove-se fosfatídeos residuais (não
  hidratáveis) e corantes (clorofila,
  carotenóides).
• Os ácidos graxos livres reduzem o ponto de fumaça
  dos óleos, deixam o óleo sujeito a espumar.
• A neutralização requer uma agitação eficiente
  para promover o contato entre as fases.
• O óleo neutralizado é lavado com água quente para
  remoção de sabões e é submetido à centrifugação.
•  

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REFINO

• Branqueamento
• Efetuado com terras clarificantes (terra
  diatomácea). Remove o excesso de pigmentos,
  corantes em geral, resíduos de sabões,
  fosfatídeos e metais.
• A terra branqueadora é adicionada ao óleo seco a
  90oC sob vácuo. Após agitação, durante 30
  minutos, o óleo é filtrado no filtro prensa.
•  
• Desodorização
• Remoção de odores e sabores desagradáveis
  causados pelos peróxidos, ácidos graxos livres,
  pesticidas.
• A desodorização é efetuada por insuflação de
  vapor direto sob alto vácuo.
•  

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REFINO

• Winterização (Centrifugação ou filtração a
  frio)
• Remove cristais de estearinas, ceras, resinas.
  Comumente faz-se um resfriamento lento do óleo
  para formação de cristais.
• O refino remove além de impurezas, indesejáveis
  para consumo humano, algumas substâncias com
  propriedades funcionais tais como antioxidantes
  naturais e tocoferóis.

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REFINO FÍSICO

• Os óleos com acidez acima de 10 (arroz, palma),
  não devem ser neutralizados com álcali, por
  razões econômicas, devido a uma perda de óleo
  neutro. Neste caso a desacidificação pode ser
  feita por destilação dos ácidos graxos livres.
• Desacidificação se baseia na diferença entre o
  ponto de ebulição dos ácidos graxos livres e dos
  triglicerídios. Os ácidos graxos livres tem ponto
  de ebulição de pelo menos 100oC mais baixo que o
  dos triglicerídios correspondentes.