Extração de Óleo Vegetal

Prof. Barbosa - Tecnologia de Processos Industriais

EXTRAÇÃO DE ÓLEO VEGETAL


ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS SUSTENTÁVEIS NO PROCESSAMENTO DE

ÓLEOS VEGETAIS


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


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.


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.


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.


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 custoPalma: demanda de óleo rico em antioxidantes naturaisCanola: marketing (elevado teor de insaturados-oléico)


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.


QUALIDADEA 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.


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


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.


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.


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


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


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


INDUSTRIALIZAÇÃOVantagens 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;


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.


INDUSTRIALIZAÇÃOCozimento:

• 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.


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


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.


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.


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 ( óleo+solvente ) que sai do extrator é de 30% de óleo aproximadamente.

– A concentração de solvente no farelo é da ordem de 2%


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 desodorizaçãoEm 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.


REFINONeutralização: 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.


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.


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.


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.

Extração de Óleo Vegetal

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