Química Aplicada

QAP0001

Licenciatura em Química

Profa. Dra. Carla Dalmolin

carla.dalmolin@udesc.br

carla.dalmolin@gmail.com

Óleos e Gorduras

Óleos Vegetais e Derivados

Substâncias insolúveis em água formadas por ésteres de

ácidos graxos derivados da glicerina

Triglicerídeos

Forma sólida: gorduras

Forma líquida:

óleos: obtidos por prensagem, extração por solvente e

posteiror purificação

azeites: não utilizam processos de extração por

solvente

Triglicerídeos ou Triacilgliceróis

Produtos resultantes da esterificação entre o glicerol e ácidos graxos

Os óleos vegetais normalmente possuem 1 a 4 insaturações (líquidos a

temperatura ambiente) – “gorduras insaturadas”

Gorduras animais (banha, manteiga) contem mais ligações saturadas

(maior ponto de fusão, aparência de sólido)

Pertencem à família dos lipídeos

Características dos Triglicerídeos

Compostos essencialmente apolares, pois as regiões polares de seus

precursores desapareceram na formação das ligações do tipo éster.

Moléculas hidrofóbicas.

São insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, como o álcool,

benzina, éter e clorofórmio.

Podem ser hidrolisados, liberando com isso ácidos graxos e glicerol.

Quando esta hidrólise é feita em meio alcalino, formam-se sais de ácidos

graxos, os sabões: saponificação.

glic

ero

l

Ácido palmítico

Ácido oleico

Ácido alfa-linolênico

Fornecem sabor e suavidade na cocção de alimentos

Amaciam e amolecem os alimentos, permeando e enfraquecendo sua estrutura

Veículo de cocção

Permitem o aquecimento a temperaturas maiores que a ebulição da água

Formam membranas, demarcando células aquosas

Formadas nos organimos vivos como forma compacta e concentrada de

energia química

Abrigam o dobro de calorias presentes na mesma quantidade em massa de

açúcar ou amido

Características dos Triglicerídeos

Não apresentam ponto de fusão definido

Ponto de ebulição entre 260 – 400 oC

Devido ao tamanho das moléculas

As interações individualmente fracas das longas cadeias de carbono tem um

efeito cumulativo forte: é preciso muita energia térmica para afastas as moléculas

Ponto de fumaça: temperatura típica em que uma gordura começa a

produzir gases visíveis

Limita a temperatura em que a gordura pode ser usada para cocção

Depende do teor inicial de ácidos graxos livres

Óleos vegetais refinados e frescos: Tfumaça ~ 230 oC

Gorduras animais: Tfumaça ~ 190 oC

Depende também da presença de outras substâncias, como emulsificantes,

conservantes, proteínas, carboidratos, etc.

Características dos Triglicerídeos

Ácidos Graxos Ácidos carboxílicos, de cadeia longa, livres ou esterificados.

Saturados ou insaturados

Gorduras animais: cerca de 50% de insaturações e são sólidas a temperatura ambiente

Gorduras vegetais: cerca de 85% de insaturações e apresentam-se na forma de óleos líquidos na temperatura ambiente

Apresentam isomeria cis/trans

Ácidos Graxos

Gordura / Óleo Saturados Monoinsaturados Poli-insaturados

Manteiga 62 29 4

Óleo de coco 86 6 2

Azeite de dendê 49 37 9

Manteiga de cacau 60 35 2

Gordura Vegetal

Hidrogenada

31 51 14

Margarina 19 59 18

Óleo de soja 14 23 58

Azeite de oliva 13 74 8

Óleo de girassol 13 24 59

Óleo de canola 7 55 33

Gordura bovina 50 42 4

Gordura suína 40 45 11

Gordura de frango 30 45 21

Ácidos Essenciais

Ácidos graxos essenciais para o organismo humano

Produzidos a partir dos açúcares pelo próprio organismo (presentes em gorduras

animais)

palmítico, esteárico, oleico

Não são produzidos pelo organismo e devem ser consumidos através de outras

fontes (óleos vegetais, sementes e peixes). Podem ser adicionados à alguns

produtos alimentícios

ácido linoleico (ômega-6)

ácido linolênico (ômega-3)

Componentes Não Glicerídeos

Óleos e gorduras apresentam cerca de 2% a 5% de componentes não

glicerídeos

Após o refino, a maior parte destes componentes é removida

Afetam características do óleo (odor, sabor acentuado, cor, etc.)

Podem ser fosfolipídios, esteróis, hidrocarbonetos insolúveis, carotenóides,

lactonas, etc.

Exemplo de fosfolipídio: lecitina

Emulsificantes

Mono e diglicerídeos extraídos dos óleos vegetais podem atuar como

emulsificantes: propiciam a formação de misturas delicadas e cremosas de

gordura e água

Ex.: maionese

As moléculas apresentam uma cabeça hidrossolúvel e uma cauda

lipossolúvel

Ex.: Lecitina, presente no ovo ou extraída no refino do óleo de soja

Lecitina de Soja

Extração do Óleo de Soja

O Brasil é o segundo maior produtor mundial de óleo de soja

Processamento industrial similar para qualquer óleo vegetal

Limpeza e Armazenamento dos

Grãos

Remoção de impurezas provenientes da lavoura

Remoção de grãos imaturos

Controle da umidade crítica: 15% para soja

Baixa umidade: grãos secos com baixo rendimento

Alta umidade: proliferação de fungos, aumento da atividade biológica

Controle da temperatura

Limpeza

Descascamento

A casca das sementes oleaginosas contém menos de 1% de óleo

Remoção utilizando batedores ou facas girtórias

Armazenamento

Laminagem e Cozimento dos Grãos

Fragmentação dos grãos para facilitar o processo de extração

Rolos cilíndricos com lâminas finas que promovem o rompimento das células e o aumento

da área superficial para contato do solvente

Laminagem

Cozimento

Aumenta a fluidez do óleo e facilita o processo de extração por prensagem

Temperatura entre 75 – 85 oC

Inativação de enzimas naturais

Destruição de microorganismos

Insolubilização de fosfatídeos (emulsificantes naturais), facilitando o refino

Extração Mecânica

Prensagem dos grãos para retirada do óleo

Vantajoso apenas em sementes com alto teor de

óleo, pois cerca de 2,5 a 5% do óleo fica retido

na polpa

Prensa tipo Expeller

Extrusão das sementes laminadas

Também utilizada como extrator primário, antes

da extração por solvente

Extração com Solventes

A massa extrudada passa por diversos estágios onde há contato com o

solvente e o substrato que contem o óleo

Solventes apolares: hexano

Extração em contracorrente

Refino do Óleo Bruto

Refino: Tratamento de purificação destinado a remover ácidos graxos

livres, fosfatídeos e demais impurezas grosseiras

Clarificação: Redução da cor

Desodorização: Remoção de traços de constituintes que ocasionam odor

Degomagem

Neutralização

Clarificação

Desodorização

Degomagem

Retirada de impurezas solúveis no óleo anidro

fosfatídeos (leticina), proteínas, etc

Causam degradação do óleo, proliferação de fungos e bactérias

Realizada para evitar a precipitação destas substâncias durante a estocagem

Processo de hidratação para promover a precipitação das espécies

indesejadas

Instalação de tanques com sistemas de agitação e aquecimento

Separação por centrifugação

Aproveitamento dos subprodutos

Lecitina de soja (emulsificante industrial)

Degomagem com Água

Neutralização

Eliminação dos ácidos graxos livres

Tratamento com soda cáustica (NaOH): saponificação

R CO

OH+ NaOH R C

O

ONa+

+ H2O

Ácido oleico Sabão

Adiciona-se NaOH em excesso (0,2 a 0,5% de excesso em relação à acidez

total (expressa como ácido oleico)

O óleo neutralizado é submetido à lavagem com 10 – 20% de água

aquecida e separado por centrifugação

O sabão gerado é utilizado na fabricação de sabões comerciais ou na

produção de ácidos graxos após tratamento com ácido sulfúrico

Clarificação e Desodorização

Exigência do consumidor

Clarificação: tratamento com mistura de carvão ativado e terras ativadas

(silicatos de alumínio)

Desodorização: arraste de vapor (retirada de compostos menos voláteis

que os triglicerídeos) em atmosfera reduzida (2-8 mmHg)

Destilação dos compostos odoríferos em temperaturas abaixo da degradação do

óleo

Remoção de aldeídos, cetonas, álcoois e demais compostos formados pela

decomposição térmica.

Hidrogenação

Processo que consiste em hidrogenar as ligações duplas presentes na

cadeia carbônica dos triglicerídeos

Aumento da viscosidade

Aumento do ponto de fusão (solidificação da gordura)

Produção de sabão, gorduras comestíveis e industriais, aumento da

resistência à oxidação

Processo catalítico, com catalisador de Ni

Ni ou ligas de Ni com Al, Cu, Zr, finamente dividido suportado em materiais

porosos e inertes: terras diatomáceas

A hidrogenação pode ser total ou parcial

Ocorre antes do processo de desodorização

Fluxograma Completo

Farelo e Farinha de Soja

Subproduto da extração do óleo de soja

Empregado na ração animal

Tratamento térmico (tostagem)

50 – 51% de proteínas

Granulação característica

Integral: se obtida a partir dos grãos inteiros (sem a

extração do óleo)

Desengordurada: processamento após a obtenção

do farelo

Enriquecimento proteico de alimentos

Proteína texturizada de soja (PTS)

Farinha de soja

Proteína Texturizada de Soja (PTS)

Carne de soja

Produto desidratado, maior teor proteico que a carne, fácil

estocagem e conservação. Custo inferior ao da carne.

Utilização na indústria alimentícia

Salsichas, linguiças, mortadelas, almôndegas, patês,

hambúrgueres, molhos, massas, pães, etc.

Farinha de soja desengordurada

Hidratação

Extrusão

20 – 30% de água

Aditivos: sal,

condimentos,

corantes Desnaturação e expansão das proteínas

Evaporação da água

Biodiesel

Combustível renovável e biodegradável, obtido comumente a partir de óleos

ou gorduras

O nome biodiesel muitas vezes é confundido com a mistura diesel +

biodiesel

A designação correta para a mistura deve ser precedida pela letra B (do inglês

Blend).

Neste caso, a mistura de 2% de biodiesel ao diesel de petróleo é chamada de

B2 e assim sucessivamente, até o biodiesel puro, denominado B100.

Óleo ou Gordura

Transesterificação

Craqueamento

Produção de Biodiesel

Matérias Primas

Óleos ou Gorduras Álcool de cadeia curta Catalisador

Soja

Mamona

Canola

Palma

Amendoim

Óleo de cozinha reaproveitado

Sebos

Bovino

Suíno

Aves

Metanol

Etanol

Meio alcalino

KOH

Transesterificação

Álcool é adicionado em excesso devido à reversibilidade das reações

A glicerina é produzida como sub-produto e possui alto valor agregado

Craqueamento

Quebra das moléculas dos próprios óleos brutos por aquecimento a altas

temperaturas (superiores a 450°C) na ausência de ar ou oxigênio

Forma-se uma mistura de compostos com propriedades semelhantes às do

diesel de petróleo, e por isso, sendo chamado bio-óleo, um combustível que

possa ser utilizado em qualquer motor diesel.

O óleo é colocados em um craqueador de aço inoxidável e submetidos a

alta temperatura, na presença ou não de catalisadores.

Ocorre rompimento das moléculas de ácidos graxos e a liberação da glicerina

Alto custo para plantas de grande dimensão

Irregularidade da produção

Dificuldade de se obter regularidade de composição das matérisa primas,

Após o craqueamento, a mistura de hidrocarbonetos e alguns subprodutos e

resíduos é então separada por processo de destilação à pressão

atmosférica.

Utilização do Biodiesel

O biodiesel derivado de óleos vegetais apresenta algumas propriedades, como a viscosidade, fora dos padrões estabelecidos pelas agências reguladoras de combustíveis

A viscosidade do biodiesel derivado por transesterificação varia de acordo com o tipo de óleo utilizado.

O biodiesel só pode ser usado em motores de ciclo diesel quando adicionado ao diesel de petróleo até um limite de 20% em volume, a chamada mistura B20.

Diferentemente do craqueamento de frações de petróleo, o craqueamentode ácidos graxos leva à formação de moléculas de hidrocarbonetos de diferentes tamanhos e de gás carbônico (CO2) e água (H2O), devido a presença do grupo carboxila nos ácidos graxos.

Em algumas situações esse processo também é auxiliado por catalisadores para a quebra das ligações químicas, de modo a gerar moléculas ainda menores.

Links de Interesse

Embrapa – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

https://www.embrapa.br/soja

ABIOVE – Associação Brasileira das Indústrias de Óleos Vegetais

http://www.abiove.org.br

GranjaTec: fabricação de máquinas para a indústria de processamento de

oleoginosas

http://www.granjatec.com.br

Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel – Ministério de Minas e

Energia

http://www.mme.gov.br/programas/biodiesel

BiodieselBr

http://www.biodieselbr.com/