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FACULDADE DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUIMICA LICENCIATURA EM ENGENHARIA QUIMICA IV Nível 2020 TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Electiva CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DO CAROÇO DE ABACATE E CANHÚ Discente: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Docente: Profo. Dro. Jose da Cruz Francisco, Engo Maputo, outubro de 2021 TEMA: CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DO CAROÇO DE ABACATE E CANHÚ (MARULA) Trabalho de pesquisa no âmbito da cadeira Tecnologias de Alimentos-Electiva do departamento de Engenharia Química, Faculdade de Engenharia da Universidade Eduardo Mondlane, que consiste na caracterização físico-químico do caroço de Abacate e Canhú e analise para agregação de valores nutricionais nos processos de produção de alimentos na base dos óleos de caroços de abacate e canhú. Discente: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Docente e supervisor: Profo. Dro. Jose da Cruz Francisco, Engo Maputo, outubro de 2021 Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 a Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva Índice Resumo .......................................................................................................... - 1 - 1. Introdução .................................................................................................... 1 1.1. Objectivos: ................................................................................................ 2 1.1.1. Geral .................................................................................................. 2 1.1.2. Específicos ......................................................................................... 2 2. Metodologia ................................................................................................. 2 3. Caracterização físico-química dos caroços de abacate e canhú. ................ 3 3.1. Caracterização físico-química dos caroços de abacate ........................... 3 3.2. Caracterização físico-química do caroço de canhú .................................. 3 4. Extração de óleo de caroço de Abacate e Canhú ........................................ 4 4.1. Extração pelo método de Prensagem dos óleos vegetais ..................... 5 4.2. Extração com solvente orgânico ........................................................... 6 4.3. Extração por Fluídos Supercríticos ....................................................... 6 5. Comparação balanceada dos valores nutricional dos óleos do caroço de abacate e canhú. ................................................................................................ 7 6. Conclusão .................................................................................................... 8 7. Bibliografias .................................................................................................... 9 Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 - 1 - Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva Resumo Em Moçambique, há muita produção de abacate e canhú ao ano. O abacate é vastamente produzido em quase toda região de Moçambique com maior enfoque na província de Manica devido ao clima naquela região. A polpa de abacate é usada para o consumo alimentar e fins industriais por sua vez são deixados de fora as cascas e os seus caroços. O caroço do abacate representa em média 25% do peso do fruto, e, por não ter aproveitamento adequado, forma junto com as cascas o resíduo quando a polpa é processada. E o canhú ou marula é um fruto duma árvore de tamanho mediano, originária do bioma das savanas da África oriental e um pouco por todo Moçambique. Em Marracuene (província de Maputo) tem sido usado para a produção de bebida tradicional denominado pelo nome do fruto, Canhú. Após o processo de extração, fica como resíduo a sua casca e as sementes possíveis de se aproveitar para extração de óleo uma vez que possui uma gama de vitaminas, proteínas e fibras de alto valor nutricional. Com o objetivo de se avaliar a possibilidade do aproveitamento dos caroços de abacates e do canhú descartados após o uso da polpa, fez-se uma revisão bibliográfica sobre a caracterização físico-química de seus caroços. A informação obtida mostrou a presença de substâncias de interesse nutricional no caroço do abacate e canhú, tais como açúcares, proteínas, pectina e fibras, sugerindo seu aproveitamento na composição de ração animal, desde que sejam removidas as substâncias fenólicas. Além disso, constata-se que o caroço do abacate tem um teor de lipídos de 1,94%, e em Canhú cerca de 2% de lipídos; o que sugere uma aplicação potencial para agregar valor ao caroço do Abacate e do Canhú, a extração de óleo, tanto para fins alimentícios quanto para fins cosméticos e farmacêuticos. Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 1 Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva 1. Introdução O abacate é um alimento consumido em todo mundo de diferentes formas: in natura, doces, conservas, dentre outros. Produzido em quase todo território nacional moçambicano especificamente na província de Manica devido ao clima favorável desta região. Veronezi e Jorge (2012) mostraram que o abacate é processado em grandes quantidades de seus frutos produzindo sucos naturais, doces em conservas, extratos e polpas, porém quase 25% do peso deles são constituídos de resíduos sólidos como cascas, folhas e caroços que utilizados contribuiriam para aumento de fontes viáveis de matéria-prima, para diminuir os custos operacionais das indústrias e desenvolver novos produtos alimentícios, agregando valores econômicos e nutricionais, visto que são fontes de proteínas, lipídios, fibras, substâncias funcionais, além de vitaminas e minerais. Verifica-se que em função da quantidade de resíduos que são gerados por essas matérias-primas é importante e necessário agregar valores a esses subprodutos atendendo a interesses socioeconómicos e ecológicos, com reflexos positivos para a qualidade de vida. A marula ou canhoeiro (Sclerocarya birrea) é uma árvore de tamanho mediano, originária do bioma das savanas da África oriental e um pouco por todo Moçambique. Em Marracuene tem sido usado pra produção de bebida tradicional denominado pelo nome do fruto, Canhú, também conhecida como ‘Ukanyu’. É a bebida tradicional mais consumida durante o mês de Fevereiro, em especial na primeria quinzena do mês, na festividade de Gwaza-Muthine. Os frutos são ovóides ou globosos com uma polpa suculenta, doce-acidulada e uma semente. São bastante conhecidos pelo seu uso no licor da marca Amarula, produzido através da fermentação de seu suco. Após o processo de extração fica como resíduo a sua casca e as sementes possível de aproveitar-se para extração de óleo uma vez que possui uma gama de vitaminas, proteínas e fibras de alto valor nutricional. Nos últimos anos, têm sido feitas pesquisas sobre o aproveitamento de resíduos, como cascas de frutas e legumes, gerados pela agroindústria para a produção de alimentos ou ingredientes, inclusive para serem incluídos na dieta humana. Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 2 Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva 1.1. Objectivos: 1.1.1. Geral Este trabalho tem como objectivo principal rever sobre as características físico- químicas dos caroços de abacate e de canhú e estudar mecanismo de extração do óleo de abacate e canhú. 1.1.2. Específicos Descrever as propriedades físico-químicas dos caroços de abacate e de canhú. Comparar os valores nutricionais dos óleos de caroço de abacate e canhú. Apresentar os métodos de extracção de óleos a partir doscaroços de abacate e canhú. 2. Metodologia O presente trabalho baseou-se nas pesquisas bibliográfica usando plataformas pesquisa disponíveis: internet, livros, revistas e artigos científicos. Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 3 Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva 3. Caracterização físico-química dos caroços de abacate e canhú. 3.1. Caracterização físico-química dos caroços de abacate O caroço de abacate é composto principalmente por compostos fenólicos como flavonoides, ácidos fenólicos, antocianinas, catequinas e as proantocianidinas. O caroço de abacate pode representar de 10 a 25% do peso bruto do fruto, dependendo da variedade que está sendo estudada. A semente in natura possui uma quantidade de oxigénio (48.4%) e carbono (44.6%) tendo ainda, em sua composição, hidrogénio (6.3%) e nitrogénio (0.7%). Além disso, a literatura também nos dá informação à respeito da composição das sementes: 97.2% do seu peso está relacionada aos compostos orgânicos já citados e os restantes (2.8%) corresponde, principalmente, a óxidos de silício e potássio. Quanto ao teor de proteínas (6,35%), embora pequeno, é extremamente comparável, pois supera o teor de proteínas da polpa em diversas variedades. Numa outra pesquisa feita pelo Nascimento e de Souza, afirma que a fibra alimentar da farinha de abacate apresenta 15,12% predominando a fibra insolúvel 11,55% ±0,05. Assim sendo, pode-se considerar que a farinha do caroço de abacate como fonte de fibra alimentar, uma vez que as percentagens em fibra superam os 3% de fibra alimentar estabelecida pela legislação de alguns países. A farinha do caroço de abacate apresenta um total de 63,8% de carbohidratos e também tem teor de fenóis cerca de 2.28% que para o consumo alimentar devem ser removidos pela extração com o hexano. 3.2. Caracterização físico-química do caroço de canhú A caracterização físico-química realizada para o óleo do caroço de canhú (marula) pelo tradicional prensado a frio (MaCld). A análise de composição dos óleos realizada com GC-MS,13C-NMR e 1HNMR. Pela análise pelo o óleo MaTrd mostra que tem do teor do ácido, 1,64 (± 0,10) 𝑚𝑔 𝑑𝑒 𝐾𝑂𝐻 𝑔⁄ , índice de saponificação de 186,61 (± 0,85) mg KOH/g, teor de iodo (Hanus), 66,96 (± 0,57), teor de peróxido, 0,186 (± 0,006) mequiv./kg, teor de anisidina, 0,0781(± 0,0341), densidade específica, 0,916 (± 0,001) e índice de refração, 1,4645 (± 0,001). Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 4 Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva O óleo MaCld tinha teor de ácido, 5,16 (± 0,057) mg KOH/g, índice de saponificação, 187,94 (± 0,55) mg KOH/g, teor de iodo (Hanus), 70,22(± 1,10), teor de peróxido, 0,122 (± 0,016) mequiv/kg, teor de anisidina, 0,0797 (± 0,0261), densidade específica, 0,914 (± 0,003) e índice de refração, 1,4645 (± 0,003). A análise de ácidos gordos de MaTrd e MaCld revelou a presença dos principais ácidos gordos, como palmítico (16,28% e 16,72%), esteárico (14,09% e 13,21%) e ácido oleico (66,56% e 67,33%), respetivamente. 4. Extração de óleo de caroço de Abacate e Canhú Os óleos vegetais são gorduras extraídas das plantas. Apesar de outras partes, como raízes, galhos e folhas, poderem ser utilizadas na obtenção do óleo vegetal, a extração se dá quase que exclusivamente a partir das sementes. Os óleos são formados por trigliceróis (que é a união de três ácidos gordos a uma molécula de glicerol) e, devido a essa natureza química apolar, são insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos. A diversidade de fontes de óleos vegetais leva a uma grande variabilidade dos percentuais de extração. As tecnologias usuais são as de extração por prensagem mecânica, com escalas e ordens de investimento menores, e de extração química, com escalas e investimentos maiores, que utilizam solventes para isso, já as mais avançadas realizam a extração utilizando fluido supercrítico e enzimas. Independentemente do processo de extração utilizado, o preparo da matéria-prima normalmente passa por algumas etapas iniciais antes da extração em si: limpeza, decorticação (que é a separação das cascas, se houver), trituração, laminação e cozimento. Do ponto de vista químico não há como selecionar a metodologia mais eficiente para a extração desses compostos que podem sofrer a influência de diversos fatores, como a natureza do vegetal, o solvente empregado na extração, o tamanho das partículas, o tempo e a temperatura de extração. Já sob o ponto de vista ambiental, a escolha se torna mais fácil. O método da prensagem é o mais natural, produz um óleo de maior qualidade e não gera resíduos tóxicos. http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0103-20032009000200005&script=sci_arttext Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 5 Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva O óleo bruto, extraído por meio de extração química com hexano e cetona (1:1), apresenta uma coloração verde intensa, porém, límpida, além de odor característico e sabor amargo. Já o óleo extraído somente com hexano solidifica-se, apresentando características de pomada, à temperatura ambiente. 4.1. Extração pelo método de Prensagem dos óleos vegetais A extração por prensagem é um processo muito utilizado atualmente para extração dos óleos vegetais em pequena escala, para atender demandas locais de cooperativas, pequenas produções, etc. As sementes ou amêndoas que apresentam de 30% a 50% de óleo podem ser submetidas à extração de óleo em prensas contínuas, chamadas de expeller, ou em prensas hidráulicas (processo descontínuo). Esse processo pode ser utilizado para materiais que apresentem baixa umidade (abaixo de 10%) e presença de material fibroso. As prensas contínuas são dotadas de uma rosca ou parafuso sem fim que esmaga o material, libertando o óleo. As prensas hidráulicas (prensagem descontínua) apresentam um cilindro perfurado onde se desloca um êmbolo que faz pressão na matéria-prima (que fica dentro de um saco de pano ou lona). Nesse processo, ocorre muito atrito interno que eleva a temperatura do material e do óleo e assim, o termo “prensagem a frio” não se aplica ou é muito difícil de ser atingido nestas condições. Mesmo que não se aqueça antes de prensar, o calor gerado é suficiente para aumentar a temperatura do equipamento, da torta (que é o material que sobra depois da prensagem) parcialmente desengordurada e do óleo. Na prensagem, a extração de óleo não é completa e a torta obtida pode apresentar um alto teor de óleo residual, o que poderá promover a rancificação do material, se armazenado por um longo tempo. Nesse caso, se a matéria-prima contém 50% de óleo, ao prensar 100 kg de material não se obterá 50 kg de óleo, mas uma quantidade menor de óleo e uma torta parcialmente desengordurada. A eficiência de extração depende do equipamento, das condições do processo e da matéria-prima. Assim, a prensagem de materiais com baixo teor de óleo pode não ser viável do ponto de vista econômico. Por outro lado, óleos com alto valor agregado, para uso em cosméticos, por exemplo, podem viabilizar o processo de extração de óleo por prensagem, nesta escala. Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 6 Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva O óleo obtido por prensagem é óleo bruto e, dependendo da matéria-prima utilizada, pode ser escuro e apresentar sedimentos. Como esses óleos não são refinados formam um precipitado escuro sob aquecimento. O sabor não será o mesmo dos óleos refinados e todos esses fatores podem levar à rejeição do produto. 4.2. Extração com solvente orgânico Na extração por solvente orgânico, os grãos são trituradospara facilitar a penetração em seu interior do solvente (hexano – derivado de petróleo, éter etílico, etanol, metanol, entre outros). Os óleos migram das sementes para o solvente por terem maior afinidade com este, e em seguida, é necessário realizar a recuperação do solvente, que pode ser reutilizado novamente no processo. É a mais comumente utilizada para retirar o óleo de sementes, com um inconveniente: a possibilidade de ocorrer a degradação térmica de muitos componentes benéficos, que são perdidos nesse processo, dependendo das condições utilizadas na extração convencional, além da necessidade de eliminação dos resíduos de solvente orgânico do óleo. Por isso, exige controle rigoroso de fatores como seleção do solvente utilizado, o tempo e a temperatura de extração, e o próprio processo de produção que, se não for bem conduzido, pode ocasionar vazamento desses solventes tóxicos, poluindo o ambiente e intoxicando as pessoas. A extração com solventes orgânicos pode ser eficiente para alguns casos, porém se torna agressiva ao ambiente devido aos produtos utilizados e resíduos gerados durante o uso de substâncias tóxicas, tais como os derivados de petróleo, por exemplo, que, por serem provenientes de fontes não renováveis, podem causar sérios danos ao ecossistema e também à saúde. 4.3. Extração por Fluídos Supercríticos Nos últimos anos o método de extração de óleos usando fluídos supercríticos vem ganhando muito espaço nos processos industriais. Isso porque ele apresenta uma grande vantagem em relação às outras técnicas uma vez que ele usa uma tecnologia https://www.ecycle.com.br/2988-petroleo Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 7 Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva atóxica, limpa e não residual que mantém a integridade quase que total da matéria- prima usada. O processo se baseia na ideia de usar gases que, em determinada temperatura e pressão, ficam em um estágio entre o líquido e o gasoso (tornando-se supercríticos) podendo agir como solventes de matéria-prima. O gás mais utilizado para estes processos é o CO2 supercrítico que, além de ser barato e abundante, apresenta uma densidade relativamente alta (como à de um líquido), baixa viscosidade e alto poder de penetração (característica predominante dos gases) o que lhe confere excelentes qualidades de penetração. Outro destaque fica por conta do fato de que, para obtê-lo, é preciso operar todo o sistema a uma temperatura de 31,04 ºC à uma pressão de 73,8 bar. Por causa disso, o método não oferece riscos de reações secundárias como oxidações, reduções, hidrólises e degradações química. 5. Comparação balanceada dos valores nutricional dos óleos do caroço de abacate e canhú. Desta feita, os dois óleos obtidos nos dois caroços de Abacate e Canhú faz-se a comparação dos seus micronutrientes aferida na tabela a seguir. gramas do ácido por grama de ácidos totais) Composição de Ácidos Gordos Oleo de abacate Oleo de canhú Ácido Mirístico (C14:0) 0.5 0.5 Ácido Palmítico (C16:0) 20.8-25 9.0-12.0 Ácido Palmitoleico (C16:1) 9-Apr 2 Ácido Esteárico (C18:0) 0.49-0.6 6.0-8.0 Ácido Oleico (C18:1) 42-51 70.0-78.0 Ácido Linoleico (C18:2) 12.17-48.77 4.0-7.0 Ácido Arachidico (C20:0) 0.8 1 Ácido Eicosenóico (C20:1) 0.7 1 Outros Parâmetros Teor de Ácido (mgKOH/g) 1.65 6 Teor de Fenóis totais (%) 2.28 -- Ácidos Gordos Livres (%) 1.68 3 Teor de Iodo (mg iodo/g) 42.66 70-80 Teor de Peroxido (meq/1000g) 3.3 4 Teor de Saponificação (mg KOH/g) 187.18 188-196 Peso especifico 0.93 0.91-0.92 Da tabela observa-se o óleo de Abacate apresenta maior Ácido linoleico que do óleo do Canhú e por sua vez a quantidade de Ácido oleico são respetivamente (42-51 e 70-78 do óleo de Abacate e do Canhú. Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 8 Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva 6. Conclusão Os caroços do abacate e canhú disponíveis nas diversas regiões de Moçambique tem uma composição química similar às composições médias de diversas variedades de abacate e mais enriquecidas que tem grande valor nutricional para o consumo alimentar. Pois constata-se que os caroços de abacate e de canhú contém teores de proteínas, óleos, açúcares, fibras, minerais, pectina, carboidratos e outras substâncias de interesse nutricional. Os caroços de Abacate e do canhú podem ser aproveitados para finalidades diversas, desde a indústria de alimentos, que pode aproveitar as proteínas, pectina, fibras e carboidratos para a elaboração de produtos alimentícios ou como complemento na ração animal, uma vez removidas as substâncias fenólicas, até a extração do óleo para fins alimentícios, medicinais ou cosméticos. Tais aplicações podem agregar valor ao caroço do abacate e do Canhú, extraindo dele produtos de grande interesse comercial e minimizando o impacto ambiental causado pelo processamento industrial do abacate. Caracterização Físico-Química Do Caroço De Abacate E Canhú - Electiva 2020 9 Autor: Pinifolo, Joaquim Inácio Joaquim Tecnologia de Alimentos-Electiva 7. Bibliografias CURTIS, B. & MANNHEIMER, C. Tree Atlas of Namibia, National Botanical Research Institute, Windhoek, páginas 674 -686, acessado do website da Tree Atlas: http://treeatlas.biodiversity.org.na/index.php em maio de 2021. NATIONAL BOTANICAL RESEARCH INSTITUTE (NBRI), Lipid oils: Marula, acessado do site da NBRI: http://www.nbri.org.na/sections/economic- botany/INP/sectors/Marula em maio de 2021. AMERICAN ASSOCIATION OF CEREAL CHEMISTS, Approved methods of the American Association of Cereal Chemists, edição 11, St. Paul, MN, USA, 1999. http://treeatlas.biodiversity.org.na/index.php http://www.nbri.org.na/sections/economic-botany/INP/sectors/Marula http://www.nbri.org.na/sections/economic-botany/INP/sectors/Marula