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Extração de Óleos e Gorduras Objetivo: Separa o óleo ou gordura da matéria bruta de sua fonte, obtendo um produto isento de impurezas Etapas de pré-processamento (desde armazenamento até tratamentos físico na matéria-prima) contribuem para um maior rendimento e obtenção de um produto com maior qualidade. 1 - Pré-limpeza e Armazenamento Realizada por máquinas especiais dotadas de peneiras vibratórias. Na matéria-prima recebida são avaliados: - teor de umidade; - quantidade de material estranho; - incidência de grãos quebrados. • A limpeza das sementes visa à retirada de impurezas como pedras, ramos, gravetos, folhas, terra e areia. • Diminui o risco de deterioração do material e evita o uso inadequado do espaço útil do silo. 2 - Armazenamento - silos horizontais-Muskogee (sistema de ventilação forçada) – amendoim, algodão - silos verticais (transilagem) – soja (escoa) As condições refletem diretamente no rendimento e qualidade do óleo extraído. Reações químicas envolvidas na respiração celular são influenciadas pela Umidade e Temperatura. Além disso, a U e T também influenciam no desenvolvimento de microrganismos. Secagem: sob baixas temperaturas e umidades A secagem é efetuada em secadores verticais onde os grãos descem em contracorrente sobre esteiras inclinadas, com ar quente introduzido pela parte inferior. A capacidade dos secadores varia de 10 a 40 t/h e a temperatura máxima recomendada para o ar é de 80°C. Más condições, podem ocorrer: - Aquecimento: pode chegar até a carbonização da semente; - Aumento da acidez; - Escurecimento do óleo: difícil refinação e clarificação; - Alterações sensoriais. 3- Descorticação Quando as sementes oleaginosas estão envolvidas por uma camada de fibra como no caso do caroço de algodão, coco da Bahia e coco babaçu, são submetidas a um processo de retirada dessa fibra. • Rolos estriados horizontais girando com velocidades diferentes e em sentidos contrários. 4 - Descascamento As cascas são quebradas por batedores ou facas giratórias e são separadas nas peneiras vibratórias e insuflação de ar 5 - Trituração e Laminação A trituração e laminação visam facilitar a saída do óleo durante a prensagem ou extração por solvente, pela quebra dos tecidos e das células e pela redução das distâncias que o óleo e o solvente devem atravessar, pelo aumento da superfície de extração. Laminar as partículas: diminui a distância em que o solvente irá percorrer por difusão para remover o óleo. Devem ser feitas o mais rápido possível: devido ativação de enzimas (lipase e peroxidase); Equipamentos constituídos de rolos giratórios dispostos paralelamente 6 - Cozimento visa o rompimento das paredes das células para facilitar a saída do óleo. Equipamento: “cozinhador“ ou “chaleira“ Com quatro ou cinco bandejas sobrepostas com o uso de vapor direto ou vapor indireto e a temperaturas de 70 – 105ºC e tempos de residência da ordem de 20 – 30 minutos, resultando na obtenção de massa com umidade recomendável próxima de 11%. Com o aumento da umidade da massa e rompimento das paredes das células, consegue-se ainda: • Diminuir a viscosidade do óleo e sua tensão superficial, o que facilita a aglomeração das gotículas de óleo e sua subsequente extração; • Coagular e desnaturar parcialmente substâncias protéicas; • Inativar enzimas lipolíticas como lípases e lipoxigenases, o que diminuirá a produção de ácidos graxos livres; • Aumentar a permeabilidade das membranas celulares facilitando a liberação do óleo na massa; • Diminuir a afinidade do óleo com as partículas sólidas da semente. • Ajustar a umidade da massa, para permitir a formação posterior de flocos de resistência mecânica apropriada; • Reduzir a formação de finos e poeira na laminação posterior; • Completar a quebra das células já trituradas, por expansão; • Diminuir a tensão superficial das gotículas de óleo; • Destruir microrganismos como fungos; • Modificar constituintes indesejáveis, chamados antinutrientes (gossipol, hemaglutinina, saponinas, tioglucosinolatos e também o fator inibidor de tripsina, uma proteína). 7 - Extração do Óleo Bruto Sementes oleaginosas e outros materiais gordurosos com menores teores de óleo (< 20 – 25%) são diretamente submetidos à extração do óleo por solvente. • Os materiais com maiores teores de óleo (> 25%) são pré-prensados, obtendo-se tortas com 10 – 15% de óleo, que posteriormente é extraído por solvente (até 1% de óleo). As seguintes denominações são normalmente empregadas: • Torta: é o subproduto na extração do óleo por prensagem; • Farelo: é o subproduto na extração do óleo por solvente; • Solvente: líquido utilizado na extração; • Miscela: mistura do óleo extraído com o solvente orgânico 7.1 - Prensagem Mecânica Contínua • A prensagem mecânica sob alta pressão reduz o conteúdo de óleo na torta até 5%, o que dispensa a subsequente extração por solvente. • Num processo misto, a prensagem mecânica é utilizada para remoção parcial de óleo, seguida por extração com solvente. • é conduzida em prensas contínuas tipo parafuso, em que o eixo helicoidal gira num cesto composto por barras de aço, de seção retangular espaçadas por meio de lâminas cuja espessura varia de acordo com a semente. • O espaçamento das barras é regulado para permitir a saída do óleo e ao mesmo tempo agir como filtro para as partículas do resíduo de prensagem (torta). Prensa contínua tipo “Expeller” Azeite de oliva extra-virgem: • Primeira prensagem a frio • Baixo índice de acidez Azeite de oliva virgem: • Prensagem a frio adicional Azeite de oliva refinado: • Extraído quimicamente com solvente a altas temperaturas a partir da torta da 1ª prensagem a frio. 7.2 - Extração com Solvente Obtenção da matéria oleosa é feita por meio de solvente Compreende as seguintes etapas: I. Extração; II. Destilação da miscela: separação do solvente da mistura óleo/solvente; III. Dessolventização do farelo (recuperação do solvente do farelo) e tostagem; IV. Recuperação do solvente. consiste de dois processos distintos: Dissolução de uma camada de óleo ao redor das partículas das sementes (mais rápida e fácil) Difusão da mistura óleo solvente através da parede celular semipermeável (mais demorada) Assim, a velocidade de extração é rápida no início e decresce durante o processo Solvente mais utilizado: HEXANO Facilidade em dissolver o óleo sem agir sobre os outros componentes do grão e imiscibilidade em água, mas é altamente inflamável e alto custo • O solvente é aplicado sobre o material, ficando em contato até ser coletado por receptores de miscela (óleo + solvente); • As células ou esteiras permitem a saída do óleo, mas não das partículas da torta; • Geralmente o material é lavado em contracorrente, ou seja, a massa rica em óleo é lavada com miscela mais concentrada de óleo, e a massa mais próxima à saída (com menos óleo) é lavada com hexano puro. Destilação da miscela • A miscela que sai do extrator é filtrada para remoção de finos (partículas sólidas finamente divididas) e transferida para um destilador, que consegue remover cerca de 95% do solvente, à temperatura de 70 – 90C Dessolventização e Tostagem do Farelo A remoção de solvente residual e redução de fatores antinutricionais, tóxicos e substâncias de sabor indesejável é realizada através de tratamento térmico com vapor entre 85-115º C por cerca de 1h. • Equipamento: Dessolventizador (aparelho vertical que combina a evaporação do solvente com cocção úmida) • O solvente utilizado é recuperado e reinserido no processo. 8 – Refinação do óleo bruto Óleo bruto -> óleo comestível (exceção:azeite de oliva e de dendê) • Principais etapas:- 8.1 degomagem ou hidratação; - 8.2 neutralização ou desacidificação; - 8.3 branqueamento ou clarificação; - 8.4 desodorização. Finalidade: melhora de aparência, odor e sabor do óleo bruto, por meio da remoção dos seguintes componentes: - Substâncias coloidais, proteínas, fosfatídeos e produtos de sua decomposição; - Ácidos graxos livres, ácidos graxos oxidados, lactonas, acetais e polímeros; - Substâncias coloridas como clorofila, xantofila, carotenoides; - Substâncias voláteis como hidrocarbonetos, álcoois aldeídos, cetonas e ésteres de baixo peso molecular; - Substâncias inorgânicas como os sais de cálcio e de outro metais, silicatos, fosfatos, dentre outros minerais; e - Umidade. 8.1 Degomagem ou hidratação (outros métodos) De maneira contínua: injetando água ao óleo aquecido a 60 ºC. O tempo de hidratação é reduzido. Utilização de 0,1% a 0,4% de soluçao de ácido fosfórico 85%, misturado ao óleo bruto à 60 ºC - 65 ºC, seguido, às vezes, pela adição de 0,2% de terra diatomácea ou terra branqueadora. A separação das gomas se dá por filtração ou centrifugação. Degomagem com água: remove 70% a 80% dos fosfatídeos Tratamento com ácido fosfórico: remoção de 90% das gomas, mas a lecitina resultante é impura. 8.2 Neutralização Adição de solução aquosa de álcalis: hidróxido de sódio ou, carbonato de sódio Carbonato de sódio: reduz a saponificação do óleo neutro ao mínimo, mas afeta a eliminação dos fosfatídeos, corantes e outras impurezas. Por isso, sua aplicação diminuiu nos últimos anos. Eliminação de: ácidos graxos livres e “impurezas” (proteínas, ácidos graxos oxidados e produtos resultantes da decomposição de glicerídeos). Dois métodos: descontínuo e contínuo. Dois modos de aplicação da solução alcalina: adição da solução ao óleo (método mais usado), e a adição de óleo à solução aquosa (método contínuo “Zenith”) Óleo com baixa acidez: adição de solução aquosa e quente de hidróxido de sódio, ao óleo aquecido a 90 ºC - 95 ºC, sem agitá-lo. Oleos com acidez elevada: solução alcalina mais concentrada adicionada a temperatura ambiente, sob intensa agitação (facilita o contato entre as duas fases). Depois de 15 a 30 minutos, aquece-se a mistura à temperatura de 50 ºC a 70 ºC, para quebrar a emulsão, com velocidade do agitador reduzida. Em seguida, a mistura é deixada em repouso por algumas horas até a separação do sabão formado ou da chamada “borra”. Lavagem em água fervente -> Após a retirada da “borra” , o óleo é lavado de três a quatro vezes com água fervente, em porções de 10% a 20% em relação à quantidade de óleo, deixando a carga em repouso por cerca de 30 minutos a cada lavada. Neutralização pelo método “Zenith”: O óleo bruto aquecido a 95 ºC sobe, em forma de gotículas com 1 mm de diâmetro, através de uma coluna de solução alcalina diluída e pré- aquecida a 95 ºC. Elimina os traços dos sabões no óleo neutralizado, por meio da adição de ácido cítrico. Neste sistema, as perdas são mínimas, apesar do fato de a separação do óleo e da solução de sabões ser efetuada por força de gravidade, sem o uso de centrífugas. 8.3 Branqueamento (argila + areia -> filtro ) Adsorção dos pigmentos com terras clarificantes, ativadas ou naturais, misturadas, às vezes, com carvão ativado, em proporções que variam de 10:1 a 20:1 p/p Terras ativadas: quimicamente preparadas a partir de silicato de alumínio; Terras naturais: têm poder clarificante inferior, mas seu preço é mais baixo e retêm menos óleo. A ação das terras clarificantes é mais eficiente no meio anidro, portanto, a primeira etapa do branqueamento é a secagem 8.4 Desodorização • Última etapa da refinação do óleo de soja • Visa a remoção dos sabores e odores indesejáveis (aldeído, cetonas, álcoois). Durante essa etapa são removidos: Compostos desenvolvidos na armazenagem e processamento dos grãos e do próprio óleo, tais como, aldeídos, cetonas, ácidos graxos oxidados, produtos de decomposição de proteínas, carotenóides, esteróis, fosfatídeos e outros; Substâncias naturais presentes no óleo, tais como hidrocarbonetos insaturados e ácidos graxos de cadeia curta e média; e Ácidos graxos livres e peróxidos. Realizada por insuflação direta de vapor, a pressão absoluta de 2 mm Hg a 8 mm Hg e temperatura de 20 ºC a 25 ºC . • Sob estas condições há uma quase completa remoção dos, ácidos graxos livres residuais (pressão de vapor bem superior ao do ácido oleico ou esteárico) • O alto vácuo reduz o tempo do processo e o perigo de oxidação e hidrólise do óleo. • A desodorização é efetuada de maneira descontínua, semicontínua ou contínua. • Desodorizador descontínuo: tacho vertical com capacidade de seis a 15 mil litros, munido com dispositivo para insuflação de vapor direto. • O tempo de desodorização varia de seis horas a oito horas. • Num desodorizador contínuo, devido ao alto vácuo (de 2 mm a 6 mm) e temperatura de 240 ºC a 260 ºC, o tempo de desodorização é reduzido de uma hora e meia a duas horas e meia. Desodorizador semicontínuo do tipo Girdler: é o mais usado. • Em um corpo de aço comum, tem cinco ou mais bandejas de aço inoxidável. Nas primeiras bandejas, o óleo é pré-aquecido, nas intermediárias ele é aquecido à temperatura de 230 ºC a 240 ºC com insuflação de vapor direto e, na última, resfriado a 40 ºC - 45 ºC. • Resfriamento: O óleo permanece em cada bandeja durante cerca de meia hora, passando de uma para outra por controle automático. • Depois do resfriamento, o óleo é armazenado em tanques, preferencialmente de alumínio ou aço inoxidável, sob a atmosfera de um gás inerte, como nitrogênio.
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