aula9 Extração de óleos e gorduras

Prévia do material em texto

25/5/2011
1
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CAMPUS DE RIO PARANAÍBA
Óleos e Gorduras Óleos e Gorduras Óleos e Gorduras Óleos e Gorduras ––––
EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E 
GORDURASGORDURASGORDURASGORDURAS
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Óleos e gorduras são extraídos de fontes animais ou vegetais.
O processo mais primitivo para a obtenção desses produtos
consiste no aquecimento e hidratação da matéria-prima para
a coagulação de proteínas e carboidratos, o que provoca a
separação do óleo ou gordura derretidos. O processo ainda é
usado na produção artesanal em pequenas comunidades e
para a extração de óleos e gorduras de origem animal.
O segundo processo é o de extração por prensagem, que
consiste em "espremer" a matéria-prima para separar o óleo
ou gordura. Atualmente a prensagem é usada para a extração
materiais com altos teores de óleos ou gorduras ou com alto
teor de umidade.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
O processo mais moderno é o da extração por solvente. O
material a ser extraído é moído e misturado com um solvente.
O óleo se dissolve no solvente e a mistura de óleo e solvente
é separada do resíduo. Com a repetição do processo pode-se
chegar a teores de óleo residuais da ordem de 0,5 % no
material que sobra da extração (farelo). No final do processo,
a mistura de solvente e óleo é destilada para a separação do
óleo e a recuperação do solvente que é reutilizado para novas
extrações.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS DE ORIGEM ANIMAL
Óleos e gorduras de origem animal são obtidos a partir de
partes da carcaça dos animais separadas nos abatedouros. A
principal matéria prima é o tecido adiposo, mas também são
usados ossos, tecido nervoso ou qualquer outra parte com
teor de gordura suficiente para compensar os custos do
processamento.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
O material é picado e aquecido em tachos com ou sem água.
A temperatura deve ser deficiente para desnaturar as
proteínas, expulsando a gordura, porem deve ser evitado o
aquecimento excessivo que irá provocar a queima do material
e a formação de substâncias com cor e sabor desagradáveis e
de difícil remoção do produto final. O controle da
temperatura é essencial para a obtenção de produtos de boa
qualidade.
O processo é semelhante ao que ocorre quando se cozinha
um pedaço de carne gordurosa ou na preparação artesanal de
"torresmo". A gordura fundida é separada do resíduo por
decantação ou prensagem do material cozido.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Conforme o tipo de matéria-prima e os cuidados com o
processamento a gordura é usada para fins alimentícios ou
industriais. Geralmente gorduras usadas para fins alimentícios
passampor um processo de purificação ou "refinação".
O resíduo dessas extrações é usado na fabricação de rações
para animais ou adubos (farinhas de carne, osso, etc.).
25/5/2011
2
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS DE ORIGEM VEGETAL
Os óleos e gorduras de origem vegetal podem são extraídos
de grãos (óleos e gorduras) ou de frutas (azeites). De modo
geral, o processamento para a extração dos óleos e gorduras
é o mesmo para todas as matérias-primas. As diferenças na
preparação do material para extração são devidas às
diferenças de forma, tamanho, textura, umidade e estrutura
das diferentes fontes.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Recepção e armazenamento das matérias primas
Frutas (oliva, palma) devido ao elevado teor de umidade, são
processadas para extração imediatamente após a colheita
Grãos e sementes podem ser armazenados na época da safra
para serem processados durante o ano.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Nas fábricas de óleo, antes da recepção os grãos são
analisados para classificação. O pagamento aos produtores é
feito em função dessa classificação. As principais análises são:
- Defeitos e impurezas: grãos verdes, quebrados ou mofados,
material estranho como terra, pedras, gravetos e sementes
estranhas. Esse material pode prejudicar a qualidade do óleo
extraído e é descartado como perda de processo.
- Umidade: qualidade mais importante. O excesso de
umidade leva ao crescimento de fungos e à atividade
enzimática que podem prejudicar a qualidade do óleo
extraído. Secar os grãos custa caro e a água evaporada na
secagem é matéria prima jogada fora.
- Teor e qualidade do óleo: a qualidade do óleo é avaliada
com o Índice dePeróxidos e a determinação do teor de Ácidos
Graxos Livres.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Preparação para a extração
25/5/2011
3
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
É preciso remover as cascas dos grãos por que:
- As cascas contem pouco óleo e dificultam a extração por
absorveremparte do óleo extraído.
- São cobertas por ceras que prejudicam a qualidade do óleo
extraído.
- São abrasivas e provocam desgaste do equipamento de
extração.
- Tem alto teor de fibra e, portanto diminuem o teor de
proteínas do resíduo da extração.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Para o descascamento, os grãos passam por uma rápida etapa
de secagem com ar quente, seguida de um período de
armazenamento ("temperagem") para redistribuição da
umidade. Durante esse período, os cotilédones dos grãos
encolhem, deixando a casca solta. Os grãos "temperados"
passam por uma série de moinhos ondesão quebrados em
quatro a oito pedaços e em seguida por um sistema de
peneiras e ventiladores que separam as cascas dos pedaços
de grãos.
A remoção das cascas é parcial e às vezes opcional como, por
exemplo, no caso da soja que contem apenas 6-7 % de cascas,
mas é obrigatória para o girassol ou o algodão que contem 25
e 35 % de cascas respectivamente.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Nos grãos, o óleo é armazenado em células distribuídas nos
cotilédones, imersas em uma matriz de carboidratos,
proteínas e fibras. A laminação consiste na passagem dos
pedaços de cotilédone por moinhos de rolos lisos que
"esmagam" os pedaços de grãos transformando-os em
lâminas com a espessura de 0,1 a 0,2 milímetros. Além de
romper as paredes das células que contem óleo, a laminação
diminui o percurso do óleo até a superfície do pedaço de
grão, facilitando a extração.
Na preparação para a laminação, para evitar a quebra
excessiva, os pedaços de grãos são "condicionados", ou seja,
aquecidos (60-65 oC) e umedecidos (14-15 % de umidade)
para aumentar a plasticidade.
25/5/2011
4
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Materiais com menos de 30 % de óleo (soja, por exemplo)
seguem para a extração por solvente. Matérias primas
preparadas com 30 % ou mais de óleo (girassol, por exemplo)
seguem para a extração por prensagem.
Esta divisão de processos conforme o teor de óleo ocorre por
razões técnicas e práticas. De um lado, os equipamentos e
processos de extração por prensagem são mais simples e
baratos que os equipamentos e processos para a extração por
solvente. Por outro lado os processos de prensagem não
conseguem extrair totalmente o óleo dassementes. Mesmo
os melhores equipamentos ainda deixam de 5 a 6 % de óleo
residual nas "tortas" (resíduo da extração por prensagem) e
mesmo assim com grande consumo de energia, aquecimento
excessivo dos grãos e diminuição da capacidade de
processamento.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS- EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Além disso, a extração direta, com solventes, de materiais
com mais de 30 % de óleo provoca o "colapso" da estrutura
do grão, produzindo material de granulometria muito
pequena ("finos") que provoca entupimentos nas bombas de
solvente.
Por estas razões, na prática, materiais com mais de 25 % de
óleo passam por uma etapa de prensagem branda, reduzindo
teor de óleo para 15-20 % e o restante do óleo é extraído por
solvente.
Para extração do óleo de palma, os frutos são inicialmente
cozidos ("esterilizados") para a inativação de enzimas
lipolíticas e depois passam por moinhos que separam os
ramos dos frutos e desintegram as fibras. A extração é feita
somente por prensagem.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Extração por prensagem
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Antes da prensagem propriamente dita, os grãos laminandos
passam por mais uma etapa de preparação. A finalidade do
"cozimento" é completar o rompimento das células que
contem o óleo e coagular proteínas e carboidratos, liberando
o óleo para a extração. Alem disso, o tratamento térmico
inativa ou diminui a ação de algumas substâncias tóxicas ou
alergênicas existentes nos grãos.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
O equipamento para o cozimento consiste em uma série de
tachos, aquecidos, com pás para agitação, e colocados uns
sobre os outros de modo que o material passa do tacho
superior para o inferior por gravidade, depois de um
determinado tempo de residência. O número de tachos varia
conforme o tamanho do equipamento, mas o processo tem
três etapas:
- Aquecimento: com injeção de vapor direto no material e na
camisa do tacho. Leva a temperatura do material para 110-
120 oC e aumenta a umidade para 14-18 %.
- Cozimento: de quinze a trinta minutos na temperatura e
umidade do item anterior.
- Secagem - redução da umidade do material para 2-4 % .
25/5/2011
5
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
As prensas são equipamentos usados para espremer o
material que contem o óleo. Os equipamentos mais simples,
que trabalham por bateladas, são formados por um cesto de
paredes perfuradas onde se coloca o material a ser extraído,
geralmente envolto em um tecido que ajuda a reter a parte
não oleosa. O material é comprimido por um pistão e o óleo é
expelido através das malhas do tecido, escapando pelas
perfurações das paredes do cilindro.
O resíduo quando retirado da prensa tem a forma de um
"bolo", daí o nome de "torta" usado para o resíduo da
extração por prensagem.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Este tipo de equipamento ainda é
usado na produção do azeite de
oliva "extra virgem", ou "virgem"
depois de uma preparação que
consiste simplesmente no
esmagamento das azeitonas em
moinhos especiais. É também
usado nos processos artesanais
de extração de óleo. O
rendimento é baixo e as tortas
contem 10-15 % de óleo residual
dependendo da matéria-prima,
da preparação e do equipamento.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Nas prensas modernas, contínuas, o pistão é substituído por
uma rosca que empurra o material através do cilindro, como
em um "moedor de carne". Como o eixo da rosca é cônico, o
espaço anular diminui do início para o fim do cilindro. Desse
modo, o material que entra por uma extremidade é
comprimido, prensado contra a parede do cilindro à medida
que é empurrado para a frente extraindo o óleo. O resíduo da
extração sai pela extremidade do cilindro.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Os produtos da prensagem são a torta, gorda ou magra,
conforme o teor de óleo residual, e o "óleo bruto" ou "cru". A
torta magra, resultante da extração apenas por prensagem é
moída e usada na preparação de rações para animais - ou na
alimentação humana, dependendo da condição econômica
dos produtores ou da região onde é produzida. A torta gorda
é moída e segue para a extração por solvente. O óleo
bruto,junto com o óleo resultante da extração por solvente,
segue para a etapa de refinação.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Extração por solvente
25/5/2011
6
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
No processo de extração por solvente o material a ser
extraído é misturado com um solvente orgânico (Hexano).
Parte do óleo se dissolve no solvente e a mistura de óleo e
solvente é separada do resíduo. O processo é repetido várias
vezes até se extrair quase todo o óleo do material.
Nos equipamentos modernos, o processo é contínuo, em
contra-corrente. O material a ser extraído é arrastado por
uma esteira ou um conjunto de cestos de fundo perfurado.
No "final" da esteira, ou no último cesto, o material que já foi
parcialmente extraído, recebe solvente puro para extrair mais
óleo. A mistura de óleo e solvente ("miscela") resultante
dessa extração é escoada e usada para extrair mais óleo do
material que entra no extrator, no início da esteira ou no
primeiro cesto.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
No final, obtém-se de um lado do equipamento extrator,
miscela rica com 30-35 % de óleo. No outro extremo, obtém-
se farelo desengordurado, molhado com solvente (35- 40 %) e
aproximadamente 0,5 % de óleo residual.
A miscela é destilada para a recuperação do solvente e óleo
bruto. O óleo bruto resultante contêm, no máximo, 500 ppm
de solvente residual que é eliminado durante o processo de
refinação. O farelo é "dessolventizado" em destiladores
especiais. No caso da soja que não passa pela etapa de
"cozimento" durante a preparação, na dessolventização o
farelo recebe tratamento térmico mais intenso
("dessolventização-tostagem") para a inativação de fatores
antinutricionais.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Nas plantas mais modernas, o processo de extração por
solventes é precedido de uma etapa extra de preparação. A
extrusão ou expansão dos grãos laminados ou da torta gorda
proporciona ummaterial mais compacto para a extração, com
menos tendência a se desmanchar e formar partículas "finas",
mas com resistência mecânica e porosidade muito maior que
a dos flocos laminados.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
A extrusora ("expander") é um equipamento semelhante à
prensa contínua, mas sem as perfurações nas paredes do
cilindro. Enquanto é empurrado para frente, o material é
aquecido pela injeção de vapor direto e pelo atrito contra as
paredes do cilindro, aumentado a temperatura e a pressão.
Quando sai pela outra extremidade, o material passa de uma
região de alta pressão para outra de baixa pressão
(atmosfera). Isto provoca a rápida vaporização da água e a
expansão do vapor forma células que são fixadas pela
coagulação das proteínas e do amido. O resultado é um
material rijo porem poroso que facilita a penetração do
solvente e escoamento da miscela final.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
A maior parte do farelo desengordurado é usado para a
preparação de rações para animais. O óleo bruto, junto com o
óleo bruto obtido por prensagem, vai para a refinação.
25/5/2011
7
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Processos alternativos
Muitos solventes foram testados para a extração de óleos e
gorduras. Por questões de disponibilidade, preço, solubilidade
do óleo, facilidade para a destilação e baixa toxidez, o hexano,
mistura de isômeros do n-Hexano, fração do petróleo de
ponto deebulição na faixa de 60-63 oC é o solvente usado
industrialmente. Durante a guerra de 1940-45, os japoneses
usaram Etanol anidro como solvente com resultados
satisfatórios.
Durante acrise do petróleo da década de 1980, o etanol
voltou a ser cogitado como solvente na Europa e no Brasil.
Nos estados Unidos o iso-Propanol foi o álcool usado para os
testes. Os solventes produziram óleos e farelos de boa
qualidade, mas a queda do preço do petróleo impediu o
desenvolvimento pleno e o uso dos processos.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Alguns processos alternativos foram testados para a extração
de óleos em situações especiais. Na Rússia, por exemplo, foi
testada a extração de óleo de girassol e de amendoim por um
processo de "absorção seletiva", no qual a adição de água às
sementes moídas provocava a hidratação das proteínas e
carboidratos que "rejeitavam“ e expulsavam o óleo da massa
formada. O processo foi testado em escala piloto no Brasil na
década de 1980, mas rendimento da extração é baixo e a
conservação da torta é dificultada pela absorção da água.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
Métodos de extração em fase aquosa, nos quais a matéria-
prima é homogeneizada com água e o óleo separado por
centrifugação são usados em caso especiais, como na
extração de óleo de abacate. Na realidade esses métodos são
uma sofisticação dos métodos primitivos, sendo a decantação
substituída pela centrifugação. O uso de enzimas proteolíticas
e glicolíticas melhora o rendimento dos processos, mas o
rendimento é baixo e custo das enzimas é elevado.
O uso de solventes supercríticos foi apresentado como
alternativa de alta tencnologia para a extração de óleos e
gorduras, mas o processo é muito caro para ser usado na
preparação de produtos com preços tão baixos como óleos e
gorduras.
UFV/CRP –ÓLEOS E GORDURAS - EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS
O óleo da manteiga, conhecido no comércio internacional
como “butter oil” é preparado pelo aquecimento da manteiga
até a fusão completa. O óleo ou gordura é separado da fase
aquosa por decantação ou centrifugação. No Brasil o produto
obtido de forma artesanal é conhecido como “manteiga de
garrafa”. Na Índia é chamado de “Ghee” e é considerado um
produto medicinal.