EXTRAÇÃO DE ÓLEO VEGETAL

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EXTRAÇÃO DE ÓLEO VEGETAL
Prof. Barbosa - Tecnologia de Processos Industriais
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ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS SUSTENTÁVEIS NO PROCESSAMENTO DE ÓLEOS VEGETAIS
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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 
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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. 
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·    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.
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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.
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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 custo
Palma: demanda de óleo rico em antioxidantes naturais
Canola: marketing (elevado teor de insaturados-oléico)
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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. 
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QUALIDADE
A 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.
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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	
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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.
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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.
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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
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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
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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
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INDUSTRIALIZAÇÃO
Vantagens da extrusão se comparado com a laminação
A densidade aumenta de 300 kg/m3 para 550 kg/m3da 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;
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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.
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INDUSTRIALIZAÇÃO
	Cozimento: 
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.
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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 
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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. 
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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.
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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%
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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 desodorização
	Em 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.
 
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REFINO
	Neutralização: 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.
 
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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. 
 
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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.
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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.
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