Processos de produção de óleos e ceras

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Processos de produção Química Orgânica
Indústria de perfumes e aromatizantes
Objetivo: Extração de compostos orgânicos solúveis de uma matriz sólida (solo, alimentos, fibras).
Exemplos:
Hidrocarbonetos de carvão mineral
Alcaloides de plantas
Resíduo de pesticida em alimentos
Extração Sólido-Líquido
Características:
Recipiente fechado;
Temperatura ambiente;
Período prolongado (horas ou dias);
Agitação ocasional;
Sem renovação do líquido extrator;
Processo estático.
Desvantagens:
Lentidão no processo;
Não é possível a saturação do líquido extrator.
Maceração
Diversas variações conhecidas desta operação objetivam, essencialmente, o aumento da eficiência de extração, entre elas:
Maceração dinâmica: feita sob agitação mecânica constante;
Remaceração: quando a operação é repetida utilizando o mesmo material vegetal, renovando-se apenas o líquido extrator.
Maceração
Maceração
Este processo fica restrito quando se trabalha com:
substâncias ativas pouco solúveis, 
plantas com elevado índice de intumescimento,
possíveis proliferações microbianas.
Apesar dos inconvenientes, ainda é uma das técnicas extrativas mais usuais devido à simplicidade e custos reduzidos.
A prensagem e o método mais popular para eliminar o óleo das sementes oleaginosas. 
Utilizada para frutos úmidos, como a palma e oliva; 
Materiais de baixa umidade, como amêndoas com alto teor de óleo.
Prensagem
Normalmente são utilizadas prensas de alta pressão e são bastante flexíveis para operar com diferentes tipos de oleaginosas. 
Processo Misto: combinação do sistema de prensagem com o sistema de extração por solvente. 
Esse processo pode ser utilizado em larga escala e também ser adaptado para vários tipos de oleaginosas.
As prensas do tipo expeller são amplamente utilizadas.
Prensagem
PRENSA EXPELLER
Vantagens perante o tradicional método de extração por solvente:
A operação em uma prensa mecânica é simples, não exigindo mão-de-obra qualificada para seu manuseio; 
Sistema facilmente adaptável a diversos tipos de oleaginosas, bastando para isso alguns simples ajustes mecânicos;
Todo o processo de expulsão do óleo é contínuo e feito em um curto espaço de tempo;
Processo feito sem uso de produtos químicos e bem mais seguro, podendo ser instalado em pequenas propriedades rurais;
Permite o uso do subproduto da extração mecânica, torta rica em proteína, como adubo e ração animal.
Prensagem
Processo dinâmico;
Arrastamento do princípio ativo pela passagem contínua do líquido extrator;
Esgotamento da planta através do gotejamento lento do material;
Percolador pode ser de vidro ou de metal;
Compreende em uma etapa preliminar (umedecimento do sólido fora do percolador):
Umedece o sólido uniformemente
Facilita a passagem do solvente
Evita a formação de canais preferenciais
Percolação
Permanência, durante certo tempo, do material vegetal em água fervente, num recipiente tampado.
As partes vegetais devem ser contundidas, cortadas ou pulverizadas, a fim de que possam ser mais facilmente penetradas e extraídas pela água.
Uma infusão é a maneira adequada de preparar as partes aéreas das plantas, especialmente folhas e flores, para uso como medicamento ou como bebida revitalizante ou relaxante.
Infusão
A destilação é um processo de separação de misturas líquidas, baseado na diferença de composições dos constituintes nas fases líquida e vapor em equilíbrio, devido a diferença de volatilidade entre os componentes do líquido. 
Existem 3 formas de se expressar a hidrodestilação: 
destilação com agua, 
destilação a vapor,
destilação com vapor direto.
Hidrodestilação
Destilação com Água
O material a ser destilado entra em contato direto com a agua em ebulição.
Hidrodestilação
Destilação a Vapor
O material é introduzido em uma grade perfurada ou uma tela localizada a certa distância abaixo do destilador. 
O vapor saturado em ascensão passa continuamente pelo material. 
Hidrodestilação
Destilação com Vapor Direto
A água não é mantida no fundo do destilador; o vapor saturado ou superaquecido passa continuamente através da amostra e o processo é mantido, frequentemente em pressões mais elevadas do que a pressão atmosférica.
Hidrodestilação
Hidrodestilação
A extração por solvente e uma operação unitária simples e foi aplicada pela primeira vez em 1835 para extração de compostos de flores. 
Os componentes contidos em uma matriz sólida são extraídos dissolvendo-os em um solvente líquido. 
Este processo é conhecido como lixiviação ou extração sólido-líquido. 
Extração com Solventes Orgânicos
A solução obtida chamada de miscela (óleo + solvente) é removida do extrator e encaminhada para um evaporador para a remoção do solvente. 
Depois que o solvente é removido completamente, obtém-se um extrato concentrado. 
Atualmente, a seleção do solvente deve ser feita de acordo com a legislação que governa o uso do extrato, se para fins alimentícios, cosmético ou perfumaria, e também de acordo com as especificações do cliente, que podem ser mais restritivas do que a própria legislação. 
Extração com Solventes Orgânicos
A extrusão de solvente é a transferência de uma espécie de soluto de sua localização inicial para um solvente conhecido como solvente de extração.
O soluto pode ser um líquido ou um sólido na temperatura de operação, mas isto não tem importância já que inicialmente o soluto estará localizado em uma solução ou numa associação com um sólido.
O solvente selecionado influencia na composição do extrato (parâmetros diferentes de solubilidade), de sua qualidade sensorial e do rendimento da extração.
Extração com Solventes Orgânicos
Extração com Solventes Orgânicos
O etanol pode ser uma alternativa ao processo de extração, além de ser produzido através de fontes renováveis. 
A comparação das propriedades químicas permite verificar que o etanol oferece menores riscos operacionais do que o hexano, pois apresenta maiores temperaturas de inflamação e toxicidade mais baixa.
Extração com Solventes Orgânicos
Eficiência do etanol na extração do óleo de sementes de mamona comparando-a com a extração utilizando hexano:
- O etanol constitui uma alternativa na extração, pois o óleo da mamona é um óleo rico em ácido graxo ricinoleico, que e solúvel em álcool.
- A eficiência de extração do óleo usando Soxhlet com etanol foi de 53,8% e com hexano 45,5%.
Extração com Solventes Orgânicos
A obtenção de etanol a partir da cana de açúcar coloca o Brasil em uma posição privilegiada na eliminação do uso de derivados de petróleo no processamento de oleaginosas.
Além de ser obtido de fontes renováveis e não ser tóxico, o etanol independe do mercado internacional do petróleo.
Extração com Solventes Orgânicos
O solvente evapora e condensa sobre o material sólido. 
Quando o solvente condensado ultrapassa um certo volume, ele escoa de volta para o balão, onde é aquecido, e novamente evaporado. 
Os solutos são concentrados no balão
O solvente, quando entra em contato com a fase sólida, está quase puro, pois vem de uma destilação! 
Extração com Soxhlet
A extração com Soxhlet é um método contínuo, considerado um caso particular de lixiviação.
Ainda que seja um método muito utilizado na extração de compostos orgânicos, ele apresenta restrições ligadas ao elevado tempo de extração, que pode variar de 1 a 71 h.
Na maioria dos casos, o processo de extração não é seletivo e, basicamente, a temperatura de extração e a natureza do solvente determinam o poder de dissolução.
Extração com Soxhlet
Os óleos vegetais são tradicionalmente produzidos pela extração com solventes orgânicos (principalmente hexano). 
Limitações do Processo: eliminação do hexano após a extração e a eventual degradação térmica do óleo. 
Com isso, diversos autores têm proposto a substituição do processo tradicional pelo processo de extração com fluido supercrítico de óleos de sementes. 
Isso pode ser explicado pelos triglicerídeosserem facilmente solúveis em CO2 supercrítico a 40 °C e em altas pressões.
Extração com Fluido Supercrítico
Extração com Fluido Supercrítico
Definições de Extração com Fluido Supercrítico
Operação unitária em que são empregados solventes acima de seus pontos críticos para extraírem componentes solúveis de uma mistura. 
Solubilização de determinados compostos de uma matriz sólida ou líquida em um solvente em condições supercríticas.
Tem sido amplamente estudada em diversas áreas do conhecimento, tendo como destaque a sua utilização na extração de compostos de fontes naturais. 
Extração com Fluido Supercrítico
Vantagem da extração com fluido supercrítico:
Possibilidade de fácil recuperação do solvente supercrítico após o processo de extração, apenas pelo ajuste da pressão e/ou temperatura, podendo o mesmo ser continuamente reciclado. 
Isto elimina uma das etapas mais dispendiosas dos processos de extração convencionais que é a separação do produto extraído do solvente orgânico.
Extração com Fluido Supercrítico
O Fluido supercrítico
Um fluido nas condições supercríticas é aquele que se encontra acima de sua temperatura crítica (Tc) e pressão crítica (Pc), apresentando propriedades físico-químicas intermediarias entre o estado líquido e o estado gasoso. 
Diagrama de fases exemplificando a Tc e Pc do dióxido de carbono (CO2): 
Tc - é a temperatura mais alta na qual o gás pode ser convertido em líquido pelo aumento da pressão. 
Pc - é a pressão mais elevada, na qual o líquido pode ser convertido em gás pelo aumento da temperatura do líquido. 
Acima da pressão crítica, este gás não condensável é denominado fluido supercrítico.
Extração com Fluido Supercrítico
Extração com Fluido Supercrítico
Propriedades físicas e de transporte associadas aos diferentes estados do fluido:
Estas propriedades tornam altas as taxas de extração, uma vez que as altas densidades dos fluidos conferem grande poder de solvatação e os baixos valores de viscosidade combinados com altos valores de difusividade fornecem alto poder de penetração na matriz solida.
Extração com Fluido Supercrítico
As propriedades dos fluidos supercríticos são modificadas com a variação de temperatura e pressão. 
A seleção das condições de operação depende da especificidade dos componentes da matriz sólida a serem extraídos. 
Diversos fatores tais como tamanho da partícula, área superficial, porosidade e umidade podem afetar os resultados na extração.
Extração com Fluido Supercrítico
O processo de extração consiste do contato entre o fluido em estado supercrítico e o líquido ou o sólido em condições pré-estabelecidas de temperatura e de pressão. 
Na extração supercrítica: o solvente e normalmente, fornecido ao sistema através de cilindros de solvente liquefeito. 
Pressão de operação: pode ser obtida por uma bomba.
Temperatura de operação: por um trocador de calor. 
Extração com Fluido Supercrítico
Os componentes presentes na matriz do soluto são solubilizados pelo solvente no extrator e a mistura solvente-soluto é submetida a uma descompressão por uma válvula redutora de pressão. 
Em ambos os casos, a mistura passa a ser gás-soluto; o soluto é então recolhido no separador.
O gás proveniente do separador pode ser recirculado e para que isso aconteça faz-se necessário apenas que ele seja condensado previamente.
Prof. MSc. Roberto Márcio S. Santos
Extração com Fluido Supercrítico
Vantagens da EFSC
Baixas temperaturas de operação no processo - permitindo que compostos termicamente instáveis sejam separados.
Diferentemente do que ocorre nas técnicas convencionais, a extração acontece de forma quase instantânea, com os extratos sendo separados do solvente apenas por redução na pressão do sistema ou ajuste da temperatura.
O produto obtido é livre de resíduos químicos, o que, no caso de óleos vegetais, facilita a etapa de refino.
O processo ocorre na ausência de luz e de ar o que, juntamente com as baixas temperaturas operacionais, pode reduzir a incidência de degradação nas reações e preservar melhor as características originais da matéria-prima.
Extração com Fluido Supercrítico
Nos últimos anos, a extração com fluido supercrítico foi usada para obter óleos vegetais de sementes como amêndoa, palma, canola, oliva, entre outros.
A EFSC, apesar de apresentar diversas vantagens sobre os processos convencionais, possui um dos maiores problemas concernente à sua implantação industrial, que está no alto custo do investimento, causado pela:
necessidade de se utilizar equipamentos especiais que suportem altas pressões, 
necessidade de se reciclar o solvente.
Por outro lado, o custo de operação é usualmente inferior.
Extração com Fluido Supercrítico
Matéria-Prima:
A oliveira é uma árvore típica da costa mediterrânea e exige uma grande luminosidade e um clima caracterizado por invernos suaves, outonos ou primaveras chuvosas e verões secos e quentes. 
Costuma dar frutos entre 5 e 10 anos de idade e não alcança seu pleno desenvolvimento antes dos 20 anos. Entre os 35 até os  100-150  anos encontra sua maturidade e plena produção. Depois disso envelhece e sua produtividade fica muito desigual de ano para ano. 
Fabricação de Azeite de Oliva
Fabricação de Azeite de Oliva
Conservação do azeite 
Para conseguir uma melhor conservação do azeite, este deve ser guardado em recipientes de vidro, de preferência escuros, ou em recipientes de aço inox. 
Deve estar num local fresco, sem luz (a incidência de luz catalisa a oxidação do azeite) e longe de produtos com cheiros intensos para evitar que os absorva.
Fabricação de Azeite de Oliva