Relatório 2 - Extração - editado

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EXPERIMENTO 2: EXTRAÇÃO* 
 
Letícia Maciel de Souza¹, Luciana Alberti¹, Nathana Barilli¹ 
¹Acadêmicas do curso de Engenharia Química CEO/UDESC 
 
O artigo utiliza a extração por fluido supercrítico (SFE) com dióxido de carbono como 
operação unitária envolvida no processo. O produto de interesse é o óleo de gerânio, um 
importante ingrediente na formulação de perfumes e cosméticos, extraído do gerânio rosa 
(Pelargonium sp.) uma planta cultivada em Portugal. 
A extração com fluidos supercríticos, em especial o dióxido de carbono, é uma 
tecnologia em ascensão, considerada segura e ecologicamente correta e, diferentemente dos 
solventes orgânicos, não deixa traços de contaminantes nos extratos. A técnica permite a 
produção de aromas e fragrâncias personalizadas, visto que a seletividade do fluido supercrítico 
pode ser ajustada pelas condições de operação. Contudo, é um processo caro devido aos altos 
custos de investimentos e precauções de segurança (trabalha com pressões elevadas). O 
emprego da extração supercrítica é vantajosa apenas quando o produto possui alto valor 
agregado. 
O óleo de gerânio é um extrato muito valioso para a indústria de perfumes e cosméticos. 
Ele pode ser utilizado como substituto floral do perfume de rosas, pois possui “um aroma 
rosado”. O autor escolheu este material pelo fato que “Portugal apresenta um grande potencial 
de exploração deste recurso natural, uma vez que a planta está bem adaptada ao clima e solo 
local”. 
● Projeto e construção de um novo equipamento SFE 
Neste trabalho, o autor utilizou uma nova configuração para o SFE, projetada e 
construída desde o início. O equipamento foi construído em aço inoxidável e projetado para 
trabalhar até 200 bar. O controle do processo foi feito através de um painel de controle, onde 
estão montadas todas as válvulas e manômetros. O equipamento SFE é muito compacto (todo 
o conjunto cabe em uma bancada de trabalho de 1,50 m de largura), flexível e fácil de operar. 
A configuração do SFE foi dividida em quatro áreas em termos de pressão de operação, sendo 
estas descritas na tabela 1. 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1 - Configuração do SFE 
 
 Área 
Pressão de 
operação (bar) 
 
Descrição 
 
1 – Média pressão 
 
60 
CO2 99,9% foi fornecido ao sistema e refrigerado 
antes de entrar na bomba. 
2 – Alta pressão 80-200 O CO2 foi comprimido e aquecido a condições 
supercríticas e realizada a extração. 
3 – Média pressão 20-50 Primeira etapa de despressurização feita através da 
válvula de regulagem, VR1. 
4 – Baixa pressão 1-6 Segundo estágio de despressurização através da 
válvula de regulagem VR2. O extrato é recuperado 
do CO2 corrente. 
● Material vegetal 
As amostras consistiram em folhas verdes da planta de gerânio rosa Pelargonium sp. A 
planta foi colhida de Dezembro 2004/ Janeiro de 2005, no Norte de Portugal (clima úmido). 
Ela foi seca ao ar durante a noite, à temperatura ambiente (10–15°C), durante aproximadamente 
15 h. As folhas foram cortadas em pequenos pedaços de 5 a 20 mm. Para estudar o efeito do 
pré-tratamento da matriz, a planta foi congelada e então moída em partículas de tamanho 
pequeno de 1-5 mm. 
● Extração de fluido supercrítico 
O extrator foi preenchido com amostra da planta de gerânio, fechado e colocado no 
forno (a massa utilizada para cada extração foi de 122,5 g). O sistema foi pressurizado para a 
pressão definida de extração. A estabilidade da pressão e temperatura levou de 18 a 20 minutos. 
As condições operacionais usadas nos experimentos são mostradas na tabela 2. 
Tabela 2 - Condições operacionais 
Parâmetros variáveis 
 
Parâmetros constantes 
Tempo de extração (t):5, 15, 30, 60, 180 min T = 60°C, P = 100 bar 
Temperatura (t): 40, 80, 100 °C t = 120 min, P = 100 bar 
Pressão (p): 80, 160 bar t = 120 min, T = 60°C 
 
 
Pré tratamento: planta cortada (5-20mm), 
planta moída (1-5 MM) 
t = 120 min, T = 60°C, P = 100 bar 
Modo de operação: estático (15 min), dinâmico 
(15 min); 1,6 kg CO2/h 
T = 60°C, P = 100 bar 
Condições de referência: t = 120 min, T = 60°C, P= 100 bar, planta cortada e modo estático. 
 
Figura 1 - Layout de configuração de extração de fluido supercrítico (SFE). 
 
Fonte: GOMES, 2006. 
 Os experimentos foram realizados no modo estático, exceto por um experimento no 
modo dinâmico (com fluxo contínuo de CO2). No modo estático, após o extrator ser 
pressurizado e aquecido até as condições de operação desejadas, a amostra foi deixada em 
contato com o CO2 supercrítico por 120 min, fechando a válvula V3. No final do tempo de 
extração, a válvula V3 foi aberta e o extrato foi coletado. 
A recuperação do extrato foi feita através de um separador colocado após a VR2, em 
baixa pressão, depois duas etapas de despressurização. O separador foi disposto em um banho 
de resfriamento de gelo e sal (-10°C a -5°C) para facilitar na retenção do extrato. Como a massa 
obtida foi muito pequena, foi necessário usar uma armadilha de solvente (hexano) para 
recuperar o extrato final. 
Como amostra controle para composição dos extratos, foi obtido o óleo essencial por 
hidrodestilação, da mesma planta de gerânio utilizada nos experimentos de SFE. As condições 
 
 
de hidrodestilação foram: tempo de extração 2 h, 20 g de planta verde fresca e 600 mL de água 
desionizada). 
O método analitico empregado foi a caracterização de extratos SFE por GC / MS: A 
composição dos extratos foi determinada por GC / MS análise do absoluto obtido (extrato 
solúvel em etanol). Cromatografia gasosa GC / FID e GC / MS foram realizados em paralelo, 
usando um instrumento Varian CP-3800. A temperatura do forno foi programada isotérmica 
em 50 ° C por 5 min, então aumentada de 50 para 200 °C a 2 °C / min e no final mantida 
isotérmica por 40 min. Os injetores foram ajustados a 240 ° C, com uma proporção de divisão 
de 1/50 para FID e 1/200 para MS. O detector FID foi mantido em 250 ° C. O volume de 
amostra injetado foi de 1 μL. O gás de arraste foi o hélio He N60, a uma taxa de fluxo de 1 mL 
/ min. A composição foi expressa em valores percentuais calculados diretamente das áreas de 
pico do GC, em uma base sem solvente e sem aplicação de fatores de correção. 
Neste estudo avaliou-se o efeito dos parâmetros operacionais sobre o rendimento da 
extração e composição dos extratos. As variáveis estudadas foram o tempo de extração, 
pressão, temperatura, taxa de fluxo do solvente, pré-tratamento da planta, seu modo 
operacional e projeto do extrator. 
Entre as variáveis avaliadas, pressão e temperatura são as mais importantes, estas 
afetam a seletividade do fluido supercrítico, rendimento e taxa de extração, especialmente nas 
proximidades do ponto crítico. 
O extrato SFE, foi obtido nas condições operacionais de referência (60°C, 100 bar, 120 
min), o seu rendimento foi calculado como sendo a razão entre a massa de óleo essencial/ 
extrato obtido, pela massa de planta fresca que foi utilizada na extração. 
Os resultados obtidos para a extração com fluido supercrítico podem ser observados na 
figura 2, na qual temos a faixa de rendimentos de extração obtidos por hidrodestilação (HD), 
extração de solvente com hexano (SE) e extração de fluido supercrítico (SFE). É possível notar 
que os rendimentos são distintos para cada um dos métodos considerados. O método de 
hidrodestilação obteve o menor rendimento. Isto se deve por este método oferecer apenas a 
fração volátil constituída de óleo essencial, enquanto o método SE apresentou o maior 
rendimento devido o mesmo ter apresentado um extrato completo, no qual foram obtidos além 
do óleo, pigmentos e ceras. Por outro lado, a técnica realizada neste estudo, mostrou valores 
intermediários em relação às outras técnicas, mostrando-se mais seletivo em relação a extração 
de solvente com hexano, mas ainda tendo uma coextração de não solúveis. 
Comparando SFE nas condições operacionais de referência e hidrodestilação,além da 
diferença nos teores de linalol, foram encontradas pequenas diferenças na composição, exceto 
 
 
para o germacreno-D e componentes formato de geranil, cuja quantidade praticamente dobrou 
no extrato de SFE. Para a maioria dos componentes analisados a extração por fluido 
supercrítico superou os valores de HD, mostrando-se mais eficiente na extração de fragrâncias 
que a hidrodestilação. Considerando a técnica de extração por solvente, o extrato SFE era mais 
rico em componentes voláteis e terpenos de hidrocarbonetos do que o extrato de hexano. 
Conclui-se que o SFE também foi um método de extração mais eficiente quando comparado a 
extração com solvente. 
Para analisar a influência dos parâmetros na composição dos extratos SFE, quatro 
grupos de fragrâncias, principais tipos de componentes foram considerados. São eles: F1 - a 
fração mais volátil, constituída por óxido de rosa e isomentona. F2 - a fração característica, 
constituída por guaia-6,9-dieno e formato de citronelol. F3 - a fração com aroma de rosa, 
composta de citronelol e geraniol (fração de rodinol) e F4 - a fração de baixa volatilidade, com 
geranil tiglato e feniletil tiglato. Todas estas foram comparadas com o óleo essencial. Ainda 
falando da influência dos parâmetros utilizados, conclui-se que o tempo de extração não afetou 
significativamente a composição e o rendimento de SFE. Entretanto, a pressão afetou 
significativamente, como pode ser visto na tabela 4. Dobrando o valor de pressão, de 80 para 
160 bar o rendimento aumentou mais de 10 vezes. Os resultados mostram que apenas para os 
componentes mais voláteis, o aumento da quantidade solúvel foi significativo, quando 
aumentada a pressão. Outro parâmetro analisado foi a temperatura, observou-se que uma 
variação da temperatura de 40°C para 100°C ocasionou diminuição do rendimento, que ficou 
três vezes menor. Por outro lado, comparando as composições nota-se que a temperatura afetou 
de maneira diferente o comportamento dos componentes. Em relação ao pré-tratamento da 
planta, o rendimento de extração obtido usando a planta congelada moída foi 25% superior ao 
rendimento obtido com a planta fresca cortada. Isto porque ao moer a planta a área de superfície 
de contato é aumentada. Considerando a influência deste parâmetro na composição, o conteúdo 
nos componentes mais voláteis (F1) aumentou a fração perfumada (F3) diminuiu 8 e 20%, 
respectivamente, enquanto a quantidade dos compostos em F2 aumentou 27%. Em F4 o efeito 
não foi significativo. Este resultado revelou que houve perda dos componentes voláteis durante 
o processo de moagem, mesmo que a planta fosse moída congelada, enquanto os componentes 
não polares (F2), são melhor extraídos quando a área de contato com o solvente é aumentada. 
Observa-se também que o rendimento de extração usando o modo de operação dinâmico 
aumentou 43% em relação ao rendimento obtido com o modo de operação estático. 
Além das análises já realizadas neste estudo, seria possível realizar um teste para 
determinação do índice de acidez presente no óleo de gerânio. Esta análise físico-química é 
 
 
comumente utilizada para determinação de acidez em óleos. Sua importância está relacionada 
ao fornecimento de um dado importante na avaliação do estado de conservação do óleo. Tendo 
em vista que a decomposição de glicerídeos é responsável pela formação de rancidez e que esta 
muitas vezes é acompanhada de ácidos graxos, os mesmos são expressos em termos de índice 
de acidez. Este índice é definido como a massa de NaOH necessária para neutralizar um grama 
de amostra. A determinação da acidez é dada por titulação. A análise poderia ser realizada 
pesando-se as amostras, homogeneizadas em solução de éter: álcool na proporção (2:1) v/v e 
titulação das amostras utilizando solução de hidróxido de sódio previamente padronizada. 
Realizar em duplicata visando à precisão analítica e os resultados expressos em teor de ácido 
oléico/ 100g da amostra. 
Com os resultados apresentados no artigo, poderia ter sido realizado também o cálculo 
de desvio padrão médio para avaliar a questão do erro do modelo e também determinar as 
regiões de temperatura e pressão em que ocorre a máxima extração através de gráfico para 
melhor visualização do ponto e para que o artigo fosse mais didático. 
Se este experimento fosse realizado no DEAQ-UDESC toda a parte de preparo da 
amostra, separação e tratamento das folhas poderia ser realizado nos laboratórios disponíveis, 
o material poderia ser seco de forma natural, sob a bancada em contato com o ar atmosférico 
ou utilizando estufas para otimizar o processo. Após o preparo das amostras o material a ser 
analisado seria submetido ao processo de extração enzimática, na qual utiliza-se uma enzima 
específica para determinado tipo de óleo. A técnica consiste no uso de enzimas que utilizam 
moléculas de água para romper a parede celular da planta e extrair o óleo presente, em meio 
aquoso. Poderia ser utilizado um agitador tipo “shaker”, para facilitar o contato entre o extrato 
e a enzima e diminuir o tempo de extração. O óleo então pode ser separado da água através da 
centrifugação. Esta alternativa poderia ser desenvolvida desde que houvesse a disponibilidade 
da enzima específica, ou poderíamos desenvolver um estudo buscando enzimas alternativas 
que conseguissem realizar o mesmo experimento, porém com baixo custo. 
 
Referências: 
Ecycle. Conheça as técnicas de extração de óleos vegetais. Disponível em: 
<https://www.ecycle.com.br/3182-extracao-de-oleos-
vegetais#:~:text=A%20extra%C3%A7%C3%A3o%20enzim%C3%A1tica%20consiste%20n
o,utiliza%20solventes%20org%C3%A2nicos%2C%20por%20exemplo.> Acesso em: 
24/11/2020. 
https://www.ecycle.com.br/3182-extracao-de-oleos-vegetais#:~:text=A%20extra%C3%A7%C3%A3o%20enzim%C3%A1tica%20consiste%20no,utiliza%20solventes%20org%C3%A2nicos%2C%20por%20exemplo
https://www.ecycle.com.br/3182-extracao-de-oleos-vegetais#:~:text=A%20extra%C3%A7%C3%A3o%20enzim%C3%A1tica%20consiste%20no,utiliza%20solventes%20org%C3%A2nicos%2C%20por%20exemplo
https://www.ecycle.com.br/3182-extracao-de-oleos-vegetais#:~:text=A%20extra%C3%A7%C3%A3o%20enzim%C3%A1tica%20consiste%20no,utiliza%20solventes%20org%C3%A2nicos%2C%20por%20exemplo