Química Aplicada
QAP0001
Licenciatura em Química
Profa. Dra. Carla Dalmolin
Óleos e Gorduras
Óleos Vegetais e Derivados
Substâncias insolúveis em água formadas por ésteres de
ácidos graxos derivados da glicerina
Triglicerídeos
Forma sólida: gorduras
Forma líquida:
óleos: obtidos por prensagem, extração por solvente e
posteiror purificação
azeites: não utilizam processos de extração por
solvente
Triglicerídeos ou Triacilgliceróis
Produtos resultantes da esterificação entre o glicerol e ácidos graxos
Os óleos vegetais normalmente possuem 1 a 4 insaturações (líquidos a
temperatura ambiente) – “gorduras insaturadas”
Gorduras animais (banha, manteiga) contem mais ligações saturadas
(maior ponto de fusão, aparência de sólido)
Pertencem à família dos lipídeos
Características dos Triglicerídeos
Compostos essencialmente apolares, pois as regiões polares de seus
precursores desapareceram na formação das ligações do tipo éster.
Moléculas hidrofóbicas.
São insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, como o álcool,
benzina, éter e clorofórmio.
Podem ser hidrolisados, liberando com isso ácidos graxos e glicerol.
Quando esta hidrólise é feita em meio alcalino, formam-se sais de ácidos
graxos, os sabões: saponificação.
glic
ero
l
Ácido palmítico
Ácido oleico
Ácido alfa-linolênico
Fornecem sabor e suavidade na cocção de alimentos
Amaciam e amolecem os alimentos, permeando e enfraquecendo sua estrutura
Veículo de cocção
Permitem o aquecimento a temperaturas maiores que a ebulição da água
Formam membranas, demarcando células aquosas
Formadas nos organimos vivos como forma compacta e concentrada de
energia química
Abrigam o dobro de calorias presentes na mesma quantidade em massa de
açúcar ou amido
Características dos Triglicerídeos
Não apresentam ponto de fusão definido
Ponto de ebulição entre 260 – 400 oC
Devido ao tamanho das moléculas
As interações individualmente fracas das longas cadeias de carbono tem um
efeito cumulativo forte: é preciso muita energia térmica para afastas as moléculas
Ponto de fumaça: temperatura típica em que uma gordura começa a
produzir gases visíveis
Limita a temperatura em que a gordura pode ser usada para cocção
Depende do teor inicial de ácidos graxos livres
Óleos vegetais refinados e frescos: Tfumaça ~ 230 oC
Gorduras animais: Tfumaça ~ 190 oC
Depende também da presença de outras substâncias, como emulsificantes,
conservantes, proteínas, carboidratos, etc.
Características dos Triglicerídeos
Ácidos Graxos Ácidos carboxílicos, de cadeia longa, livres ou esterificados.
Saturados ou insaturados
Gorduras animais: cerca de 50% de insaturações e são sólidas a temperatura ambiente
Gorduras vegetais: cerca de 85% de insaturações e apresentam-se na forma de óleos líquidos na temperatura ambiente
Apresentam isomeria cis/trans
Ácidos Graxos
Gordura / Óleo Saturados Monoinsaturados Poli-insaturados
Manteiga 62 29 4
Óleo de coco 86 6 2
Azeite de dendê 49 37 9
Manteiga de cacau 60 35 2
Gordura Vegetal
Hidrogenada
31 51 14
Margarina 19 59 18
Óleo de soja 14 23 58
Azeite de oliva 13 74 8
Óleo de girassol 13 24 59
Óleo de canola 7 55 33
Gordura bovina 50 42 4
Gordura suína 40 45 11
Gordura de frango 30 45 21
Ácidos Essenciais
Ácidos graxos essenciais para o organismo humano
Produzidos a partir dos açúcares pelo próprio organismo (presentes em gorduras
animais)
palmítico, esteárico, oleico
Não são produzidos pelo organismo e devem ser consumidos através de outras
fontes (óleos vegetais, sementes e peixes). Podem ser adicionados à alguns
produtos alimentícios
ácido linoleico (ômega-6)
ácido linolênico (ômega-3)
Componentes Não Glicerídeos
Óleos e gorduras apresentam cerca de 2% a 5% de componentes não
glicerídeos
Após o refino, a maior parte destes componentes é removida
Afetam características do óleo (odor, sabor acentuado, cor, etc.)
Podem ser fosfolipídios, esteróis, hidrocarbonetos insolúveis, carotenóides,
lactonas, etc.
Exemplo de fosfolipídio: lecitina
Emulsificantes
Mono e diglicerídeos extraídos dos óleos vegetais podem atuar como
emulsificantes: propiciam a formação de misturas delicadas e cremosas de
gordura e água
Ex.: maionese
As moléculas apresentam uma cabeça hidrossolúvel e uma cauda
lipossolúvel
Ex.: Lecitina, presente no ovo ou extraída no refino do óleo de soja
Lecitina de Soja
Extração do Óleo de Soja
O Brasil é o segundo maior produtor mundial de óleo de soja
Processamento industrial similar para qualquer óleo vegetal
Limpeza e Armazenamento dos
Grãos
Remoção de impurezas provenientes da lavoura
Remoção de grãos imaturos
Controle da umidade crítica: 15% para soja
Baixa umidade: grãos secos com baixo rendimento
Alta umidade: proliferação de fungos, aumento da atividade biológica
Controle da temperatura
Limpeza
Descascamento
A casca das sementes oleaginosas contém menos de 1% de óleo
Remoção utilizando batedores ou facas girtórias
Armazenamento
Laminagem e Cozimento dos Grãos
Fragmentação dos grãos para facilitar o processo de extração
Rolos cilíndricos com lâminas finas que promovem o rompimento das células e o aumento
da área superficial para contato do solvente
Laminagem
Cozimento
Aumenta a fluidez do óleo e facilita o processo de extração por prensagem
Temperatura entre 75 – 85 oC
Inativação de enzimas naturais
Destruição de microorganismos
Insolubilização de fosfatídeos (emulsificantes naturais), facilitando o refino
Extração Mecânica
Prensagem dos grãos para retirada do óleo
Vantajoso apenas em sementes com alto teor de
óleo, pois cerca de 2,5 a 5% do óleo fica retido
na polpa
Prensa tipo Expeller
Extrusão das sementes laminadas
Também utilizada como extrator primário, antes
da extração por solvente
Extração com Solventes
A massa extrudada passa por diversos estágios onde há contato com o
solvente e o substrato que contem o óleo
Solventes apolares: hexano
Extração em contracorrente
Refino do Óleo Bruto
Refino: Tratamento de purificação destinado a remover ácidos graxos
livres, fosfatídeos e demais impurezas grosseiras
Clarificação: Redução da cor
Desodorização: Remoção de traços de constituintes que ocasionam odor
Degomagem
Neutralização
Clarificação
Desodorização
Degomagem
Retirada de impurezas solúveis no óleo anidro
fosfatídeos (leticina), proteínas, etc
Causam degradação do óleo, proliferação de fungos e bactérias
Realizada para evitar a precipitação destas substâncias durante a estocagem
Processo de hidratação para promover a precipitação das espécies
indesejadas
Instalação de tanques com sistemas de agitação e aquecimento
Separação por centrifugação
Aproveitamento dos subprodutos
Lecitina de soja (emulsificante industrial)
Degomagem com Água
Neutralização
Eliminação dos ácidos graxos livres
Tratamento com soda cáustica (NaOH): saponificação
R CO
OH+ NaOH R C
O
ONa+
+ H2O
Ácido oleico Sabão
Adiciona-se NaOH em excesso (0,2 a 0,5% de excesso em relação à acidez
total (expressa como ácido oleico)
O óleo neutralizado é submetido à lavagem com 10 – 20% de água
aquecida e separado por centrifugação
O sabão gerado é utilizado na fabricação de sabões comerciais ou na
produção de ácidos graxos após tratamento com ácido sulfúrico
Clarificação e Desodorização
Exigência do consumidor
Clarificação: tratamento com mistura de carvão ativado e terras ativadas
(silicatos de alumínio)
Desodorização: arraste de vapor (retirada de compostos menos voláteis
que os triglicerídeos) em atmosfera reduzida (2-8 mmHg)
Destilação dos compostos odoríferos em temperaturas abaixo da degradação do
óleo
Remoção de aldeídos, cetonas, álcoois e demais compostos formados pela
decomposição térmica.
Hidrogenação
Processo que consiste em hidrogenar as ligações duplas presentes na
cadeia carbônica dos triglicerídeos
Aumento da viscosidade
Aumento do ponto de fusão (solidificação da gordura)
Produção de sabão, gorduras comestíveis e industriais, aumento da
resistência à oxidação
Processo catalítico, com catalisador de Ni
Ni ou ligas de Ni com Al, Cu, Zr, finamente dividido suportado em materiais
porosos e inertes: terras diatomáceas
A hidrogenação pode ser total ou parcial
Ocorre antes do processo de desodorização
Fluxograma Completo
Farelo e Farinha de Soja
Subproduto da extração do óleo de soja
Empregado na ração animal
Tratamento térmico (tostagem)
50 – 51% de proteínas
Granulação característica
Integral: se obtida a partir dos grãos inteiros (sem a
extração do óleo)
Desengordurada: processamento após a obtenção
do farelo
Enriquecimento proteico de alimentos
Proteína texturizada de soja (PTS)
Farinha de soja
Proteína Texturizada de Soja (PTS)
Carne de soja
Produto desidratado, maior teor proteico que a carne, fácil
estocagem e conservação. Custo inferior ao da carne.
Utilização na indústria alimentícia
Salsichas, linguiças, mortadelas, almôndegas, patês,
hambúrgueres, molhos, massas, pães, etc.
Farinha de soja desengordurada
Hidratação
Extrusão
20 – 30% de água
Aditivos: sal,
condimentos,
corantes Desnaturação e expansão das proteínas
Evaporação da água
Biodiesel
Combustível renovável e biodegradável, obtido comumente a partir de óleos
ou gorduras
O nome biodiesel muitas vezes é confundido com a mistura diesel +
biodiesel
A designação correta para a mistura deve ser precedida pela letra B (do inglês
Blend).
Neste caso, a mistura de 2% de biodiesel ao diesel de petróleo é chamada de
B2 e assim sucessivamente, até o biodiesel puro, denominado B100.
Óleo ou Gordura
Transesterificação
Craqueamento
Produção de Biodiesel
Matérias Primas
Óleos ou Gorduras Álcool de cadeia curta Catalisador
Soja
Mamona
Canola
Palma
Amendoim
Óleo de cozinha reaproveitado
Sebos
Bovino
Suíno
Aves
Metanol
Etanol
Meio alcalino
KOH
Transesterificação
Álcool é adicionado em excesso devido à reversibilidade das reações
A glicerina é produzida como sub-produto e possui alto valor agregado
Craqueamento
Quebra das moléculas dos próprios óleos brutos por aquecimento a altas
temperaturas (superiores a 450°C) na ausência de ar ou oxigênio
Forma-se uma mistura de compostos com propriedades semelhantes às do
diesel de petróleo, e por isso, sendo chamado bio-óleo, um combustível que
possa ser utilizado em qualquer motor diesel.
O óleo é colocados em um craqueador de aço inoxidável e submetidos a
alta temperatura, na presença ou não de catalisadores.
Ocorre rompimento das moléculas de ácidos graxos e a liberação da glicerina
Alto custo para plantas de grande dimensão
Irregularidade da produção
Dificuldade de se obter regularidade de composição das matérisa primas,
Após o craqueamento, a mistura de hidrocarbonetos e alguns subprodutos e
resíduos é então separada por processo de destilação à pressão
atmosférica.
Utilização do Biodiesel
O biodiesel derivado de óleos vegetais apresenta algumas propriedades, como a viscosidade, fora dos padrões estabelecidos pelas agências reguladoras de combustíveis
A viscosidade do biodiesel derivado por transesterificação varia de acordo com o tipo de óleo utilizado.
O biodiesel só pode ser usado em motores de ciclo diesel quando adicionado ao diesel de petróleo até um limite de 20% em volume, a chamada mistura B20.
Diferentemente do craqueamento de frações de petróleo, o craqueamentode ácidos graxos leva à formação de moléculas de hidrocarbonetos de diferentes tamanhos e de gás carbônico (CO2) e água (H2O), devido a presença do grupo carboxila nos ácidos graxos.
Em algumas situações esse processo também é auxiliado por catalisadores para a quebra das ligações químicas, de modo a gerar moléculas ainda menores.
Links de Interesse
Embrapa – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
https://www.embrapa.br/soja
ABIOVE – Associação Brasileira das Indústrias de Óleos Vegetais
http://www.abiove.org.br
GranjaTec: fabricação de máquinas para a indústria de processamento de
oleoginosas
http://www.granjatec.com.br
Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel – Ministério de Minas e
Energia
http://www.mme.gov.br/programas/biodiesel
BiodieselBr
http://www.biodieselbr.com/