Este capítulo aborda a produção dos principais subprodutos da soja, conforme apresentado na Figura 3. Primeiramente, as etapas de extração do óleo bruto e do farelo da soja são descritas (Seções 3.1 e 3.2). Em seguida, o refino do óleo bruto (Seção 3.3) e a sua transformação em biodiesel (Seção 3.4) são apresentados.
3.1. Produção do óleo bruto
O processo de industrialização da soja é composto por duas principais etapas, consistindo na produção do óleo bruto e do farelo e no refino do óleo bruto (Seção 3.3). Primeiramente, é feita a avaliação das condições de armazenamento do produto. Esta avaliação é importante para prevenir a semente de carbonização, aumento de acidez, escurecimento do óleo, dentre outros. Tais problemas podem influenciar no rendimento e qualidade dos grãos (MANDARINO et al., 2015).
Após os grãos serem armazenados, eles passam pela etapa de preparação. Primeiramente, os grãos são transportados até as indústrias de esmagamento. Nestas indústrias, os grãos são avaliados pelo teor de umidade e impurezas. A eliminação do teor indesejável é denominada pré-limpeza. Esta etapa reduz os riscos de deterioração do grão (MANDARINO et al., 2015).
Em seguida, ocorre a etapa do descascamento. Nesta etapa, o grão não deve ser comprimido. Caso contrário, parte do óleo irá para a casca e se perderá. Os descascadores são máquinas simples, nas quais as cascas são quebradas por batedores ou facas giratórias. Em seguida, são separadas do grão por peneiras vibratórias e ar insuflado (MANDARINO et al., 2015).
Na sequência, os grãos são encaminhados para a trituração e laminação. Esta etapa facilita a extração de óleo dos grãos, pois os tecidos e as paredes das células são rompidos. A operação diminui a distância entre o centro do grão e sua superfície, aumentando a área de saída do óleo (MANDARINO et al., 2015).
Finalmente, tem-se o processo de cozimento (ou aquecimento), que visa facilitar a saída do óleo rompendo as paredes celulares, aumentando a umidade dos flocos e a permeabilidade das membranas celulares. O motivo é que a viscosidade e tensão superficial são reduzidos, permitindo a aglomeração das gotículas de óleo e a sua extração (MANDARINO et al., 2015).
3.2. Extração do óleo bruto e separação do óleo bruto e farelo
O óleo é extraído do farelo através da prensagem, seguido de uma extração com um solvente orgânico. O farelo, após estas etapas, também pode ser chamado de “torta”. Esta torta é submetida a um solvente, que dissolve todo o óleo restante após a etapa anterior. O óleo extraído do solvente é colocado em conjunto com o óleo bruto retirado da prensagem. Finalmente, esta mistura é filtrada de forma a eliminar suas impurezas, além do solvente utilizado ser recuperado (MANDARINO et al., 2015).
3.3. Refino do óleo bruto
O refino consiste em vários processos que adequem os óleos para atender uma demanda específica, como da indústria alimentícia. Basicamente, o refino consiste na remoção de substâncias coloidais, ácidos graxos livres, umidade, dentre outras. Muitas delas podem ser comercializadas, como os ácidos graxos. As principais etapas do processo são a degomagem (ou hidratação), neutralização (ou desacidificação), branqueamento (ou clarificação) e a desodorização (MANDARINO et al., 2015).
A degomagem tem como objetivo a remoção das proteínas e da lecitina, as quais podem ser comercializadas. A etapa é importante, pois reduz a quantidade de hidróxidos necessários para a etapa seguinte (MANDARINO et al., 2015).
A neutralização é a adição de solução aquosa para a eliminação de impurezas do óleo. O processo consiste de dois métodos principais, sendo denominados de forma descontínua (mais antigo) e contínua (mais moderno). O método descontínuo, segundo o manual da Embrapa (2015), é pouco utilizado no Brasil, sendo que apenas as indústrias de pequeno porte utilizam
este método. Existem dois tipos de métodos contínuos que constituem em aplicação da solução alcalina. O mais comum é a adição de hidróxido de sódio (NaOH) ao óleo. O outro é chamado de método Zenith, que é a adição de óleo à solução aquosa de NaOH (MANDARINO et al., 2015).
O processo da neutralização é seguido do branqueamento. Esta etapa é a introdução de terra clarificante ao óleo, de forma a torná-lo incolor. Destaca-se que muitos consumidores exigem óleos incolores (MANDARINO et al., 2015).
Finalmente, o óleo de soja é desodorizado. A desodorização consiste em remover sabores e odores indesejáveis do óleo. Nesta etapa, são removidos vários compostos do óleo, tais como, substâncias naturais presentes e ácidos graxos livres (MANDARINO et al., 2015).
Durante o processo de refino, é formada uma substância denominada borra (mistura de sabão e óleo). Após o refino do óleo, a borra pode ser utilizada para fabricação de sabão em pó ou em barra (MANDARINO et al., 2015).
3.4. Fabricação do biodiesel e da glicerina
O processo predominante na produção de biodiesel é o da reação de transesterificação, que é ilustrado na Figura 4. A reação consiste em um álcool (geralmente metanol) reagindo com o óleo vegetal, formando como produtos o biodiesel e a glicerina. Este método é usualmente conduzido por catalizadores (hidróxido ou metóxido de potássio ou sódio), por ser mais rápido que a catálise ácida, segundo Freedman et al. (1986). De acordo com JOHNSON et al. (2008), no Brasil e em outras partes do mundo, discute-se o uso de etanol para o processo de transesterificação (transesterificação etílica), uma vez que o combustível é renovável e menos tóxico que o metanol. No entanto, no Brasil as usinas de transesterificação costumam utilizar o metanol como solvente. Os dados da ANP, por exemplo, destacam o uso do metanol para o processo de transesterificação.
Figura 4 – Reação de transesterificação do óleo refinado Fonte: JOHNSON et al. (2008)
A transesterificação é um processo reversível. Para a reação, evita-se o uso de hidróxidos na reação de forma a impedir a formação de água. O motivo é que outras reações dentro dos componentes no biodiesel ocorrem devido a presença de água ou outros contaminantes no começo da reação (JOHNSON et al., 2008).
Inicialmente, a transesterificação entre o óleo de soja e o álcool consiste em uma transferência limitada de massa. Na fase inicial da transesterificação, o catalizador se concentra no álcool utilizado. Enquanto a reação ocorre produzindo grandes quantidades de glicerina, a reação é limitada à inibição do produto. Durante a reação, a tendência do catalizador é se concentrar em pequenas gotículas da glicerina insolúvel. Durante a parte final e inicial da reação, a agitação é crucial para uma taxa aceitável da reação completa (JOHNSON et al., 2008).
Geralmente, o metanol ou o etanol são completamente solúveis na glicerina e parcialmente solúveis nos ésteres metílicos, atuando como um co-sovente para aumentar a solubilidade da glicerina nos ésteres metílicos e diminuir a diferença de densidade entre a glicerina e os ésteres metílicos. Caso o álcool esteja em excesso, não há separação da glicerina (JOHNSON et al., 2008).
Após a separação da glicerina e a remoção do álcool, o próximo passo é a separação de outros componentes do biodiesel, como o sabão. Esta remoção é necessária para o combustível atender as especificações técnicas e ser comercializado (JOHNSON et al., 2008).