Química Aplicada. QAP0001 Licenciatura em Química Prof a. Dr a. Carla Dalmolin

Química Aplicada

QAP0001

Licenciatura em Química Profa_{. Dr}a_{. Carla Dalmolin}

carla.dalmolin@udesc.br carla.dalmolin@gmail.com

Óleos Vegetais e Derivados

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)

Características dos Triglicerídeos

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.

glicerol

Ácido palmítico Ácido oleico

 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

 Não apresentam ponto de fusão definido  Ponto de ebulição entre 260 – 400 o_C

 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: T_fumaça ~ 230 o_C  Gorduras animais: T_fumaça ~ 190 o_C

 Depende também da presença de outras substâncias, como emulsificantes, conservantes, proteínas, carboidratos, etc.

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

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)

Componentes Não Glicerídeos

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.

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

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 o_C  Inativação de enzimas naturais

 Destruição de microorganismos

Extração Mecânica

 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

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

Neutralização

 Tratamento com soda cáustica (NaOH): saponificação R C O OH + _NaOH R C O O Na+ + 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

 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

Farelo e Farinha 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)

Proteína Texturizada de Soja (PTS)

 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

Produção de Biodiesel

Óleos ou Gorduras Álcool de cadeia curta Catalisador

 Soja

 Mamona  Canola  Palma

 Amendoim

 Óleo de cozinha reaproveitado

Sebos

 Bovino

 Suíno  Aves

 Metanol

Transesterificação

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

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 craqueamento de 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

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