oleos tratamento

1. GENERALIDADES

Óleos e gorduras são substâncias insolúveis em água oriundas de vegetais,

animais terrestres e animais aquáticos (marinhos ou de água doce). Elas consistem

predominantemente de ésteres de ácidos graxos da glicerina, denominados de

glicerídeos.

O estado físico como se apresentam os glicerídeos, sólidos ou líquidos, depende

da temperatura em que se encontram. Costuma-se denominar de gorduras os glicerídeos

que apresentam-se sólidos ou semi-sólidos à temperatura ambiente, e de óleos aqueles

que apresentam-se líquidos à temperatura ambiente. Entretanto, independente do estado

físico, todos são gorduras.

Estruturalmente, os glicerídeos classificam-se em mono, di e triglicerídeos,

dependendo do grau de esterificação da glicerina com os ácidos graxos, ou seja:

H H

H C – OH HOOC-R1 H C – OOC-R1

H C – OH + HOOC-R2 H C – OOC-R2 + 3 H2O

H C – OH HOOC-R3 H C – OOC-R3

H H

Glicerina Ácidos graxos Triglicerídeo

2. COMPONENTES NÃO GLICÉRICOS DE ÓLEOS E GORDURAS

Todas as gorduras contém pequenas quantidades de componentes não glicéricos.

Os óleos vegetais brutos contém menos que 5% em peso, sendo que, após o

refinamento, o teor cai para menos do que 2%, podendo, em alguns casos, ser inferior a

0,2%. Alguns são praticamente removidos durante o refino, e outros persistem, sendo

inertes ou não tendo sabor, odor ou cor. Alguns destes componentes podem conferir

forte sabor, odor ou então cor, mesmo participando com baixas concentrações.

Nas gorduras em seu estado bruto, a maior parte dos componentes não glicéricos

são removidas por hidratação e tratamento com álcalis, durante as etapas de refino.

Outros componentes minoritários podem ser removidos nas etapas de clarificação e

desodorisação.

As substâncias comumente removidas no refino são geralmente fosfatídeos,

ácidos graxos livres, carbohidratos e seus derivados, fragmentos de proteínas, resinas e

mucilagens. Também ocorre remoção parcial de esterois e pigmentos carotênicos.

- Fosfatídeos : são produtos resultantes da esterificação de álcoois polihidroxilados

(normalmente, porém nem sempre, a glicerina) com ácidos graxos e também com ácido

fosfórico. Por sua vez, o ácido fosfórico está combinado com uma base nitrogenada, tais

como: colina, betaína ou etanolamina.

Os fosfatídeos mais comuns são a lecitina e a cefalina, onde um dos ácidos graxos do

triglicerídeo foi substituído pelo ácido fosfórico. Na lecitina, o ácido fosfórico está

esterificado através da hidroxila da colina, e na cefalina através da hidroxila da

monoetanolamina. Outros tipos de fosfatídeos vegetais encontrados são os

fosfatídeos do inositol, que contém ácido fosfórico, uma mistura de ácidos graxos,

etanolamina, ácido tartárico, galactose e outros açucares. A Tabela 1 indica o teor de

fosfatídeos em algumas gorduras conhecidas.

Tabela 1 - Teor de fosfatídeos de algumas gorduras.

Espécie Teor de fosfatídeo (%)Soja 1,1 a 3,2 (média 1,8)Milho 1 a 2Trigo 0,08 a 2,0Algodão 0,7 a 0,9Arroz 0,5Linhaça 0,3Amendoim 0,3 a 0,4Manteiga 0,6 a 1,4Sebo bovino 0,07Banha de porco 0,05Sebo de carneiro 0,01

- Esterois: São álcoois insaponificáveis, neutros, cristalinos e com alto ponto de

fusão. É a maior porção da matéria insaponificável de grande parte dos óleos e

gorduras. Eles são inertes e não afetam as propriedades dos óleos. Sua participação

em algumas gorduras é apresentada na Tabela 2.

O esterol predominante de gorduras animais é o colesterol (C27H46O) e é também

o mais conhecido e abundante esterol. Os esterois de óleos e gorduras vegetais são

denominados de fitoesterois, sendo constituídos de misturas de vários esterois. Os

dois mais comuns fitoesterois são o -sitosterol (C29H50O) e o stigmasterol

(C29H48O). Sua separação de óleos apresenta algum interesse industrial porque eles

constituem matéria-prima para a síntese de hormônios sexuais e para a preparação

da vitamina D. Eles são encontrados em óleos e gorduras na forma livre, na forma

de esteres de ácidos graxos e também como glicosídeos.

Tabela 2 – Participação de esterol em algumas gorduras.Óleo ou gordura Teor de esterol (%)

Sebo bovino 0,08 – 0,14Manteiga 0,24 – 0,50Óleo de mamona 0,5Gordura de coco 0,17 – 0,20Óleo de milho 0,58 – 1,0Óleo de algodão 0,26 – 0,31Óleo de peixe 0,3Banha de porco 0,11 – 0,12Óleo de linhaça 0,37 - 0,42Óleo de oliva 0,23 - 0,31Óleo de palma 0,03Óleo de amendoim 0,19 - 0,25Óleo de soja 0,15 - 0,38

- Álcoois triterpenicos : São grupos complexos de constituintes das plantas, os quais

consistem de 5 anéis de ciclohexano condensados, contendo 30 átomos de carbono.

As quantidades existentes nos óleos são bastante pequenas – no caso da soja eles

representam cerca de 9% do material insaponificável (0,7% do óleo bruto).

- Álcoois graxos : Normalmente combinados com ácidos graxos constituem os

pequenos traços de materiais cerosos que revestem os grãos de oleaginosas,

representando menos do que 0,005% do peso da semente.

- Hidrocarbonetos incolores : A maioria das gorduras contém pequenas quantidades

(0,1 – 1,0%) de hidrocarbonetos saturados e insaturados que aparecem junto ao

material insaponificável. O representante mais típico é o esqualeno (C30H50), um

hidrocarboneto altamente insaturado e incolor (ligas duplas não conjugadas).

- Pigmentos : São compostos que afetam a aparência das gorduras. Eles consistem em

carotenoides, os quais são responsáveis pela coloração vermelha ou amarela das

gorduras. Os carotenoides são hidrocarbonetos altamente insaturados do tipo

poliisopreno e seus derivados oxigenados. Seus representantes mais comuns

encontrados são e -caroteno. A coloração verde presente em alguns óleos é

devido a clorofila (óleo de oliva, por exemplo).

- Tocoferois : São os mais abundantes e conhecidos antioxidantes da natureza.

Também conhecidos como vitamina E óleo-solúvel. Eles são preservantes naturais

contidos em óleos e gorduras, tornando-as mais resistentes à degradação oxidativa

em relação aos triglicerídeos puros. O teor de tocoferois em óleos vegetais é maior

do que em gorduras animais, sendo aquelas, portanto, mais resistentes à rancificação

do que estas. O teor é muito pequeno e varia com a espécie. Por exemplo: no óleo de

soja refinado seu teor é da ordem de 0,09-0,10% e no sebo bovino é da ordem de

0,001%.

- Componentes flavorizantes e odoríferos : Todos os óleos e gorduras possuem

sabores e odores característicos naturalmente. Todavia, pode ocorrer a formação de

compostos resultantes da decomposição hidrolítica, degradação oxidativa ou então

degradação enzimática durante a estocagem ou processamento dos óleos e gorduras.

Alguns compostos naturais são agradáveis e desejados (sabor e aroma do óleo de

oliva), outros não (sabor e aroma do óleo de peixe). Nos processos degradativos

ocorre a formação de cetonas, aldeídos e ácidos carboxílicos leves, de 4 a 8

carbonos. Muitas vezes, devido à presença de compostos nitrogenados (fragmentos

de proteínas), pode ocorrer a formação de aminas de cheiro desagradável.

- Vitaminas : Óleos e gorduras são importantes fontes de vitaminas A, D e E. Os e

-carotenos são compostos pró-vitamínicos, pois quando ingeridos pelo homem e

animais são convertidos em vitamina A. A vitamina D é derivada dos esterois e a

vitamina E provém dos tocoferois. Alguns óleos de certos peixes são bastante ricos

em vitaminas A e D (óleo de sardinha, óleo de fígado de bacalhau e óleo de fígado

de atum, por exemplo), podendo atingir teores de 100.000 a 300.000 U.I./g.

- Compostos minerais : Os óleos e gorduras, apesar de bem refinadas podem

apresentar traços de fósforo, provenientes dos fosfatídeos, e sabões de sódio

oriundos do refino alcalino. Podem, além disso, apresentar traços de níquel,

proveniente da hidrogenação catalítica, bem como traços de outros metais (ferro,

cobre, etc.) provenientes dos equipamentos de processo. Entretanto, pode ocorrer a

presença natural de outros elementos, tais como arsênio (3-25 ppm) e bromo (1-50

ppm) em óleos de determinados peixes.

5. MANUSEIO E ESTOCAGEM DE ÓLEOS E MATERIAIS OLEAGINOSOS

Um dos mais importantes ramos do estudo de óleos e gorduras envolve técnicas

de manuseio e estocagem de materiais oleaginosos, com o objetivo de minimizar sua

deterioração.

Alguma deterioração é sempre esperada em materiais oleaginosos, uma vez que

isto é inerente ao processo no qual a gordura foi gerada. Nos organismos vivos,

gorduras, carbohidratos e proteínas são sintetizados mediante auxílio de determinados

catalisadores orgânicos, denominados de enzimas. No entanto, após a morte destes

organismos, estas enzimas passam a atuar no sentido inverso, ou seja, aceleram o

processo degradativo dos seus componentes, a menos que ocorra algo que inative estas

enzimas.

As enzimas são termo sensíveis, sendo geralmente inativadas em temperaturas

da ordem de 50-70 oC. Elas podem também serem inativadas quimicamente, sendo sua

atividade dependente de uma faixa ótima de pH e também também da presença de

umidade.

A degradação de proteínas, carbohidratos, fosfatídeos e demais componentes,

gera substâncias que contaminam as gorduras, ocasionando seu escurecimento e

alterações no sabor e cheiro. No processo de degradação sempre acompanha a hidrólise

das gorduras, formando ácidos graxos livres. Tudo isso ocasiona perda de material, que

deverão ser removidos no processo de refino.

Se a gordura, ou óleo, extraídos do material oleaginoso contém umidade, e se

não foi aquecida suficientemente para desativar as enzimas, o processo degradativo

prossegue e, além disso, desde que as condições que favorecem uma intensa atividade

enzimática, também igualmente favorecem a proliferação de fungos e bactérias.

Considerando que ambos produzem uma deterioração similar na estocagem dos

materiais oleaginosos e gorduras, não é fácil identificar qual dos mecanismos é o mais

atuante.

Entretanto, sabe-se que, tanto para a ação enzimática bem como para a ação

microbiana é necessário haver água para que ocorram. Portanto, a técnica usual para

estocagem de materiais oleaginosos é garantir que a umidade não ultrapasse um valor

máximo recomendado, conhecido como umidade crítica. Mediante estudos ficou

comprovado que num teor de umidade acima da umidade crítica, a atividade respiratória

do material aumenta rapidamente. Por atividade respiratória entende-se a absorção de

oxigênio com liberação de dióxido de carbono devido às reações de oxidação que

ocorrem no interior do material oleaginoso. Estas reações são promovidas pelas enzimas

e também por bactérias e fungos em presença de umidade. A umidade crítica está

relacionada com a umidade de equilíbrio do material com o ar a 75 oF e com uma

umidade relativa de 75 %. Para que ocorra o desenvolvimento de fungos é necessária

uma umidade relativa de no mínimo 65%.

A umidade de equilíbrio varia com a umidade relativa do meio ambiente, e

também com as características do material oleaginoso. Outro fator agravante para a

deterioração dos materiais é a elevação da temperatura devido à atividade microbiana de

oxidação. A elevação da temperatura acelera as reações de degradação, sendo que, após

certo ponto a maioria morre, restando apenas as bactérias termófilas, em que,

determinadas castas podem resistir até 90 oC (ou mais). Exemplos de teores de umidade

crítica de estocagem para algumas oleaginosas:

Soja: 13%

Semente de linho: 10,5%

Algodão: 10%

Girassol: 8,5%

Palma: 8%

Na realidade, a umidade crítica destes materiais é um pouco mais elevada (por

exemplo, a soja seria de 14-14,6%), no entanto é adotado um valor menor devido a

existência de grãos danificados ou quebrados, que favorece o processo de deterioração.

A atividade de determinados fungos pode ocasionar a formação de toxinas muito

danosas a saúde humana e animal. Como exemplo podem ser citadas as aflatoxinas

geradas pelo fungo Aspergillus flavus, que foram identificadas em 1960 na Inglaterra, as

quais dizimaram grandes criações de perus. A origem destes fungos foi identificada

como sendo da ração que continha farelo de amendoim contaminado.

As principais oleaginosas atingidas pelo Aspergillus flavus são: amendoim,

algodão e o milho, exigindo um melhor controle de qualidade. Todavia os óleos

oriundos destas oleaginosas estão isentos, uma vez que os processos de refino,

branqueamento e desodorização removem as possíveis aflatoxinas existentes nos óleos

brutos.




deterioração.







enzimas.




umidade.












atuante.




















Soja: 13%


Algodão: 10%

Girassol: 8,5%

Palma: 8%













brutos.




deterioração.







enzimas.




umidade.












atuante.




















Soja: 13%


Algodão: 10%

Girassol: 8,5%

Palma: 8%













brutos

7. PREPARAÇÃO DOS GRÃOS PARA EXTRAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS

Todos os processos de extração possuem os seguintes objetivos:

a) Obter uma gordura ou óleo de boa qualidade e isento, tanto quanto possível,

de impurezas;

b) Obter a gordura ou óleo com um rendimento tão alto quanto permitir o

processo;

c) Produzir uma torta (ou farelo) com valor tão alto quanto possível.

Matéria graxa de animais possuem grandes quantidades de gordura e água, os quais podem ser separados facilmente da parte

sólida mediante processos de extrusão.

Sementes oleaginosas, em geral, contém grande proporção de material sólido

associado com o óleo, sendo mais difícil a separação.

Em processos de prensagem, o material deverá ser reduzido de tamanho, sofrer

um tratamento térmico e após ser submetido à elevada pressão para retirar o óleo da

polpa.

Nos processos mais eficientes de prensagem, a torta retém cerca de 2,5 a 5% em

peso de óleo. Portanto os processos de extração mecânica por prensagem só será

vantajoso em sementes com alto teor de óleo. No caso da soja, que contém cerca de

18% em peso de óleo, a perda devido ao óleo retido na torta poderá ser de 15 a 20%

sobre o óleo total do grão.

Exemplos:

Soja – 18% de óleo / 82% de polpa

Mamona – 45% de óleo / 55% de polpa

Prensando 100 kg de cada um resulta:

1) Soja

Torta = 82 kg + 4,1 kg de óleo = 86,1 kg

Óleo = 13,9 kg

Rendimento: 77%

Perda: 23%

2) Mamona

Torta = 55 + 2,75 kg de óleo = 57,75 kg

Óleo = 42,25 kg

Rendimento: 94%

Perda: 6%

Portanto, para oleaginosas com pouco óleo a extração deverá necessariamente

ser com solvente para compensar economicamente, pois a quantidade de óleo na torta

reduz-se a menos de 1% em peso sobre a torta.

Naturalmente que um processo de extração com solventes possui algumas

desvantagens, tais como:

1) alto custo de investimento;

2) alto custo de manutenção e segurança;

3) algumas sementes podem desintegrar-se sob a ação do solvente, dificultando

o processamento.

Antes de efetuar a extração dos óleos, são necessárias algumas operações

preliminares nos

grãos, apresentadas no fluxograma da Figura 1.

Figura 1 – Beneficiamento dos grãos para a extração de óleo

1) Limpeza / Secagem / Estocagem

Remoção de folhas, paus, talos, pedras, areia e materiais metálicos

(principalmente ferro).Para isso são utilizados métodos tais como: gradeamento,

peneiração e imãs. São realizados em equipamentos tais como: tambores rotativos de

chapas perfuradas, peneiras vibratórias e eletroimãs colocados na esteira transportadora.

2) Descascamento e separação das cascas

A casca de sementes oleaginosas contém normalmente menos de 1% de óleo. Tendem a reduzir o rendimento da extração

devido à retenção de óleo na torta devido ao aumento de sua quantidade e, além disso, diminuem o volume útil do equipamento

extrator.

3) Redução do tamanho dos grãos (cominuição)

A extração do óleo das sementes será facilitada, seja por extração mecânica ou por solvente, se as sementes forem fragmentadas

a pequenas partículas, exceto naturalmente para o caso de sementes muito pequenas (linho, gergelim, sésamo, etc.) para as quais

não se justifica tampouco seu descascamento.

No caso de extração por solventes é ainda interessante laminar as partículas, de

modo a que seja reduzida a distância (trajeto) que o solvente percorre por difusão para

remover o óleo das células. Trabalhos realizados indicam que o fator que controla a

taxa de difusão e extração do óleo é a resistência oferecida pelas lâminas(flakes) à

difusão molecular do solvente. Neste caso a taxa de extração teoricamente será

inversamente proporcional ao quadrado da espessura do flake. Por exemplo, dobrando a

espessura do flake, quadruplica o tempo requerido para remoção do óleo até um

determinado nível de óleo residual.

Othmer e Agarwal, operando um sistema de extração em bateladas e

contracorrente, com flakes de soja e hexano como solvente, determinaram a seguinte

expressão:

- dC/dt = k.F3,97.C3,5

onde: dC/dt = variação da concentração do óleo no flake (taxa de

extração)

k = constante

F = espessura do flake

C = concentração do óleo residual

Portanto, a taxa de extração é proporcional à 3,97 potência da espessura do flake

e à 3,5 potência da concentração do óleo residual no flake. Na prática isso significa que

se a espessura do flake for reduzida para 1/3 do valor original, a taxa de extração será

aumentada por (1/3)-3,97, ou aproximadamente em 80 vezes. Similarmente, mantendo

constante a espessura, e se o teor de óleo cair de 20% para 2% (1/10 do valor original), a

taxa de extração decresce para menos de três milésimos do seu valor inicial.

Com determinadas oleaginosas é comum que sejam laminadas em equipamentos

constituídos de 5 rolos verticais apoiados entre si (Figura 2). Este é o caso do algodão,

amendoim e semente de linho.

Figura 2 – Laminador de 5 rolos verticais.

No caso da soja é suficiente passar os fragmentos dos grãos por apenas um par

de rolos. Quando o material for processado apenas com extração mecânica,

normalmente não é necessário que sejam laminados, como seria o caso da soja. Todavia

amêndoa de palma , amendoim e copra poderão também serem laminados antes de

serem prensados em uma prensa do tipo expeller.

É interessante que, as sementes que serão laminadas tenham uma razoável

umidade e estejam a uma temperatura adequada (10-11% e 160-170 oF, no caso da

soja). Isto se deve a que, nestas condições os grãos ficam mais plásticos, permitindo

uma deformação mais rápida e com custo menor de energia.

Portanto, dependendo do caso, os materiais oleaginosos são tratados

termicamente por vários motivos, sendo justificado por:

a) No caso de gorduras animais contidas nos tecidos animais, promove a

coagulação das proteínas nas paredes das células que contém a gordura,

tornando-as mais permeáveis ao fluxo da gordura derretida. Além disso,

reduz a viscosidade da gordura liqüefeita facilitando o seu escoamento

mediante um processo de prensagem (expeller). A umidade presente nos

tecidos é importante para que ocorra a coagulação das proteínas, caso

contrário ocorreria sua desnaturação.

b) No caso de sementes oleaginosas o efeito é o mesmo, além de promover o

coalescimento das gotículas de óleo e diminuir sua afinidade com as paredes

das células, facilitando sua expulsão quando prensadas. Outros efeitos são

alcançados, tais como:

- plastificar a massa das sementes, facilitando a laminação e a extração do óleo

por prensagem (já mencionado);

- insolubilização dos fosfatídeos e outras possíveis impurezas indesejáveis;

- destruição de mofos e bactérias;

- destruição de toxinas (gossipol no algodão, urease na soja e outros fatores

antinutricionais). O gossipol é um complexo polifenólico que afeta

principalmente suínos e aves. A temperatura para desativação das toxinas

está por volta de 200-220 oF (90-105 oC).

Se o processo de extração utilizado for com solventes, a torta obtida é

dessolventizada por aquecimento (tostamento) para evaporar o solvente. A temperatura

neste caso é elevada suficiente para desativar as enzimas. Todavia, se a torta for

matéria-prima para produção de proteína isolada, isto deverá ser evitado para não

desnaturá-las. Neste caso ela será tratada, ou com vapor superaquecido em curtos

intervalos de tempo ou então com vácuo.

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