Estudo da extração etanólica de óleo de soja utilizando ésteres como co-solventes

Orientador : Prof. Dr. Marcos L. CorazzaCo-orientador : Prof. Dr. Marcos R. MafraTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa: Curitiba, 24/02/2015Inclui referênciasResumo: A soja é hoje uma das principais fontes de óleo vegetal no mundo. A principal forma de extração do óleo de soja é a extração por solvente utilizando hexano comercial. O hexano é uma mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo altamente inflamável e de moderada toxicidade. Dentre os vários solventes estudados para substituir o hexano, o etanol merece destaque por ser oriundo de fontes renováveis, atóxico e de baixo custo no país. No entanto, o etanol apresenta menor solubilidade a óleos quando comparado ao hexano, que é completamente miscível. O uso de um co-solvente que melhore a solubilidade entre componentes parcialmente miscíveis é uma alternativa que pode permitir melhor capacidade de extração. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi aplicar ésteres etílicos como co-solventes, em baixas proporções, para promoção da extração de óleo de soja. As etapas para a realização deste estudo compreenderam a produção de biodiesel, a realização de estudos de equilíbrio de fases dos sistemas (óleo de soja + (etanol + água)), (óleo de soja + biodiesel + (etanol + água)) e (óleo de soja + acetato de etila + etanol anidro), e a obtenção de cinéticas de extração de óleo de soja com misturas etanol + ésteres. O biodiesel utilizado nos experimentos foi obtido por transesterificação homogênea alcalina, com rendimento em massa de 97,63%. Considerando os sistemas com ésteres, verificou-se que a solubilidade aumentou com maiores frações destes componentes e maiores temperaturas. Para os sistemas (óleo de soja + (etanol + água)) foi observada maior solubilidade a maiores temperaturas e menores teores de água. Os sistemas que utilizaram biodiesel foram correlacionados pelo modelo NRTL com bons ajustes aos dados experimentais. As cinéticas de extração de óleo de soja bruto a partir de soja laminada foram realizadas com etanol anidro e sua mistura com frações de biodiesel ou acetato de etila. Foi observado que quanto menor a temperatura, maior o efeito do emprego dos ésteres sobre a capacidade de extração de óleo bruto total, no equilíbrio. No entanto, quanto maior a temperatura utilizada, maior a taxa e quantidade total de soluto obtido. A 55°C não foi observado diferença entre a extração utilizando somente etanol e misturas (etanol + biodiesel) ou (etanol + acetato de etila). De acordo com os resultados obtidos, a aplicação de misturas etanol + ésteres na extração de óleo de soja parece promissora no sentido da diminuição dos gastos energéticos, uma vez que possibilita melhorar a extração total de óleo bruto a temperaturas mais amenas, abaixo de 55 ºC. Os modelos cinéticos de 2ª ordem e de transferência de massa para placa plana infinita se ajustaram bem os dados experimentais. Os sistemas de extração por etanol anidro e co-solventes apresentaram ?Hº e ?Sº positivos, enquanto ?Gº foi negativo, indicando que estes processos são endotérmicos, irreversíveis e espontâneos. Palavras-chave: Equilíbrio líquido-líquido. Extração. Óleo de soja. Etanol. Biodiesel.Abstract: Nowadays, soybean is one of the major sources of vegetable oil in the world. The main form of soybean oil extraction is the solvent extraction using commercial hexane. Hexane is a highly flammable mixture of hydrocarbons derived from petroleum that presents moderate toxicity. Among the various solvents studied to replace hexane, ethanol is noteworthy for being derived from renewable sources, being non-toxic and of low cost in the country. However, ethanol presents lower solubility to oils, as compared to hexane, which is completely miscible. The use of a co-solvent to improve the solubility of partially miscible components is an alternative which can allow better extraction capacity. In this context, the aim of this study was to apply ethyl esters as co-solvents in low proportions, for the promotion of soybean oil extraction. The steps for accomplishing this study comprised the production of biodiesel, performing phase equilibrium studies for the systems (soybean oil + (ethanol + water)), (soybean oil + biodiesel + (ethanol + water)) and (soybean oil + ethyl acetate + anhydrous ethanol) and obtaining crude soybean oil extraction kinetics using mixtures of ethanol and esters. The biodiesel used in the experiments was obtained by homogeneous alkaline transesterification, yielding 97.63% (mass basis). Considering the systems with esters, it was found that the solubility increased with larger fractions of these components and higher temperatures. For the systems (soybean oil + (ethanol + water)) a greater solubility at higher temperatures and lower moisture contents was observed. The biodiesel systems studied were correlated with the NRTL model, which resulted in good fits to the experimental data. The kinetics of crude soybean oil extractions from soybean flakes were performed with anhydrous ethanol and its mixture with biodiesel or ethyl acetate fractions. It was observed that with lower temperatures, greater effects of using esters were obtained in the crude soybean oil extraction capacity, at equilibrium. However, the higher the temperature used, the higher the rate and the total amount of solutes extracted. At 55 °C no difference was observed between the extraction using ethanol and mixtures (ethanol and biodiesel) or (ethanol + ethyl acetate). According to the results obtained, the application of mixtures of ethanol and esters in the extraction of crude soybean oil appears promising in the sense of reducing energy costs, since it allows improving the overall oil extraction at milder temperatures, below 55 °C. The 2nd order and mass transfer for infinite slab kinetic models presented a good adjustment to the experimental data. The extraction systems using anhydrous ethanol and co-solvents showed positive ?Hº and ?Sº while ?Gº was negative, indicating that these processes are endothermic, irreversible and spontaneous. Keywords: Liquid-liquid equilibrium. Extraction. Soybean oil. Ethanol. Biodiesel

Assessment of physicochemical characteristics, thermal stability and release profile of ascorbic acid microcapsules obtained by complex coacervation

The aim of this study was to determine the physicochemical characteristics, thermal stability and release profile of ascorbic acid (AA) microcapsules obtained by complex coacervation. Gelatin and gum arabic were used as wall materials in concentrations of 2.5, 5.0 and 7.5 g% (w/v). The coacervate microcapsules were freeze-dried and assessed for physicochemical characteristics, thermal behavior and stability during 60 days of storage. The release profile was evaluated at different pH values (1.1, 2.2, 5.4, 7.4, 9.6 and 12). The encapsulation efficiency ranged from 27.3 to 93.8%. The microcapsules of AA presented good characteristics for application in food matrices, such as average diameter below 12.4 μm, low solubility and low hygroscopicity. The AA had its thermal stability significantly improved by the encapsulation process, which extends its application in the food industry. The release of AA was slower at pH near neutrality, with release of 97, 96 and 99% of encapsulated AA at 240, 300 and 270 min at pH 5.4, 7.4 and 9.6, respectively. Different mathematical models were successfully fitted to the release kinetics: R2 \u3e 0.94, absolute deviations\u3c16% and RMS deviations\u3c0.09. A mathematical model for a two-step release was proposed, resulting in very high correlations with the experimental data observed: R2 \u3e 0.99, absolute deviations\u3c3.5% and RMS deviations around 0.02

Avaliação de atributos microbiológicos e físico-químicos de queijo minas frescal elaborado a partir de leite carbonatado

Resumo: A estocagem de leite cru na fazenda é considerada etapa fundamental na preservação de sua qualidade pré e pós-processamento. Muitos estudos têm sugerido o uso da acidificação do leite cru por CO2, pois este processo resulta em efeitos bacteriostáticos. O queijo Minas Frescal é um produto fresco, de curta vida de prateleira e susceptível à rápida deterioração microbiológica. Desta forma, surgiu o interesse de adequar a adição de CO2 ao leite destinado à fabricação do Minas Frescal. Os objetivos deste trabalho foram determinar o efeito da carbonatação do leite pasteurizado destinado à produção do queijo Minas Frescal, sob parâmetros texturais, microbiológicos e físico-químicos, comparando com o método de acidificação direta. Um queijo controle (pH 6,8), dois carbonatados e dois outros queijos por acidificação direta (pH 6,4 e 6,0) foram produzidos e comparados. A acidificação do leite promoveu a multiplicação de bactérias ácido lácticas nos queijos produzidos por ambos os processos. Micro-organismos psicrotróficos, psicrotróficos proteolíticos e psicrotróficos lipolíticos resultaram em menores contagens a faixas de pH mais baixas nos dias 4 e 8 de armazenamento. Os queijos elaborados com CO2 apresentaram maior dureza, independente do pH. A umidade e o pH diminuiram com o armazenamento, devido à sinérese e a produção de ácido láctico, respectivamente. Os queijos processados por acidificação direta mostraram maior acidez do que aqueles adicionados de CO2. De acordo com os dados obtidos, leite pasteurizado acidificado com CO2 pode ser satisfatoriamente usado na fabricação de queijo Minas Frescal, substituindo o processo de acidificação direta

Atividade proteolítica e lipolítica de bactérias lácticas isoladas de salames artesanais / Proteolytic and lipolytic activity of lactic acid bacteria isolated from artisanal sausages

Algumas cepas de bactérias lácticas de produtos cárneos fermentados sintetizam proteases e lipases. Estas enzimas contribuem para a formação do aroma e promovem alterações desejáveis na textura e flavour do produto. O objetivo desta pesquisa foi verificar a atividade proteolítica e lipolítica de 46 cepas de bactérias lácticas isoladas de salames obtidos por fermentação espontânea. A atividade proteolítica foi testada em dois meios contendo caseína e extrato de carne. Para os ensaios de verificação de lipólise também foram utilizados dois meios diferenciais usando o Ágar Base Tributirina, um com adição de Tributirina e o segundo meio com adição de banha de porco. A atividade enzimática foi mensurada pela formação de halos ao redor de colônias isoladas. Das cepas avaliadas mais de 80% apresentaram atividade proteolítica, enquanto que nenhuma das cepas apresentou atividade lipolítica. AbstractSome strains of lactic acid bacteria in meat products have the ability to synthesize proteases and lipases, enzymes which contribute for the development of the flavor and promote desirable texture alterations of the product. The objective of this research was to verify the lipolytic and proteolytic activity of 46 lactic acid bacteria strains, isolated from fermented sausages obtained from spontaneous fermentation. The proteolytic activity was tested in different medium supplemented with casein and meat extract. For the lipolytic assays Tributyrin Agar Base supplemented with tributyrin and pork fats were both used. The enzymatic activity was measured by zone formation around the isolated colonies. Among the evaluated strains more than 80% demonstrated proteolytic activity; however none of the strains presented lipolytic activity