Extraction of baru almond oil by alcoholic solvents: evaluation of oil composition, of proteic fraction and study of recovery of solvents

Na presente Tese de Doutorado objetivou-se avaliar a viabilidade técnica da substituição do solvente hexana, de fonte não renovável e industrialmente utilizado na extração de óleos vegetais, por solventes geralmente reconhecidos como seguros (GRAS), tais como álcoois de cadeia curta, etanol ou isopropanol, com diferentes graus de hidratação. Em adição, uma propriedade específica dos álcoois de cadeia curta foi estudada, miscibilidade parcial entre álcoois e óleo, objetivando-se a recuperação do solvente, etapa posterior ao processo de extração de óleo, denominada de dessolventização. Nesse sentido, torta de amêndoas de baru proveniente da prensagem mecânica industrial foi submetida à extração, com etanol ou isopropanol, absoluto ou azeotrópico, nas temperaturas de 60 a 90 °C, em um único estágio de contato. Os resultados mostraram que a adição de água ao solvente alcoólico impactou negativamente na eficiência de extração de óleo, enquanto o aumento da temperatura favoreceu este processo, sendo que com solvente isopropanol absoluto, a 80 °C, foi possível extrair aproximadamente 91 % do óleo disponível. Em temperaturas acima de 80 °C, os solventes utilizados, com exceção do etanol azeotrópico, apresentaram rendimentos de extração de óleo estatisticamente iguais. A composição em ácidos graxos dos óleos obtidos da extração alcoólica sequencial foi característica de óleo de amêndoas de baru, com predominância dos ácidos graxos insaturados oleico e linoleico e do saturado palmítico (aproximadamente 51, 28 e 7 %, respectivamente), independentemente da condição de processo empregada. Ainda, a extração alcoólica sequencial não influenciou nos teores dos isômeros α- e γ- tocoferol e no teor total de tocoferóis. Em relação ao estudo da fração proteica, dos sólidos desengordurados provenientes da extração alcoólica sequencial em três e dois estágios, para as temperaturas 60 e 90 °C, respectivamente, tanto a solubilidade proteica como a estabilidade térmica dos sólidos foram afetadas, sendo o índice de solubilidade de nitrogênio afetado negativamente pela hidratação do solvente alcoólico, temperatura de processo e número de estágios de contato. De uma maneira geral, a extração de óleo com solventes alcoólicos proporcionou a obtenção de um material sólido desengordurado com melhorias na capacidade de absorção de água e de óleo. Adicionalmente, verificou-se que o processo de extração alcoólica exerceu influência negativa na atividade emulsificante e positiva na capacidade de formação e estabilidade de espuma. Ademais, no estudo da recuperação do solvente, dados de equilíbrio de fases determinados para sistemas lipídicos compostos por óleo de torta de amêndoas de baru, obtido da prensagem mecânica industrial, e solventes alcoólicos, na faixa de temperatura de 15 a 60 °C, mostraram que a temperatura exerceu maior influencia na solubilidade mútua dos componentes dos sistemas com solventes absolutos em comparação aos sistemas com solventes azeotrópicos, enquanto a hidratação do solvente levou a diminuição da solubilidade, com consequente redução do coeficiente de partição do óleo. Parâmetros do modelo NRTL ajustados aos dados experimentais apresentaram adequada descrição do comportamento dos sistemas lipídicos, com desvios nas frações mássicas variando de 0,0014 a 0,0086.The aim of this Ph.D. Thesis was to evaluate the technical feasibility of replacing the solvent hexane, from a non-renewable source and industrially used in the extraction of vegetable oils, by solvents generally recognized as safe (GRAS), such as short chain alcohols, ethanol or isopropanol, with different levels of hydration. In addition, a specific property of the short-chain alcohols, the partial miscibility between alcohols and oil, has been studied aiming at recovering the solvent after the oil extraction process, called desolventization. In this sense, baru almond cake from industrial mechanical pressing was subjected to extraction with ethanol or isopropanol, absolute or azeotropic degress, at temperatures from 60 up to 90 °C, in a single contact stage. Results showed that the addition of water to the alcoholic solvent negatively affected the oil extraction efficiency, while the increase in temperature favored this process. It was possible to extract approximately 91 % of the oil with absolute isopropanol solvent at 80 °C. At temperatures above 80 °C, the solvents, with the exception of azeotropic ethanol, showed no statistical differences regarding extraction yields. The fatty acid composition of oils obtained from sequential alcoholic extraction was characteristic of baru almond oil, with predominance of oleic and linoleic unsaturated fatty acids and palmitic saturated fatty acid (approximately 51, 28 and 7%, respectively), regardless of the condition of used. Also, the sequential alcoholic extraction did not influence the contents of the α- and γ-tocopherol isomers and the total content of tocopherols. In relation to the protein fraction study, of the defatted solids from the sequential alcoholic extraction in three and two stages, for the temperatures of 60 and 90 °C, respectively, the protein solubility and the thermal stability of the solids were affected, being the nitrogen solubility index negatively affected by the hydration of the alcoholic solvent, by the process temperature and by the number of contact stages. In general, the extraction of oil with alcoholic solvents provided a defatted solid material with improvements in water and oil absorption capacities. Additionally, it was verified that the process of alcoholic extraction exerted a negative influence on the emulsifying activity and a positive on the capacity of foam formation and stability. Moreover, in the study of solvent recovery, phase equilibrium data determined for lipid systems composed of baru almond cake oil, obtained from industrial mechanical pressing, and alcoholic solvents, in the temperature range from 15 up to 60 °C, showed that the temperature exhibited the higher influence on the mutual solubility of the components of the system with absolute solvents compared to systems with azeotropic solvents, while the hydration of the solvent led to a decrease in solubility, with consequent reduction of the partition coefficient of the oil. NRTL model parameters adjusted to the experimental data presented an adequate description of the behavior of the lipid systems, with deviations in mass fractions varying from 0.0014 to 0.0086

Changes in food caused by deep fat frying: a review

Deep-fat frying is widely used in food industries because of its low cost and high demand, since it produces convenient food of high acceptability. The process is based on the oil-food interaction at high temperatures, which cooks and dehydrates the food, leading to physical and chemical changes, such as starch gelatinization, protein denaturation, flavoring and color production via Maillard reaction. Some food and oil compounds are lost in the frying process, and potentially toxic compounds are developed in the oxidized oil. Although widely studied, many of these compounds have not been fully identified. The purpose of this study was to review literature findings on changes in food caused by the frying process.O processo de fritura é amplamente utilizado em indústria de alimentos devido ao baixo custo e alta demanda pela praticidade e grande aceitação. O processo é baseado na interação óleo-alimento a altas temperaturas, que cozinha o alimento e desidrata, levando a alterações físicas e químicas assim como a gelatinização do amido, desnaturação de proteínas, aroma e produção de cor através da reação de Maillard. Alguns compostos presentes nos alimentos e no óleo são perdidos no processo de fritura, e componentes potencialmente tóxicos são desenvolvidos nos óleos oxidados. Embora diversos tenha havido avanços na identificação desses componentes, muitos ainda não foram identificados. A proposta desse trabalho foi avaliar as alterações nos alimentos causadas pelo processo de fritur

Effects of the extraction conditions on the yield and composition of rice bran oil extracted with ethanol-A response surface approach

Rice bran oil was obtained from rice bran by solvent extraction using ethanol. The influence of process variables, solvent hydration (0-24% of water, on mass basis), temperature (60-90 degrees C), solvent-to-rice bran mass ratio (2.5:1 to 4.5:1) and stirrer speed (100-250 rpm) were analysed using the response surface methodology. The extraction yield was highly affected by the solvent water content, and it varied from 8.56 to 20.05 g of oil/100 g of fresh rice bran (or 42.7-99.9% of the total oil available) depending on the experimental conditions. It was observed that oryzanol and tocols behave in different ways during the extraction process. A larger amount of tocols is extracted from the solid matrix in relation to gamma-oryzanol. It was possible to obtain values from 123 to 271 mg of tocols/kg of fresh rice bran and 1527 to 4164 mg of oryzanol/kg of fresh rice bran, indicating that it is feasible to obtain enriched oil when this renewable solvent is used. No differences in the chemical composition of the extracted oils were observed when compared to the data cited in the literature. (C) 2011 The Institution of Chemical Engineers. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.FAPESP (Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo) [2006/00565-4, 2006/04819-0, 2008/56258-8, 2009/17855-3]Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP)CAPES (Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior)Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES)CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico)Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico (CNPq)IRGOVEL (Industria Riograndense de Oleos Vegetais Ltda)IRGOVEL (Industria Riograndense de Oleos Vegetais Ltda