Investigação sobre o refino físico de óleos vegetais para obtenção de produtos de alta qualidade

Orientadores: Antonio José de Almeida Meirelles, Roberta CerianiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosAbstract: Vegetable oils are important compounds of the human diet and they should be refined before consumption. Consumers demand for healthier products as well as stiff environmental legislation are forcing refining industries towards changes and improvement of processes. In this context, this thesis has as main objective to investigate/improve the physical refining of vegetable oils, emphasizing the bleaching step. As first step, a HPLC methodology for simultaneous quantification of carotenes and tocols was developed and validated, and lately, it was used by our research groups. Then, bleaching step of palm oil, nowadays the most consumed oil in the world, was studied under different aspects: (1) determining kinetics, equilibrium and thermodynamic parameters of adsorptive removal of carotenes and phosphorus onto acid activated bleaching earth; (2) influence of different procedures on final color of palm oil; (3) influence of bleaching earth kind on final color of palm oil. These studies were important for a better understanding of bleaching process of palm oil, and some conclusions were obtained: adsorptive removal of carotenes and phosphorus onto acid activated bleaching earth occurs by chemisorption and it is endothermic; new procedures in the bleaching step can improve final color of palm oil when using the same amount of bleaching earth and deodorization time; a hypothesis was proposed to explain how the kind of bleaching earth can interfere in the final color of palm oil. Further studies are still necessary to optimize bleaching step and the new procedures suggested. Later, physical deacidification was studied by computer simulation and experimental data from literature. It was compared two mathematical approaches: differential and flash distillations. This last one presented better results regarding acidity and neutral oil loss profiles. In this approach, it was considered the heat transfer equations. In this way, this thesis presents an advance in refining process towards high quality products and less consumption of inputsResumo: Os óleos vegetais são importantes componentes da dieta humana e devem ser refinados antes do consumo. A demanda dos consumidores por produtos mais saudáveis, assim como regulamentações ambientais cada vez mais rígidas têm forçado os processadores de óleos vegetais a buscarem mudanças e aperfeiçoamento dos processos. Neste contexto, este trabalho de tese tem como objetivo investigar e aperfeiçoar o refino físico de óleos vegetais, com ênfase na etapa de branqueamento. Numa primeira etapa, uma metodologia para quantificar simultaneamente carotenos e tocoferóis foi desenvolvida e validada, e posteriormente, utilizada pelo grupo de pesquisa. Então, a etapa de branqueamento de óleo de palma, atualmente o óleo mais consumido mundialmente, foi estudada sob diferentes aspectos: (1) determinação da cinética, equilíbrio e parâmetros termodinâmicos do processo de adsorção de carotenos e fósforo em terra clarificante acidamente ativada; (2) influência de diferentes procedimentos na cor do óleo de palma refinado; (3) influência do tipo de terra clarificante na cor do óleo de palma refinado. Estes estudos foram importantes para um melhor entendimento do processo de branqueamento de óleo de palma, e algumas conclusões foram obtidas: a adsorção de carotenos e fósforos pela terra clarificante acidamente ativada ocorre por via química, e é um processo endotérmico; a utilização de novos procedimentos na etapa de branqueamento do óleo de palma pode melhorar a coloração obtida ao final do processo; o refino em duas etapas utilizando duas desodorizações em condições moderadas de temperatura apresentou melhor coloração final quando comparado ao processo utilizando a mesma quantidade de terra clarificante e tempo de desodorização; uma hipótese foi sugerida para explicar como o tipo de terra clarificante (neutra ou acidamente ativada) pode interferir na coloração final do óleo de palma. Ainda são necessários mais estudos para otimizar a etapa de branqueamento e os novos procedimentos sugeridos. Por último, a etapa de desacidificação por via física foi estudada através de simulação computacional e dados experimentais disponíveis na literatura. Foram comparadas duas abordagens matemáticas: a diferencial e a flash. Esta última apresentou resultados mais realísticos quanto aos perfis de acidez e perda de óleo neutro. Foi ainda considerada na abordagem flash equações de transferência de calor. Dessa forma, pode-se concluir que este trabalho de tese apresentou avanços nos processos de refino físico de óleos vegetais para obtenção de produtos de maior qualidade final e menor consumo de insumosDoutoradoEngenharia de AlimentosDoutora em Engenharia de Alimento

Steam deacidification of Buriti oil (Mauritia flexuosa)

Orientadores: Antonio Jose de Almeida Meirelles, Roberta CerianiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O óleo de buriti (Mauritia flexuosa), obtido do fruto de uma palmeira nativa do Brasil, é uma fonte rica em b-caroteno e tocoferóis. Sua alta acidez (geralmente superior a 2,0%, expressos em ácido oléico), em conjunto com seus baixos teores de fósforo (10 mg/kg), torna interessante o seu refino por via física. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é estudar a desacidificação por via física do óleo de buriti, visando manter os compostos nutracêuticos. Na primeira fase deste trabalho foi avaliada variabilidade do óleo de buriti de diversas procedências, pois o valor nutricional do óleo bruto pode variar com a sazonalidade e também com o processo de extração. Foi verificado que os óleos obtidos artesanalmente possuem maior valor nutracêutico. Entretanto, eles não são produzidos em larga escala, e em quantidades suficientes para a utilização comercial. Por isso foi utilizado um blend formado por um óleo de buriti artesanal obtido em uma feira popular e um industrial adquirido da empresa BERACA-SABARÁ. A utilização desse blend foi a melhor combinação entre qualidade e quantidade. O blend de óleo de buriti foi completamente caracterizado em termos da composição em ácidos graxos, classes de acilgliceróis e características físico-químicas. Estas análises, além de permitir conhecer de fato o sistema em estudo, tornam possível a modelagem e simulação dos experimentos. Os experimentos de desacidificação foram realizados no desodorizador em batelada desenvolvido pelo grupo de pesquisa juntamente com a empresa MARCONI, seguindo planejamento fatorial completo com duas variáveis independentes, sendo elas temperatura e vazão de vapor. Foram retiradas amostras após 30 e 60 minutos de stripping, obtendo dois planejamentos. Em cada uma das amostras de óleo foram realizadas análises de acidez. Também foram determinados teor de carotenóides e tocoferóis totais por HPLC, seguindo metodologia desenvolvida durante este trabalho. Foram recolhidas as fases aquosas e oleosas do destilado, e determinadas acidez e teor de água. Estas análises possibilitaram a determinação por diferença da perda de óleo neutro no destilado e a realização de balanços de massa para averiguar a qualidade dos experimentos. Os dados experimentais foram comparados com os obtidos por um programa de simulação computacional desenvolvido no grupo de pesquisa, utilizando o software MatLabè, que descreve a desodorização em batelada. A desacidificação por via física se mostrou um processo interessante para reduzir a acidez do óleo de buriti. Para isso, deve-se priorizar a utilização de altas vazões de vapor para o óleo de buriti, pois minimiza a degradação de carotenos e a perda de tocoferóis. A simulação computacional desenvolvida foi eficiente na predição da acidez e tocoferóis no óleo final, e apresenta uma boa perspectiva auxiliar na melhora da qualidade do óleo final, através da definição dos parâmetros do processo de acordo com a matéria-prima e a especificação do produto finalAbstract: Buriti oil (Mauritia flexuosa), obtained from the fruit of a palm tree native to Brazil, is a rich source of b-carotene and tocopherols. Its high acidity (usually above 2.0%), in conjunction with their low levels of phospholipids (below 10 ppm), enables buriti oil to physical refining. This work aimed to investigate the physical refining of buriti oil maintaining nutraceuticals compounds. At the first step, the variability of oil from different proveniences was evaluated, because the nutritional value of crude oil may vary with the seasonality and also with the extraction process. It was found that the artisanal oils have greater nutraceutical value. However, they are not produced in large scale, and in sufficient quantities for commercial use. So we used a blend formed by an artesanal buriti oil obtained at a popular market and an industrial, acquired from BERACA SABARA company. The use of this blend was the best combination of quality and quantity. The blend of buriti oil has been completely characterized in terms of fatty acids composition, classes of acilglycerides, and physical and chemical characteristics. These analyses allows the study of a well know system and to make the modeling and simulation of the experiments. The experiments were conducted in batch deodorizer developed by the research group in cooperation with MARCONI Company, following a full factorial experimental design with two independent variables, which are temperature and steam flow rate. Samples were removed after 30 and 60 minutes of stripping, getting two plans. Acidity was determined in the samples of oil. Carotenoids and tocopherols content was determined by HPLC, following methodology developed during this work. The aqueous and oily phases of distillate were collected, and its acidity and moisture content was determined. These analyses allowed the determination of neutral oil loss in distillate by difference and to make mass balances to assure the quality of the experiments. Experimental data were compared with those obtained by a computer simulation program which describes a batch deodorizer, developed in the research group, using the software MatLab è. The physical refining was an interesting process to reduce the acidity of the buriti oil. For this, it should prioritize the use of high flow of steam to the buriti oil, because it minimizes carotenes degradation and tocopherols loss. The simulation was efficient in predicting the acidity and tocopherols in the final oil, and gives a good perspective to help the quality of the final oil improving, by defining the process parameters according to raw material and final product specificationMestradoMestre em Engenharia de Alimento