Trabalho Final de Mestrado para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e BiológicaNo mundo contemporâneo, cada vez mais, tem-se consciência de que as propriedades antioxidantes de diversos compostos desempenham um papel essencial no organismo, ajudando na proteção das células e reduzindo a ameaça de certo tipo de doenças.
Nesta dissertação analisou-se o óleo extraído do farelo de arroz, pois este apresenta na sua constituição uma grande porção de antioxidantes naturais, tais como, tocoferóis, tocotrienóis e fitoesteróis. Estes fornecem ao óleo uma melhor resistência à oxidação e deterioração.
Procedeu-se à obtenção de frações de óleo de farelo de arroz enriquecidas em antioxidantes através do método convencional, extração em Soxhlet com dois solventes (hexano e etanol), e do método não convencional, extração supercrítica com dióxido de carbono (CO2 ). Utilizou-se CO2 supercrítico numa gama de pressões entre os 250 e 400 bar (25 e 40 MPa), com uma temperatura entre os 40 e os 80°C (313,15 e os 353,15K) e um caudal entre os 0,5 e 1,5 L/minuto (0,9E-03 e 2,7E-03 kg/min). Implementou-se à última técnica mencionada, um Planeamento Estatístico de Experiências (DOE, do inglês Design of Experiments) em duas etapas, de forma a delinear as condições para análise de diversas respostas resultantes de cada ensaio. As respostas do objeto de estudo foram: o rendimento do processo, a quantidade de flavonoides e polifenóis totais nos óleos.
Utilizou-se, inicialmente, um plano fatorial completo, FFD, sucedido por um planeamento composto central, CCD, que possibilitou definir as melhores condições laboratoriais para a extração supercrítica com CO2, otimizando as respostas obtidas para o óleo de farelo de arroz, com base nos fatores estudados (pressão, temperatura e caudal de CO2).
Para a caraterização do óleo de farelo de arroz recorreu-se ao método de atividade antioxidante do radical DPPH, ao método de Folin-Ciocalteau para determinação do teor de polifenóis totais e ao método do cloreto de alumínio para o teor de flavonoides. As curvas de calibração com o DPPH otimizaram diversos solventes, permitindo estabelecer as melhores condições para análise dos extratos. Submeteram-se estes dados a uma análise de variância (ANOVA).
Realizou-se, ainda, a modelação matemática de transferência de massa dos resultados experimentais, adquiridos na extração supercrítica, por meio dos métodos fundamentados no sistema de fluxo pistão (Sovová 1994 e Sovová 2005) e através do método de dessorção em condições supercríticas (Tan e Liou 1989).
Os resultados, obtidos pelo modelo Sovová 2005, apresentaram uma melhor capacidade de ajuste, comparativamente aos restantes modelos matemáticos utilizados.
Verificou-se que, comparando os solventes utilizados na extração em Soxhlet, obteve-se um melhor rendimento com o hexano (7,31%), aos 90 minutos.
Por sua vez, este resultado não demonstrou uma diferença significativa quando comparado com os rendimentos apresentados pela extração supercrítica com CO2, 6,91% (40 MPa, 353,15K com 0,9E-03 kg/min) e 7,12% (35 MPa, 338,15K e 1,8E-03 kg/min).Nowadays, it is increasingly aware that the antioxidant properties of various compounds play an essential role in the body, helping to protect cells and reducing the threat of certain types of diseases.
Having this clear, this dissertation analyzed the oil extracted from rice bran, as it has in its constitution a large portion of natural antioxidants, such as, tocopherols, tocotrienols and phytosterols. These provide to the oil an improved resistance to oxidation and deterioration.
In this work, through the conventional method, the Soxhlet extraction with two solvents (ethanol and hexane), and the unconventional method, supercritical extraction with carbon dioxide (CO2), we were able to obtain rice bran oil fractions, which are known to have an abundance of antioxidants. Supercritical CO2 was used in a pressure range between 250 and 400 bar (25 and 40 MPa), at a temperature between 40 and 80°C (313.15 and 353.15K) and a flow rate between 0.5 and 1.5 L/min (0.9E-03 and 2.7E-03 kg/min). The last mentioned technique was implemented, a Design of Experiments (DOE) in two stages, in order to outline the conditions for analyzing the various responses resulting from each trial. The answers of the object of study were: the yield, the amount of total flavonoids and polyphenols in the oils.
Initially, a fractional factorial design, FFD, was used, followed by a central composite design, CCD, which made it possible to define the best laboratory conditions for supercritical extraction with CO2, optimizing the responses obtained for rice bran oil, based on factors studied (pressure, temperature and
flow of CO2).
The composition and properties of rice bran oil was investigated in order to examine is antioxidant activity, between the analyzes performed are identified the DPPH method, the Folin-Ciocalteu method for the determination of polyphenol content and the method of aluminum chloride to the flavonoid content. The data, relating to the calibration curve used in the DPPH method, was submitted to a statistical treatment by analysis of variance (ANOVA).
We carried out the mass transfer mathematical modeling of the experimental results obtained in the supercritical extraction by methods based on plug flow model (Sovová 1994 and Sovová 2005) and through desorption method under supercritical conditions (Tan and Liou 1989). The results analyzed by Sovová 2005 model revealed a better ability to adjust compared to other mathematical models used.
It was found that, comparing the solvents used in Soxhlet extraction, was obtained a better yield with hexane (7.31%), at 90 minutes. This result did not show a significant difference when compared to the yields presented by supercritical extraction with CO2, 6.91% (40 MPa, 353.15K with 0.9E-03 kg/min) and 7.12% (35 MPa, 338.15K and 1.8E-03 kg/min).info:eu-repo/semantics/publishedVersio
