quarta-feira, 2 de março de 2011

ÓLEO DE SOJA

1.PROCESSOS INDUSTRIAIS DE OBTENÇÃO DE ÓLEO DE SOJA
A obtenção do óleo de soja divide-se em duas importantes etapas de produção:
- produção do óleo bruto e da torta ou farelo;
- refinação do óleo bruto.
1.1 Etapas da produção do óleo bruto e da torta ou farelo
As etapas da produção do óleo bruto e, conseqüentemente, da torta são:
- armazenamento da soja;
- preparação da matéria-prima;
- extração do óleo bruto.
1.1.1 Armazenamento
A industrialização da soja em óleo deve ser efetuada durante a maior parte do ano,
otimizando desta forma a utilização dos equipamentos industriais e melhorando custos de produção, portanto, é necessário um bom sistema de armazenamento que garanta a
qualidade do produto final.
A soja recebida como matéria-prima nas unidades industriais é classificada conforme
padrões de umidade, impurezas, percentual de grãos quebrados e outros. Em função da
classificação pode-se proceder a uma operação conhecida como pré-limpeza, que é
realizada por máquinas dotadas de peneiras vibratórias ou de outros dispositivos que
separam os grão de materiais contaminantes ou sujidades de tamanho maior que o grão.
É importante esclarecer que as sementes oleaginosas são melhor armazenadas com baixa
umidade, onde a atividade enzimática e o crescimento de microfloras de fungos e bactérias têm crescimento inibido. As sementes com excessiva umidade devem,portanto, passar por secadores antes do armazenamento, cujo objetivo é mantê-las com a umidade crítica dentro dos padrões definidos do processo. Quando a umidade é mantida acima do nível crítico, a deterioração promove a degradação de proteínas, de carboidratos, de fosfolipídeos, etc.,gerando compostos lipossolúveis e que, por isso, contaminam o óleo, afetando a cor, odor e o sabor.
Além disso, o processo de deterioração é invariavelmente acompanhado da hidrólise de
glicerídeos com conseqüente aumento dos ácidos graxos livres no óleo extraído. As
sementes como as de soja que escoam facilmente são usualmente armazenadas em silos
verticais até a data de seu processamento.
1.1.2 Preparação da matéria-prima
Antes de serem processados, os grãos devem ser limpos e é nesta etapa que sujidades e fragmentos de metais são removidos por peneiras vibratórias e rotativas sob ventilação, e impurezas metálicas são eliminadas por meio de imãs instalados próximo às peneiras.
• Descorticação
Na seqüência, o grão é descorticado em equipamentos, sendo que os mais freqüentemente encontrados consistem de rolos estriados horizontais, girando com velocidade diferente e em sentido contrários. Além dos rolos existem aparelhos com discos verticais, descorticadores de barras e outros.
• Trituração e laminação
Segue-se então para a desintegração dos grãos, cuja função é facilitar o rompimento do tecido das paredes das células, diminuindo a distância entre o centro da semente e sua superfície, aumentando a superfície de saída do óleo. Por outro lado, esta desintegração ativa as enzimas celulares, em especial a lípase e peroxidase, o que tem um efeito negativo sobre a qualidade do óleo e da torta ou farelo. Portanto, o processo de trituração deve ser efetuado rapidamente e seguido da inativação dos fatores acima mencionados.
A trituração pode ser realizada por moinhos tipo martelo, disco ou de rolos horizontais ou oblíquos e depois laminados.
• Cozimento
Mesmo com a trituração e a laminação, as sementes ainda necessitam de uma ruptura
adicional, feita através da aplicação de calor úmido, por chaleiras com três a seis bandejas sobrepostas, aquecidas com vapor direto e indireto.
Este aquecimento proporciona diversos efeitos tais como:
a) diminuição da viscosidade e tensão superficial do óleo;
b) coagulação e desnaturação parcial de substâncias protéicas;
c) inativação de enzimas lipolíticas;
d) aumento de permeabilidade das membranas celulares;
e) diminuição da afinidade do óleo com partículas sólidas da semente.
As chaleiras possuem um eixo vertical que suporta os agitadores, e é acionado
eletronicamente. O aquecimento é feito por vapor indireto e o umedecimento por vapor
direto.
As bandejas superiores têm temperatura de 70 a 105° C dependendo da semente processada. Na ultima bandeja a semente é seca e depois processada nas prensas
contínuas.
1.2.4 Desodorização
A última etapa da refinação é a desodorização que elimina sabores e odores indesejáveis.
Durante esta etapa são removidas as seguintes substâncias:
a) aldeídos, cetonas, ácidos graxos oxidados, produtos de decomposição de proteínas,
carotenóides, esteróis, fosfatídeos e outros compostos desenvolvidos na armazenagem
e processamento das sementes e óleos;
b)substâncias naturais como: hidrocarbonetos insaturados e ácidos graxos de cadeia
curta e média;
c) ácidos graxos livres e peróxidos.
As substâncias odoríferas e de sabor indesejáveis sob pressão absoluta de 2 a 8 mm Hg e temperatura de 220 a 250° C, com insuflação do vapo r direto, alcançam a completa desodorização e a quase total remoção dos ácidos graxos livres residuais.
O vácuo é produzido por ejetores a vapor, bombas mecânicas ou ambos; atualmente as
bombas mecânicas têm custo bem menor.
A desodorização é feita de maneira descontínua, contínua ou semicontínua. O
desodorizador descontínuo, um tacho vertical com capacidade de 6000 a 15000 litros, é munido com uma serpentina para o vapor indireto e dispositivo para insuflação do vapor direto. O tempo de desodorização neste processo é de 6 a 8 horas.
Num desodorizador contínuo, devido ao alto vácuo de 2 a 6 mm e temperatura entre 240 e 260° C, o tempo de desodorização a 1 a 5 horas. Con tudo, o aparelho mais utilizado nas indústrias é o semicontínuo, um aparelho com corpo de aço comum, no qual são colocadas 5 ou mais bandejas de aço inoxidável. Nas primeiras bandejas o óleo é pré-aquecido, nas intermediarias, aquecido a temperatura entre 230 e 240° C com insuflação de vapor direto e na última resfriado de 40 a 50° C. O aquecimento é feito por óleo tipo Dow-Therm, óleo térmico ou vapor indireto de alta pressão. O óleo permanente em cada bandeja é passado de uma para outra durante meia hora por controle automático.
Enquanto num desodorizador semicontínuo o resfriamento é feito no próprio aparelho, o óleo processado num desodorizador descontínuo é transferido por gravidade a um tacho munido com uma serpentina e um agitador, onde é resfriado a temperatura ambiente, sob vácuo. Depois do resfriamento, em ambos os casos, o óleo é armazenado em tanques, preferencialmente de alumínio ou aço inoxidável, sob atmosfera de um gás inerte..
1.1.3 Extração do óleo bruto
• Prensagem mecânica
A prensagem mecânica é efetuada modernamente por prensas contínuas, que são usadas
para uma parcial remoção de óleo, seguida por extração com o solvente, constituindo o processo misto. A prensagem mecânica sob alta pressão reduz o conteúdo de óleo na torta em até 5%.
O material acondicionado entra na prensa por um eixo alimentador. A prensa é constituída de um cesto de barras de aço retangulares, distanciadas por lâminas. O espaçamento das barras é regulado para permitir a saída do óleo e ao mesmo tempo filtrar os resíduos da prensagem. Dentro do cesto uma rosca movimenta e comprime o material simultaneamente, a pressão é controlada através de um cone de saída.
O preparo do material depende do tipo de semente processado e destina-se a uma préprensagem ou ao tratamento de alta pressão. A soja é, via de regra, submetida à extração direta, sem pré-prensagem.
• Extração dos óleos vegetais com solventes
Nesse tipo de extração, a obtenção da matéria oleosa é feita por meio de um solvente
proveniente da mistura de hidrocarbonetos (hexana) com uma fração de petróleo, com
ponto de ebulição de 70°C. Para facilitar a penetra ção do solvente no interior das sementes,
o material a ser extraído é triturado e laminado.
O óleo aparece no material com duas formas de extração:
a) forma de camada, ao redor das partículas das sementes trituradas e laminadas, que
são recuperadas por simples dissolução;
b) contido em células intactas, que são removidas do interior destas por difusão.
A extração consiste em dois processos: dissolução e difusão. Durante a extração, a
velocidade do desengorduramento da semente é, de início, muito rápido, porém a
velocidade decresce com o decorrer do processo. Na pratica, pretende-se alcançar uma
extração de conteúdo de óleo no farelo após a extração entre 0,5 e 0,6%.
A solução de óleo no solvente é chamada miscela, e o fator que define a velocidade da extração é a obtenção do equilíbrio no sistema óleo-miscela-solvente. A espessura dos flocos resultantes da laminação a temperatura próxima da ebulição do solvente e a apropriada umidade são fatores que facilitam o processo de difusão.
A hexana satisfaz uma serie de exigências de um solvente apropriado: dissolve facilmente o óleo sem agir sobre outros componentes; possui estreita faixa de temperatura de ebulição;
é imiscível com água. Porém, este solvente tem desvantagens como alta inflamabilidade e alto custo.
• Sistemas de extração
Existem três métodos de extração: o semicontínuo, o descontínuo e o contínuo.
- Extração semicontínua
A extração desse tipo é feita por uma bateria de 3 a 6 extratores que apresentam tanques com uma tela na parte inferior.
O solvente novo entra num extrator que contém o material quase totalmente desengordurado e é bombeado através dos tachos seguintes, produzindo uma miscela cada vez mais concentrada, sendo que o último extrator contém material gorduroso.
Subseqüentemente, se descarrega o 1° extrator, que passa a ser o último.
- Extração contínua
O sistema consiste em roscas colocadas em posição inclinada. A parte inicial da rosca é alargada, sendo a torta proveniente da pré-prensagem, mergulhada em banho de solvente ou miscela, a qual é transferida pelo movimento do espiral para o extrator seguinte.
Em algumas instalações, a rotação dos extratores é variável, em outras é feita por força gravitacional. A torta permanece em contato com a miscela por um período e a extração da massa é uniforme.
Há também o sistema “LURGI”, usado em algumas industrias, que utiliza uma esteira
horizontal munida de semi-canecas. A esteira se movimenta independentemente da tela ou chapa perfurada que também gira. Uma válvula rotativa regula o enchimento das canecas, que ao fim da esteira deixam cair o conteúdo e retornam. O solvente e a miscela são respectivamente injetados na esteira superior e tela inferior, assegurando a extração completa. O material extraído é depois transportado aos secadores ou ao desolventizador.
O sistema de SMET, também usa esteira e baseia-se no principio da “chuva solvente”. O extrator consiste em um corpo horizontal de chapa soldada, onde o material a ser extraído é levado pela esteira. Um registro regula a altura da camada das sementes, sobre as quais há uma serie de atomizadores do solvente. Sob a esteira, há uma série de receptáculos da miscela. Cada receptáculo é ligado a uma bomba centrífuga que alimenta um atomizador correspondente; enquanto cada seção de irrigação é seguida de uma de secção de escorrimento da miscela. Apos a saída do material, a esteira é continuamente limpa por uma escova rotatória.
O sistema ROTOCEL tem forma cilíndrica dividida em setores, nos quais é colocada a
matéria-prima, mantidos a baixa rotação. A matéria inicial é percolada pela miscela mais concentrada e depois gradativamente com miscelas mais diluídas, até a entrada de solvente puro, onde a parte inferior com tela se abre e deixa cair o farelo, que é transferido para o dissolventizador.
• Destilação da miscela
A miscela que sai do extrator é filtrada e transferida para um destilador, onde o óleo é separado do solvente por aquecimento sob vácuo. No destilador contínuo da miscela, o conteúdo de solvente no óleo pode ser reduzido até 5%, a uma temperatura de 70 a 90°C.
A hexana residual é destilada em um evaporador de filme com insuflação de vapor direto.
• Dessolventização e tostagem do farelo
Depois da extração, o material retém 30% ou mais da miscela, o que tem de ser removido para se utilizar o farelo em rações e outras finalidades. O farelo necessita de um tratamento térmico para reduzir os fatores antinutricionais, tóxicos e de sabor indesejável. A tostagem feita por um aparelho vertical que combina a evaporação do solvente com cocção úmida, denominado dessolventizador-tostador.
O aparelho tem normalmente 7 estágios. O vapor direto entra no 3° estágio, sendo
distribuído pelo farelo no 2° pelas venezianas late rais. O solvente é eliminado quase por completo nos dois primeiros estágios, com simultânea umidificação do farelo, que adquire 18 a 20% de umidade. Nos estágios seguintes, o farelo é tostado e seco após sua saída do tostador. O tempo de permanência do farelo no tostador é de aproximadamente uma hora e a temperatura do aparelho é de 85 a 115° C.
O produto final é armazenado em silos e sua umidade não deve ultrapassar 12%.
• Recuperação do solvente
A dessolvatização da miscela e do farelo remove quase todo o solvente usado na extração.
A principal causa da perda do solvente é a mistura incondensável formada entre seus
vapores e o ar. A recuperação do solvente contido nessa mistura é feita com o emprego de compressores de frio ou por colunas de absorção com óleo mineral. Nas instalações de recuperação de hexana por óleo mineral, os gases incondensáveis entram na parte inferior da coluna e o solvente é absorvido pelo óleo mineral em contracorrente, sendo o contato aumentado pelos anéis de “Rasching” ou por atomização do óleo mineral.
1.2 Refinação do óleo de soja
A refinação consiste num conjunto de processos que visam transformar os óleos brutos em óleos comestíveis. O processo de refinação tem como finalidade a melhora da aparência, odor e sabor do óleo, o que ocorre devido à remoção dos seguintes componentes do óleo bruto:
a) substâncias coloidais, proteínas fosfatídeos e produtos de sua decomposição;
b) ácidos graxos livres e seus sais, ácidos graxos oxidados, lactonas, acetais e
polímeros;
c) corantes, tais como clorofila, xantofila, carotenóides;
d) substâncias voláteis, tais como hidrocarbonetos, álcoois, aldeídos, cetonas e ésteres de baixo peso molecular;
e) substâncias inorgânicas, tais como sais de cálcio e de outros metais, silicatos,
fosfatos e outros;
f) umidade.
As principais etapas do processo de refino são: degomagem (hidratação),neutralização
(desacidificação), branqueamento (clarificação) e desodorização.
1.2.1 Degomagem
Esse processo visa remover do óleo bruto fosfatídeos, proteínas e substâncias coloidais, assim, reduzindo a quantidade de álcali durante a subseqüente neutralização, de forma a reduzir as perdas de refinação.
O método de degomagem mais utilizado consiste na adição de 1 a 3% de água ao óleo
aquecido de 60 a 70° C e agitado durante 20 a 30 mi nutos. Forma-se um precipitado que é removido do óleo por centrifugação a 5000-6000 rpm. As gomas obtidas no processo que contiverem cerca de 50% de umidade são secas sob vácuo a uma temperatura de 70 a 80°C.
O produto obtido é chamado de lecitina comercial e consiste em cerca de 60% de mistura de fosfatídeos (lecitina, cefalina e fosfatidil-inositol), 38% de óleo e 2% de umidade. A degomagem também pode ser feita através da injeção de água ao óleo aquecido ou misturando 0,1 a 0,4% de ácido fosfórico a 85% com o óleo a uma temperatura de 60 a 65°C, seguido pela adição de 0,2% de terra branqueadora, separação de gomas por filtração ou centrifugação.
1.2.2 Neutralização
A neutralização ocorre na interfase do óleo e da solução alcalina, sendo essas fases não intersolúveis, a neutralização exige uma dispersão de solução alcalina em óleo. Existem três métodos de neutralização: descontínuo, contínuo e Zenith.
• Neutralização descontínua
O óleo é colocado num tanque com capacidade de 6 a 15 toneladas, provido de agitador
mecânico, com camisa ou vapor indireto e chuveiro para solução alcalina e água.
No caso do óleo com baixa acidez, adiciona-se solução aquosa de hidróxido de sódio
quente (baixa concentração) ao óleo aquecido entre 90 e 95° C, sem contudo agitá-lo. Em caso de soluções alcalinas mais concentradas adiciona-se o óleo à temperatura ambiente sob intensa agitação para facilitar o contado entre as fases. Depois de 15 a 30 minutos,aquece-se a mistura a temperaturas de 50 a 70° C, c om a velocidade do agitador reduzida, depois, deixa-se em repouso até a formação da “borra”.
Depois de retirada a “borra” pela torneira, o óleo é lavado 4 vezes em porções de 10 a 20% de água fervente, intercalando as lavagens.
• Neutralização contínua
Adiciona-se ao óleo, solução de soda cáustica por um proporciômetro e, após o
aquecimento da mistura a temperaturas entre 65 e 90° C, separa-se o óleo e a borra pelo processo de centrifugação.
Além do hidróxido de sódio, pode-se empregar o carbonato de sódio ou a mistura de
ambos. O uso do carbonato reduz a saponificação do óleo neutro, porém afeta a eliminação de fosfatídeos e outras impurezas. O óleo neutralizado é submetido a uma ou duas lavagens com 10 a 20% de água aquecida e depois centrifugado novamente.
• Neutralização com método Zenith
Depois de aquecido a 95° C, o óleo bruto sobe em fo rma de gotículas através de uma
coluna de solução alcalina diluída, esta pré-aquecida também a 95° C.
O sistema consiste em três unidades, das quais a primeira trata o óleo aquecido com ácido fosfórico, a segunda age como neutralizador, onde o óleo transformado em gotículas entra em contato com a solução de hidróxido de sódio por meio de um dispositivo de alertas, a terceira elimina os traços dos sabões no óleo neutralizado, pela adição de ácido cítrico.
1.2.3 Branqueamento
O processo de degomagem e a neutralização com álcalis já removem certa quantidade de
corantes do óleo, produzindo um efeito branqueador. Mas, atualmente são exigidos óleos e gorduras quase incolores, o que é possibilitado pela absorção dos corantes com terras clarificantes, naturais ou ativadas, às vezes, misturadas com carvão ativado na proporção de 10:1 a 20:1.
As terras ativadas são preparadas com silicatos de alumínio, por aquecimento com ácido clorídrico ou sulfúrico, removendo quase todo cálcio e magnésio e parcialmente o ferro e alumínio, seguido por lavagem com água, secagem e moagem.
As terras naturais têm um poder clarificante bem inferior ao das terras ativadas, porém são bem mais baratas.
O óleo neutralizado sempre contém umidade. A ação da terra clarificante é mais eficiente no meio anidro, portanto a primeira etapa do branqueamento é a secagem, feita de maneira contínua no processo de neutralização ou no branqueador à temperatura de 80 a 90°C sob vácuo (30 mm Hg) por 30 minutos. Depois se adiciona terra clarificante por sucção,agitando o óleo com temperatura de 80 a 95° C, dura nte 20 a 30 minutos.
Subseqüentemente, o óleo é resfriado de 60 a 70° C e filtrado por filtro-prensa. Dos vários tipos de filtro-prensa, o mais usado é o de placa, que permite a obtenção de resíduos de grande espessura.
Depois da filtração, o resíduo no filtro contém aproximadamente 50% de óleo, o qual é reduzido de 30 a 35% pela aplicação de ar comprimido. Após o tratamento, o resíduo de filtragem é desprezado.
1.2.4 Desodorização
A última etapa da refinação é a desodorização que elimina sabores e odores indesejáveis.
Durante esta etapa são removidas as seguintes substâncias:
a) aldeídos, cetonas, ácidos graxos oxidados, produtos de decomposição de proteínas,
carotenóides, esteróis, fosfatídeos e outros compostos desenvolvidos na armazenagem
e processamento das sementes e óleos;
b)substâncias naturais como: hidrocarbonetos insaturados e ácidos graxos de cadeia
curta e média;
c) ácidos graxos livres e peróxidos.
As substâncias odoríferas e de sabor indesejáveis sob pressão absoluta de 2 a 8 mm Hg e temperatura de 220 a 250° C, com insuflação do vapo r direto, alcançam a completa desodorização e a quase total remoção dos ácidos graxos livres residuais.
O vácuo é produzido por ejetores a vapor, bombas mecânicas ou ambos; atualmente as
bombas mecânicas têm custo bem menor.
A desodorização é feita de maneira descontínua, contínua ou semicontínua. O
desodorizador descontínuo, um tacho vertical com capacidade de 6000 a 15000 litros, é munido com uma serpentina para o vapor indireto e dispositivo para insuflação do vapor direto. O tempo de desodorização neste processo é de 6 a 8 horas.
Num desodorizador contínuo, devido ao alto vácuo de 2 a 6 mm e temperatura entre 240 e 260° C, o tempo de desodorização a 1 a 5 horas. Con tudo, o aparelho mais utilizado nas indústrias é o semicontínuo, um aparelho com corpo de aço comum, no qual são colocadas 5 ou mais bandejas de aço inoxidável. Nas primeiras bandejas o óleo é pré-aquecido, nas intermediarias, aquecido a temperatura entre 230 e 240° C com insuflação de vapor direto e na última resfriado de 40 a 50° C. O aquecimento é feito por óleo tipo Dow-Therm, óleo térmico ou vapor indireto de alta pressão. O óleo permanente em cada bandeja é passado de uma para outra durante meia hora por controle automático.
Enquanto num desodorizador semicontínuo o resfriamento é feito no próprio aparelho, o óleo processado num desodorizador descontínuo é transferido por gravidade a um tacho munido com uma serpentina e um agitador, onde é resfriado a temperatura ambiente, sob vácuo. Depois do resfriamento, em ambos os casos, o óleo é armazenado em tanques, preferencialmente de alumínio ou aço inoxidável, sob atmosfera de um gás inerte.

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