VIII Congresso Brasileiro de Engenharia Qumica em Iniciao Cientfica 27 a 30 de julho de 2009

Uberlndia, Minas Gerais, Brasil

DEGOMAGEM DE LEO DE GIRASSOL PARA PRODUO DE BIODIESEL

1Anderson C. Vieira, 1Marcos Luciano G. Barreto, 1Vanessa M. Vasconcelos, 2Gabriel F. da Silva.

1 Discente do curso de Qumica Industrial da Universidade Federal de Sergipe.

2 Professor de Engenharia Quimica da UFS/SE

1Universidade Federal de Sergipe, Departamento de Engenharia Qumica, Av. Marechal Rondon, S/N, So Cristvo-

SE, Brasil, CEP: 49100-000, Tel (79) 2105-6556. e-mail:Gabriel@ufs.br

RESUMO - A degomagem de leos para produo de biodiesel um processo que consiste na remoo dos fosfatdeos atravs de sua hidratao, fazendo com que aumente sua densidade e, consequentemente, ocorra separao por precipitao Os fosfatdeos so derivados do -cido fosfrico com composio qumica similar aos lipdios, mas contendo nitrognio e fsforo. A tcnica de degomagem largamente aplicada na rea industrial para refino de leo bruto pe-lo seu baixo custo. O leo de girassol tem grande potencial para a produo de biodiesel, pois um combustvel biodegradvel obtido a partir de fontes renovveis como leos e gorduras. Para tal, o leo precisa sofrer um processo de degomagem com o intuito de facilitar a reao de transesterificao diminuindo a viscosidade do biodiesel. As vantagens da aplicao desta tcnica foram a motivao de estud-la na extrao da goma do leo de girassol que rico em cido olico, melhorando assim a qualidade do biodiesel produzido a partir deste leo. Para a obteno da goma aqueceu-se o leo a 60C, acrescentando 4% de gua deionizada, tambm previamente aquecida, aumentando assim a solubilidade dos fosfatdeos Como resultado obte-ve-se uma diferena significativa nas propriedades fsico-qumicas do leo, tais como diminui-o de sua acidez, saponificao.

Palavras-Chave : Degomagem, leo de girassol, biodiesel.

INTRODUO

O girassol nativo da Amrica do Norte, podend o ser encontrado desde as plancies do noroeste do Canad ate a Amrica do sul. Sua semente , botanicamente, um fruto composto por pericarpo (casca) e sementes propriamente dita (polpo) como mostra a figura 01 abaixo:

Figura 01: Girassol

Os hbridos, atualmente cultivados, tm

ate 25% de casca e 75% ou mais de polpa. O

rendimento do leo da semente inteira de 48 a 52%.

A qualidade dos leos determinada pela quantidade e qualidade dos cidos graxos insaturados que os compem. O leo de girassol apresenta vantagens por sua capacidade de conservao por perodos prolongados, devido ao baixssimo contedo de cido linolico. (SOARES, et al. 2001). Porm para melhorar essa qualidade preciso sofrer um processo de refino, no caso em questo a degomagem.

Degomagem a etapa de processamento de matrias graxas brutas, principalmente de ori-gem vegetal, que visa eliminao, remoo ou inativao de fosfatdeos ou (Fosfolipdeos) e substncias afins, cuja presena poderia interferir nas etapas posteriores de processamento e/ou com a qualidade de matrias graxas refinadas a serem produzidas. A degomagem tem como obje-tivo principal a hidratao dos fosfatdeos hidrat-veis, insolubilizando-os em matrias graxas, per-mitindo sua separao ou eliminao de suas propriedades tenso-ativas e decompor os no-hidratveis em hidratveis. Como consequncia temos uma diminuio nas impurezas, minimi-zando a turbidez do leo e, em casos especiais, possibilitar a recuperao de lecitina, como sub-produto de valor comercial. Lecitina um termo

que se refere uma mistura de fosfatdeos e removida do leo atravs da hidratao da micela a uma temperatura elevada, formando duas fases que podem ser separadas por centrifugao. A superfcie ativa da lecitina, ou seja, a poro dos fosfatdeos confere ao composto uma estrutura molecular ambiflica: a parte hidroflica, composta pelo cido fosfrico e a parte hidrofbica, pela cadeia de cidos graxos. (HERMAN s.d.)

O tamanho desta cadeia de cidos graxos confere estrutura o carter mais ou menos hi-drofbico. Este comportamento lhe atribui uma de suas principais aplicaes que o uso como e-mulsificantes para substncias que tm superf-cies ativas diferentes, como a gua e leo, permi-tindo que eles se misturem facilmente (MENDES, 2000). Os fosfolipdeos so substncias de com-posio qumica similar aos lipdeos, mas conten-do nitrognio e fsforo conforme mostra a figura 02, onde temos a estrutura do principal constituin-te da lecitina. Estes compostos so encontrados na maioria das sementes oleaginosas. Os fosfoli-pdios so bons agentes emulsificantes, so sol-veis em lcool e insolveis em acetona (SMITH & CIRCLE, 1972). A estrutura molecular dos fosfoli-pdios derivada da estrutura dos triglicerdeos, com a substituio de uma molcula de cido graxo por um ster de cido fosfrico. Dependen-do da molcula ligada ao grupo fosfatdeo, geral-mente um aminolcool, os fosfolipdios mais co-mumente encontrados so denominados de fos-fatidilcolina, fosfatidilatenolemina e fosfatidilinosi-tol.

Figura 02: Estrutura da fosfatidilcolina ou lecitina.

Alguns fosfatdeos hidratados tm a pro-

priedade de adsorver outros fosfatdeos, hidrat-veis ou no hidratveis; a fosfatidilcolina hidrata-da pode encapsular cido fosfatdico, fosfatidilco-lina e fosfatidilinositol em quantidades de at 80% de seu prprio peso. A importncia da eliminao dos fosfatdeos porque eles apresentam alguns inconvenientes durante o processo de refinao, tal como, aumentar a quantidade de materiais adsorventes, com conseqente aumento do custo de processamento e aumento de perdas de leo

por reteno no resduo de tratamento com ad-sorventes devido sua ao emulsificante. Eles precisam ser retirados do leo para que o biodie-sel tenha melhor qualidade.

Biodiesel foi definido pela National Biodi-esel Board dos Estados Unidos, como derivado mono-alquil ster de cidos graxos de cadeia longa, proveniente de fontes renovveis como leos vegetais ou gordura animal, cuja utilizao est associada substituio de combustveis fsseis em motores ciclo diesel.

O presente trabalho tem como objetivo efetuar a degomagem do leo de girassol, a baixa temperatura e curto tempo de agitao, compa-rando sua eficincia de acordo com as proprieda-des fsico-qumicas do leo antes e depois de ter passado pelo processo de degomagem.

MATERIAL E MTODOS

A matria prima utilizada foi o leo bruto de girassol, extrado de sua semente com auxlio de uma prensa mecnica TECNAL modelo TE-098, vista na figura 03, no LTA - laboratrio de tecnologia de alimentos na Universidade Federal de Sergipe.

Figura 03: Prensa mecnica esmagadora.

Caracterizou-se a matria-prima atravs dos ndices de saponificao, acidez, densidade, u-midade e viscosidade de acordo com as normas da Tabela 01: Tabela 01: Normas para analises fsico-qumicas de leo.

ANLISES NORMA

ndice de Saponificao ASTM D94

ndice de Acidez ASTM D664

Umidade EN 12937

Densidade ASTM D4052

Viscosidade ASTM D445

Para determinao do ndice de saponifi-cao, pesou-se aproximadamente 3,00 mg da amostra, adicionou 50 mL de uma soluo alco-lica de KOH 0,5M, levou-se para aquecer em um banho-maria com um sistema de refluxo por um tempo de 40 min. Aps esse tempo titulou-se com uma soluo de HCL 0,9M.

Conforme Ribeiro e Seravalli (2004), a reao de saponificao pode estabelecer o grau de deteriorizao e a estabilidade, verificar se as propriedades dos leos esto de acordo com as especificaes e identificar possveis fraudes e adulteraes. O ndice de saponificao (IS) definido como o nmero de (mg) de hidrxido de potssio (KOH), uma base, necessrios para sa-ponificar os cidos graxos, resultantes da hidrli-se de um grama da amostra. Quanto menor o peso molecular do cido graxo, tanto maior ser o ndice de saponificao, grosseiramente; para as gorduras vegetais, quanto mais altos os ndices de saponificao mais se prestam para fins ali-mentares (MORETTO e FETT, 1998).

O ndice de acidez foi determinado adi-cionando 100 mL da soluo de lcool+ter (1:3) adicionou-se fenolftalena e titulou-se com KOH. O ndice de acidez definido como o numero de (mg) de hidrxido de potssio necessrio para neutralizar os cidos livres presentes em um grama de leo ou gordura.

Segundo Ribeiro e Seravalli (2004), o es-tado de conservao do leo est intimamente relacionado com a natureza e qualidade da mat-ria-prima, com a qualidade e o grau de pureza do leo, com processamento e, principalmente com as condies de conservao.

Para a anlise da umidade, pesou-se 25 g de areia grossa numa cpsula de porcelana e secou-se na estufa a 105 C por uma hora. Res-friou-se num dessecador. Acrescentou-se 10 mL da amostra de leo, misturou-se e levou-se es-tufa por mais duas horas. Retornou-se para o dessecador pesando-se ao final.

Determinou-se a densidade com o auxlio de um picnmetro.

Para a viscosidade, inseriu-se num viscosmetro capilar 10 mL do leo em estudo e o levou-se para o banho termostatizador a 40 C at atingir o menisco do viscosmetro.

Metodologia Experimental

No processo de degomagem, utilizou-se

um banho termostatizado, agitador mecnico e um termmetro para controlar a temperatura em 60 C como pode ser visto na figura 04. O volume de leo necessrio foi de 200 mL medido com o auxlio de uma proveta, e transferido para um becker, onde foi degomado, e um funil de separa-o para a etapa posterior degomagem. A a-mostra de leo foi aquecida a fim de aumentar a solubilidade dos fosfatdeos na gua que tambm

foi previamente aquecida. Ento, efetuou-se a degomagem, adicionando-se 3% em volume de gua no leo com agitao constante de 300 rpm por um tempo de 20 mim.

Figura 04: Reator.

Finalizando a etapa de hidratao, trans-

feriu-se o leo degomado com a goma (fosfatdeo solubilizado em gua), para um funil de separa-o e deixou-se decantar por 24 horas. Aps es-se tempo pode-se separar a goma obtendo-se ento, o leo degomado, que foi caracterizado segundo as mesmas anlises dele bruto.

RESULTADOS E DISCUSSO

A Tabela 03 mostra as caractersticas f-

sico-qumicas do leo bruto:

Tabela 03 Caracterizao fsico-qumica do leo bruto de girassol

ANLISES RESULTADO

ndice de saponifica-o

188.70

ndice de Acidez 1.7159

Umidade 6.7278

Densidade 0.9201

Viscosidade 34.1424

Segundo o padro britnico (FREIRE,

2001) o leo de primeira qualidade deve apresen-tar um ndice de saponificao entre 177 a 187 mg KOH/g. Esta determinao til para a verifi-cao do peso molecular mdio da gordura e da adulterao por outros leos com ndice de sapo-nificao bem diferentes. No nosso caso, o ndice est no limite, ou seja, o leo est em boa condi-o. Para fim alimentcio, quanto maior o ndice de saponificao, mais adequado leo.

Segundo a Tabela 04, a acidez do leo est alta. Isso pode ser explicado pela presena de acido graxo livre, que se deve qualidade e manuseio das sementes e armazenamento do leo, pois a decomposio dos glicerdeos

acelerada por aquecimento e pela luz, enquanto a acidez quase sempre acompanhada pela sua formao.

Um ndice de acidez elevado aumenta os custos do processo de refino do leo. Se o desti-no do leo for produo de biodiesel este ndice tem que ser inferior a 1% para que no venha causar danos no motor como corroso das tubu-laes.

A umidade do leo analisado apresentou-se elevada, antes da degomagem, isso pode fa-vorecer a reao de hidrlise, a qual quebra as ligaes de ster glicerdeo, ocorrendo forma-o de cidos graxos livres, monoacilglicerdeos, diacilglicerdeos e glicerol, promovendo o aumen-to da acidez. A presena de gua em quantida-des indesejveis favorece a saponificao con-sumindo o catalisador e diminuindo-se assim a eficincia da reao de transesterificao alcali-na.

A densidade em um fluido incompressvel constante, considerando-se as impurezas que ainda estavam presentes no leo podemos justificar sua pequena variao. Temos que no leo em questo sua viscosidade est acima dos padres, porm levando-se em conta que ele rico em cido olico, que o mesmo cido contm uma insaturao e este tem a cadeia longa, e tambm que ele continha muitas impurezas tal viscosidade justificada como mostra a Tabela 05.

Tabela 04 Caracterizao do leo de girassol degomado

ANALISES RESULTADOS ndice de Saponifica-o

147.30

ndice de Acidez 1.093 Densidade 0.9120 Umidade 3.032 Viscosidade 23.123

Pode-se notar que aps o processo de degomagem, obtivemos uma significativa mudan-a nas propriedades fsico-qumicas do leo. No caso da acidez, a acentuada diferena impor-tante levando-se em conta os motivos supracita-dos onde, quanto menor a acidez melhor as eta-pas posteriores de refino e um leo bem reco-mendado para qualquer fim. O baixo ndice de acidez tambm est relacionado com o baixo n-dice de umidade, onde tambm foi citado que quanto maior a umidade, maiores as reaes de hidrolise as quais favorecem a formao de ci-dos graxos.

CONCLUSO

Aps este estudo pode-se notar a eficin-

cia do processo de degomagem associado ao leo de girassol onde este, depois de degomado,

teve uma grande diferena nas suas proprieda-des fsico-qumicas, tornando-se assim um leo ideal para os diversos fins, ou ao menos, um leo que no precisa passar por muitas outras etapas de refino.

A degomagem se mostrou bastante efeti-va mesmo baixas temperaturas e com pouco tempo de reao.

Considerando-se os erros, experimental e analtico, tais diferenas no se mostraram maio-res. Alem de tudo para se ter um leo com boas caractersticas preciso ter cuidados desde o armazenamento das sementes. Principalmente, levando em conta a acidez que aumentada de-vido o aumento da umidade, que pode ser contro-lada tendo-se uma boa estocagem das sementes, at a etapa de processamento final.

REFERNCIAS BLIOGRFICAS

HERMAN, R. Tecnologia das Matrias Graxas. Purificao e Refinao. V. 2 , p 25-41.

FREIRE, R.M.M. Ricinoqumica. In: AZEVEDO,

D.M.P.; LIMA, E.F. (Ed.). O agronegcio da mamona no Brasil. Braslia: Embrapa Infor-mao Tecnolgica, 2001. p.295- 334.

MORETTO, E; FETT, R. Tecnologia de leos Ve-

getais e Gorduras Vegetais na Indstria de Alimentos. So Paulo: Varela, (1998).

CECCHI, H. M. Fundamentos tericos e prticos

em anlise de alimentos. Editora da UNI-CAMP: 2 Ed. rev.- Campinas, SP, editora da UNICAMP, 2003. 207p

VIEIRA, F. F. Anlise de leos vegetais. U.E.P.B.

Campina Grande, 1994. 45p. PONS, E. L.; MACHADO, M. R.; KORTZ, D. E.

M.; SCHNEIDER, R. de C. de S.; KIST, L. T.; MARTINELLI, M.; CARAMO, E. B. Estudo fsico-qumico do leo de variedades de Ri-cinus Communis L existentes no vale do rio pardo - Rio Grande do Sul. In: XXIII Reunio Anual da SBQ, 2000.

RIBEIRO, E.P.; SERAVALLI, E.A.G. Qumica de

Alimentos, So Paulo: Edgard Blcher, 2004 MENDES, A.C. Lecitina de Soja: processo de ob-

teno e refino. Porto Alegre: UFRGS, 2000. Monografia (Curso de Engenharia de Alimen-tos), Instituto de Cincia e Tecnologia de A-limentos, Universidade Federal do Rio Gran-de do Sul, 2000.

SMITH, A.K.; CIRCLE, S.J. Soybeans: chemistry

and technology. v. 1. Westport: The AVI, 1972.