Tecnologias sustentáveis para a extração de produtos bioactivos de interesse industrial. Patrícia Pestana

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1 Tecnologias sustentáveis para a extração de produtos bioactivos de interesse industrial Patrícia Pestana

2 4.Tecnologias sustentáveis para a extração de produtos bioactivos de interesse industrial 4.1. Compostos de algas de interesse para as industrias alimentar e farmacéutica 4.2. Métodos tradicionais para obter compostos de alto valor - Vantagens e desvantagens 4.3. Extração com fluídos supercríticos como processo alternativo para obter compostos de alto valor Fluídos supercríticos CO 2 Supercrítico Princípios básicos da extração supercrítica efeito da Temperatura e da Pressão Exemplos

3 4.1. Compostos de algas de interesse para as industrias alimentar e farmacéutica Alga Divisão Compostos Atividade funcional Arthrospira platensis Cyanobacteria EFA s (Omega 3) Ficocianina Vitamina E Anti-inflamatório Antioxidante Chlorella vulgaris Chlorophyta Cantaxantina e Astaxantina Antioxidantes Chlorella pyrenoidosa Chlorophyta Luteína Antioxidante Dunaliella salina Chlorophyta β-caroteno Antioxidante

4 4.1. Compostos de algas de interesse para as industrias alimentar e farmacéutica Alga Divisão Compostos Atividade funcional Isochrysis galbana Haptophyta EFA s (Omega 3) Fucoxantina Anti-inflamatório Antioxidante Anticancerígena Undaria pinnatifida Ochrophyta Fucoxantina Antioxidante Anticancerígena Haematococcus pluvialis Chlorophyta Astaxantina Antioxidantes Dictyopteris membranacea Ochrophyta Óleos e polissacáridos Antimicrobiana

5 4.2. Métodos tradicionais para obter compostos de alto valor. Vantagens e desvantagens EXTRAÇÃO FRIO QUENTE Maceração Hidrodestilação Prensagem a frio Solventes

6 MACERAÇÃO Carateristicas da matriz Seletividade do solvente Extração fracionada + Hexano = Ex: ácidos gordos + Diclorometano = Ex: alcaloides + Metanol = Ex: taninos

7 PRENSAGEM A FRIO

8 Fonte de calor HIDRODESTILAÇÃO

9 Fonte de calor EXTRAÇÃO COM SOLVENTES

10 VANTAGENS & DESVANTAGENS Extração Vantagens Desvantagens Quente - Processo eficiente ( > rendimento) - Degradação dos compostos termolábeis - Consumo de grandes quantidades de solventes - Fraca qualidade dos extratos - Inflamabilidade dos solventes Frio - Estabilidade dos compostos - Técnica simples (maceração) - Exige a secagem das algas (prensagem a frio) - Processo muito demorado - Não ocorre esgotamento do extrato devido à saturação do solvente - Consumo de grandes quantidades de solventes - Inflamabilidade dos solventes

11 4.3. Extração com fluídos supercríticos como processo alternativo para obter compostos de alto valor

12 Fluídos supercríticos Substância que se encontra em condições de pressão e temperatura acima do seu PONTO CRÍTICO

13 Fluídos supercríticos Estado Densidade (kg m -3 ) Coeficiente difusão (m 2 s -1 ) Viscosidade (N s m -2 ) Gasoso Supercrítico Líquido Densidade semelhante à de um líquido (maior poder solvente que um gás) Coeficiente de difusão superior ao de um líquido (transporte mais eficiente) Viscosidade inferior à de um líquido (penetração mais rápida) Eficiência de extração é superior à dos solventes líquidos

14 Fluídos supercríticos Fluído T c ( o C) P c (atm) Etanol Água Etileno Benzeno Tolueno Propano Hexano bar = atm

15 CO 2 Supercrítico (green solvent)

16 CO 2 Supercrítico (green solvent) Condições NPT - GRAS - Não inflamável - Não corrosivo - Incolor - Inodoro - Gasoso - Condições críticas fáceis atingir - Apolar

17 CO 2 Supercrítico (green solvent) Condições Supercríticas - Propriedades mistas de gás e líquido - Capacidade elevada de transporte e extração Elevado poder solvente

18 PROCESSO DE EXTRAÇÃO 1º Pressurização do vaso extrator (P e T > P c e T c ) 2º A extração decorre 3º Despressurização nos vasos coletores 4º Recuperação dos extratos e libertação do CO 2

19 Princípios básicos da extração supercrítica efeitos da Temperatura e da Pressão DENSIDADE é diretamente proporcional à SOLUBILIDADE

20 Princípios básicos da extração supercrítica efeitos da Temperatura e da PRESSÃO Pressão Densidade Solubilidade

21 Princípios básicos da extração supercrítica efeitos da TEMPERATURA e da Pressão Temperatura Densidade CO 2 Pressão vapor compostos Enquanto prevalecer o efeito da Densidade Enquanto prevalecer o efeito da Pressão vapor Solubilidade Solubilidade

22 CURVA DE EXTRAÇÃO

23 Extração com CO 2 supercrítico - Tecnologia sustentável - Tecnologia amiga do ambiente - Não tóxica - Rápida - Sem degradação térmica - Mantem a integridade da matriz - Evita consumo de grandes quantidades de solventes orgânicos - Produz extratos de alta qualidade para farmacéutica, cosmética e neutracéutica

24 Algas - Extração de compostos de valores acrescentado DESAFIOS: Parede celular Moléculas polares

25 Do ponto de vista técnico e económico, quando é que a SFE é mais vantajosa: - Legislação ambiental (processo) - Legislação exige pureza - Industria exige alta qualidade - Imagem de marca

26 Exemplos Matéria-prima Compostos P (bar) T (ºC) Tempo (min) Dunaliella salina β-carotenos Nannocholopsis gaditana Carotenoides e Clorofilas Dictyopteris membranacea Voláteis Chlorella pyrenoidosa Luteína Arthrospira platensis Ácido γ linolénico

27 Exemplos Eliminação de resíduos solventes Extração da cafeína dos grãos de café Extração de óleos essenciais (vegetais e animais) Extração de nicotina das folhas de tabaco Extração de gorduras de produtos alimentares

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