PESQUISA COM PLANTAS CORANTES DA AMAZÔNIA
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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA LABORATÓRIO DE ENG. DE PRODUTOS NATURAIS PESQUISA COM PLANTAS CORANTES DA AMAZÔNIA Lênio José Guerreiro de Faria Prof. Associado FEQ/ITEC/UFPA SÃO PAULO - SP
2 BREVE HISTÓRICO LABORATÓRIO DE ENGENHARIA DE PRODUTOS NATURAIS - LEPRON - Beneficiamento de Produtos Naturais - Programa de Pesquisa Aplicada POEMA - Veículo verde - Daimler Benz - Fibras - Óleos - Resinas -Corantes
3 PLANTAS CORANTES A tendência mundial na busca por produtos mais saudáveis e naturais é irreversível e tem proporcionado aumento no consumo de corantes naturais. Diversas são as espécies de vegetais que podem ser consideradas plantas corantes, embora sejam classificadas em outros grupos, como: - Especiarias: urucum, cúrcuma - Hortaliças : beterraba, espinafre - Plantas ornamentais: mary-gold - frutíferas: açaí, jenipapo - Plantas fibrosas: vinagreira
4 PLANTAS CORANTES EM USO OU EM ESTUDO URUCUM (Bixa orellana L) L.) Generalidades - Planta arbustiva, rústica e perene, da família bixaceae, encontrada na América Tropical de cultivo comercial promissor. - Produção do urucuzeiro bastante variada, função das condições do solo, idade da planta e tratos culturais. - Identificação dos tipos ou variedades feita pelas cápsulas: formas ovóide, alongada ou achatada, com poucos ou muitos pêlos, coloração verde, vermelha, amarela, carmim e verde-amarelado. - Número de sementes variável, em média 45. Sua coloração varia desde o vermelho intenso (maior teor de corantes) até róseo-claro (menor teor de corantes).
5 Corantes do Urucum - Pericarpo das sementes rico em corantes de ampla aplicação tecnológica e industrial. - Corante presente em maior concentração é a bixina, que compreende mais de 80% dos carotenóides totais. - A concentração de bixina varia com o tipo de cultivar, solo, clima, tratost culturais e operações pós-colheita. - Camada que encobre as sementes representa cerca de 6% do peso total delas, dos quais aproximadamente 2% são devidos a bixina. - Na Amazônia encontram-se sementes com até 6% de bixina, base úmida. O Brasil é o maior produtor mundial de urucum O Pará é um dos - O Brasil é o maior produtor mundial de urucum. O Pará é um dos maiores produtores nacionais (cerca de ton/ano).
6 Bixa Orellana L. Cápsulas (cachopas) de urucum Sementes de urucum
7 Teores de Bixina e Classificação das Sementes de Urucum Tipo Procedência Umidade Teor de Bixina (%) (%) Úmida Piave Gigante Iguarapé-Açu/PA 12,07 6,00 Bico de Pato Iguarapé-Açu/PA 10,47 5,75 CPAF/Amapá Cerrado/AP 10, ,47 Dico Bento I Iguarapé-Açu/PA 12,49 4,77 Peruana/Ronald Belém/PA 7,81 4,78 Pastelão Iguarapé-Açu/PA 8,75 4,70 Piave Vermelha Iguarapé-Açu/PA 11, ,34 Dico Bento II Iguarapé-Açu/PA 13,57 4,18 Abe S. Fco. Pará/PA 11,51 4,27 Ramal do Prata Iguarapé-Açu/PA 10,50 4,25 Verdinha Iguarapé-Açu/PA 10,78 4,17 Piave Verde Iguarapé-Açu/PA 9,25 4,22 Dico Bento III Iguarapé-Açu/PA 13,39 3,90 Wagner Iguarapé-Açu/PA 12,25 0,92
8 Classificação das sementes de Urucum conforme a qualidade Tipo Umidade Teor de pigmentos pg Impurezas Matérias Grãos (min.) estranhas avariados 1 10,0 % 2,5 % 3,0 % 0,0% 1,0% 2 12,0% 1,8 % 5,0 % 0,5 % 2,0%
9 Pesquisas com plantas corantes Otimização dos processos de secagem e extração Obtenção de corantes para aplicações tecnológicas e industriais (tingimento de fibras vegetais e elaboração de tintas automotivas) Estabilidade (luz, oxigênio, temperatura) Higroscopicidade. Matérias primas Urucum (Bixa orellana L.) Cúrcuma (Curcuma longa L.) Jenipapo (Genipa americana) Açaí (Euterpe oleracea) Mangostão (Garcinia mangostana L.)
10 Processos Extração descontínua sólido- líquido: lixiviação Variáveis de entrada típicas: temperatura, tipo e concentração do solvente, agitação, tempo, massa de sólido/massa do solvente. Respostas: rendimento, concentração do componente de interesse. Planejamento de experimentos e otimização de processos. Produtos Bixina / Norbixina Curcumina Antocianinas Genipina
11 Extração por Solvente 1-controlador de temperatura 2-sensor de temperatura 3- agitador 4- condensador 5-amostra 6-solvente 7-aquecedor 8-indicador de temperatura Et Extrator t por solvente com refluxo e agitação (escala de laboratório)
12 Processo de Extração de Corantes de Urucum com Soluções Alcalinas t = 45 min T = 65 o C KOH = 1,25% m a 1 = m msol 5 HCl = 1N
13 Esquema da Acidificação do Extrato t Alcalino de Urucum HOOC Bixina OH - COOH 3 - OOC Sal da norbixina H + COO - HOOC Norbixina COOH
14 Processos de Extração de Corantes de Urucum PROCESSO DESCRIÇÃO PRODUTO OBTIDO Extração mecânica a quente. Recristalização Centrifugação do pigmento após filtragem. Bixina cristalina Secagem e recristalização com ácido acético. Químico Extração direta com óleos vegetais. Bixina lipossolúvel Químico Extração exaustiva com solvente: Clorofórmio. Pigmentos totais Químico Extração com carbonato de sódio. Pigmentos totais t Químico Extração com hidróxido de sódio ou potássio Norbixato de sódio ou potássio Lixiviação das sementes com água e agitação, a 60 C. Físico Centrifugação da suspensão obtida. Pigmentos totais Secagem da pasta. Físico Raspagem por escova de nylon. Peneiramento. Pigmentos totais Físico Atrição e secagem em leito de jorro a 60 C. Pigmentos totais Físico Extração com fluidos pressurizados (CO 2 supercrítico) Bixina
15 Usos de Corantes de Urucum em Alimentos Princípio Ativo Apresentação Principais Aplicações 0,35-1,12% Norbixina Líquido hidrossolúvel 0,23% Bixina Líquido oleossolúvel (solução) 3,0 a 10,0% Bixina Líquido oleossolúvel (suspensão) 1,0% Norbixina Pó hidrossolúvel (maltodextrina) Salsichas, queijos, iogurtes, sorvetes, extrusados Manteigas, extrusados, recheios de biscoitos Margarinas, coloríficos, extrusados Sobremesas em pó, bebidas lácteas em pó, produtos de panificação 20% Bixina Pó microencapsulado Bebidas, misturas em pó, confeitos, extrusados
16 Secagem e Beneficiamento do Urucum
17 Secador Convectivo de Leito Fixo 1 - controle de velocidade do soprador 14 - bomba de vácuo 2 - soprador centrífugo 15 - exaustor 3 - controlador de potência 16 - balança eletrônica de precisão 4 - par de resistências de 2 kw 17 - camada de sementes 5 - par de resistências de 1 kw 18 - cesto (leito) 6 - tubo de Pitot 19 - corpo do leito secador 7 - micromanômetro 20 - termômetro de máxima e mínima 8 - distribuidor de ar 21 - termohigrômetro 9 - câmara plenum 22 - telas difusoras de ar 10 - medidor de temperatura do ar de 23 -unidade básica de secagem entrada 11 - medidor de temperatura do ar de saída 24 - seção de acoplamento ao leito 12 - psicrômetro (Ts e Tu à entrada) 25 - anteparo 13 - psicrômetro (Ts e Tu à saída) fluxo de ar
18 Estabilidade Eliminação de m-xileno e formação de C17 e C18 (pigmentos amarelos) na degradação térmica de bixina e metilbixina Fotodegradação da Bixina em sementes de Urucum
19 Curcuma longa L. Rizomas de cúrcuma Rizomas e extrato de cúrcuma
20 Mangostão Aspectos gerais do Fruto, casca e polpa
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