EXTRAÇÃO MECÂNICA DE ÓLEO DO COCO (COCOS NUCIFERA L.)

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1 EXTRAÇÃO MECÂNICA DE ÓLEO DO COCO (COCOS NUCIFERA L.) J. E.S.LOURENÇO 1, L. D. SILVA NETO 1, C.S. SILVA 1, D. G. COÊLHO 1, S. H. V. CARVALHO 1 e J. I. SOLETTI 1 1 Universidade Federal de Alagoas, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Química para contato: elderr.lourenco@gmail.com RESUMO O Brasil possui cerca de 280 mil hectares cultivados com coqueiro, distribuídos, praticamente, em todo o território nacional com produção equivalente a dois bilhões de frutos. Dentre os 10 maiores estados produtores de coco do Brasil, 7 são da região Nordeste. Em 2009, Alagoas foi o 10º maior produtor de coco do Brasil, com uma produção de mil frutos. No processo de venda do coco existe um produto considerado residual, pois não se enquadram no controle de qualidade das empresas por causa do tamanho apresentado. Este trabalho visa ao estudo da otimização do processo de extração do óleo de coco utilizando prensa hidráulica. Foram realizadas extrações mecânicas em prensa hidráulica, utilizando as seguintes pressões: 165; 247,5; 330; 412,5 e 495kgf/cm². Pelos resultados obtidos, é possível projetar extratores contínuos que maximizem a extração do óleo, bem como quantificar o quantitativo de óleo extraído em função da pressão exercida. 1. INTRODUÇÃO Após a crise do petróleo iniciada no final de 1973, todos os países importadores de petróleo foram prejudicados, principalmente aqueles em desenvolvimento como o Brasil. Essa crise causou uma necessidade de se obter novas fontes alternativas de energia. No entanto, essas alternativas devem ser tecnicamente aceitáveis, economicamente competitivas, ambientalmente amigáveis e prontamente disponíveis. Nesse aspecto, tem-se estudado o processo de extração e uso de derivados de óleos vegetais produzindo-se novos combustíveis, renováveis, denominados biocombustíveis, entre os quais se destaca atualmente o biodiesel. (Costa Neto et. al., 2000; Ramos et. al., 2003; Macedo & Macedo, 2004). O coqueiro é uma planta de elevada importância econômica e social nas regiões intertropicais do mundo, onde encontra condições favoráveis de clima e solo para se desenvolver quando comparada a outras culturas desenvolvidas nas áreas litorâneas. Segundo Martins (2014), o Brasil possui cerca de 280 mil hectares cultivados com coqueiros, distribuídos, praticamente, em todo o território nacional com produção equivalente a dois bilhões de frutos.

2 Com o propósito de ampliar o conhecimento científico com relação à produção de biodiesel no Brasil, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a obtenção do óleo de coco (cocos nucifera) através do processo de extração mecânica (prensagem) e por solvente utilizando o Soxhlet O Óleo A palavra lipídio é derivada do grego lipos, que significa gordura (Gaziola et al., 2002). São substâncias fisicamente caracterizadas pela insolubilidade em água e solubilidade em solventes orgânicos (Ramalho & Suarez, 2013). Os óleos vegetais são produtos naturais constituídos por uma mistura de ésteres derivados do glicerol (triacilgliceróis), cujos ácidos graxos contêm cadeias de 8 a 24 átomos de carbono com diferentes graus de insaturação. A análise da composição de ácidos graxos constitui o primeiro procedimento para a avaliação preliminar da qualidade do óleo bruto e/ou de seus produtos de transformação e isto pode ser obtido através de vários métodos analíticos tais como a cromatografia líquida de alta eficiência (Planketal, 1994), a cromatografia em fase gasosa (Mittelbach et al., 1996) e a espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (Gelbard et al., 1995). Óleos e graxas de origem vegetal ou animal são úteis na sua forma natural, podendo ser empregados para vários fins, como a produção de: margarina, manteiga, plastificante, material para higiene, lubrificantes, etc. Os ésteres graxos derivados de óleos e seus ácidos graxos precursores podem ser utilizados como matéria-prima na indústria química, farmacêutica e de alimentos (Otera, 2003). Atualmente, os óleos vegetais transesterificados (biodiesel) se mostram como um substituto, mesmo que parcial, dos combustíveis derivados de petróleo, promovendo um forte impacto econômico e social (Khan, 2002) Extração Mecânica A extração por prensagem é a operação de separação de líquidos de sólidos pela aplicação de forças de compressão, e geralmente usada nas indústrias de alimentos e bebidas. É um método mais popular apresentando menor rendimento. Otimizar o processo de prensagem consiste na definição de parâmetros ótimos, como por exemplo, a temperatura e teor de umidade dos grãos, para que seja alcançado bons rendimentos em óleo, a partir de uma baixa pressão aplicada pela prensa (Mpagalile et al., 2006) Matéria Prima O coqueiro (cocos nucifera), originário do Sudeste asiático, foi introduzido no Brasil em 1553, onde se apresenta naturalizado em longas áreas da costa nordestina, proporcionando abundante matéria-prima tanto para as agroindústrias regionais quanto para uso alimentício (Ferreira, 1994).

3 O conteúdo de óleo na polpa é superior a 60%, o que equivale a uma produção de 500 a 3000 Kg de óleo/ha (Mazzani, 1963). O coco aparece também como o material oleaginoso que apresenta o maior percentual de óleo em relação a seu peso, pode-se observar isso na Tabela 1. Tabela 1: Conteúdo de óleo nos diversos materiais oleaginosos Material oleaginoso Conteúdo de óleo (%) Coco Babaçu Girassol Soja Fonte: Innocentini UNAERP Em 2009, Alagoas foi o 10º maior produtor de coco do Brasil, com uma produção de mil frutos verdes e secos. A produção de coco seco é destinada tanto ao uso in natura quanto à industrialização, na obtenção de produtos como coco ralado, leite de coco, doce, farinha, fibras, entre outros produtos e subprodutos. No processo de venda do coco, uma grande parcela não se enquadra no controle de qualidade das empresas por causa do tamanho apresentado ou defeitos na estrutura como rachaduras e desta forma são considerados residuais. 2. METODOLOGIA 2.1. Material Os frutos foram obtidos in natura, desprovido apenas de mesocarpo. Para obtenção da polpa foi necessário a separação do endocarpo. Os frutos foram submetidos a um aquecimento sob pressão constante em autoclave, baseado em Carvalho (2007), assim, foram definidas a temperatura de 120ºC e 1,5kgf/cm 2 de pressão durante 15 minutos. Após o resfriamento da amostra para temperatura ambiente, houve a remoção manual da polpa ou amêndoa aderida ao endocarpo duro, onde, posteriormente foi realizado os ensaios de extração mecânica e por solvente. 2.2 Métodos Extração por solvente: Como as oleaginosas apresentam diferenças no teor de óleo de acordo com a região do seu plantio, a extração por solvente fez-se necessária para a determinação do teor de óleo no coco da região estudada, litoral sul de Alagoas. A determinação do teor de óleo total presente no coco foi obtida através do método Soxhlet, utilizando álcool etílico como solvente. Para as análises, foram colocados aproximadamente 5 gramas de polpa no equipamento. A extração foi realizada

4 durante 24 horas. Ao término desse período, colocou-se a amostra para secar na estufa e o teor de óleo foi obtido pela diferença de massa em relação a massa inicial. Extração Mecânica: A massa da amostra analisada foi de 100g de polpa, foram realizadas extrações mecânicas em prensa hidráulica, utilizando as seguintes pressões: 165; 247.5; 330; e 495kgf/cm² a temperatura ambiente. Cada extração durou 1 hora e 40 minutos, sendo este tempo o necessário para entrar em regime estacionário. Foi utilizada uma prensa hidráulica modelo TE-098 da Tecnal juntamente com uma balança semi analítica para a medição da massa de óleo extraído. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados médios obtidos nas extrações mecânicas são apresentados na Tabela 2, de acordo com as pressões empregadas. Pressão (kgf/cm 2 ) Tabela 2 Eficiência da extração mecânica do óleo de coco. Massa de coco utilizada na extração (g) Massa de óleo total na amostra (g) Massa total de óleo extraído (g) Rendimento Perda (%) 165,0 100,01 63,74 29,08 45,62 4,41 247,5 100,19 63,85 44,82 70,19 4,24 330,0 100,19 63,85 50,38 78,90 2,91 412,5 100,47 64,03 52,32 81,71 1,94 495,0 100,19 63,85 54,38 85,17 2,40 Fonte: Autor (2016) O cálculo do rendimento foi feito através da razão entre a massa de óleo extraída na prensagem e a massa total de óleo no qual poderia ser extraída, sendo essa massa obtida utilizando uma extração por solvente através do método Soxhlet, como pode ser observado na Equação (1). A extração por solvente foi realizada no equipamento Soxhlet durante 24 horas, utilizando o álcool etílico como solvente. A extração por solvente mostrou que em média a polpa do coco possui cerca de 63,73% ± 3,35 em rendimento obtido de massa de óleo, indo de acordo com a literatura, como apresentado anteriormente na Tabela 1. %Eficiência = M e M t 100 (1) grama. Onde Me é a massa total de óleo extraído e Mt é a massa de óleo total presente na amostra, em

5 Aumentando a pressão resultou no aumento do rendimento. Uma força maior exercida sobre a amostra gera uma pressão mais elevada, causando uma maior compressão nos glóbulos oleaginosos, levando à uma ruptura maior nas células, sendo assim, responsável por uma melhor extração de óleo. Os valores médios das perdas foram 3,18%, devido ao óleo que fica retido no equipamento durante a extração. Mesmo com a aplicação de um arraste mecânico, o tempo predeterminado não foi suficiente para que houvesse um aproveitamento melhor do óleo extraído, sendo assim, um aperfeiçoamento necessário no equipamento. A partir da Tabela 2, foi construído o gráfico presente na Figura 1, com o rendimento em massa de óleo em função do tempo (min). Figura 1 Curvas de extração do óleo de coco para diferentes pressões a temperatura ambiente. Observa-se que a massa extraída apresentou um crescimento acelerado até os primeiros dez minutos, posteriormente, apresentando-se mais lento e crescente. Isso é decorrente de um menor teor de óleo presente na amostra ao decorrer da extração. Através da Figura 1, pode-se observar que, a partir de um certo tempo a extração do óleo se torna constante, e que com o aumento da pressão, a quantidade de óleo extraído aumenta continuamente, porém até um determinado valor. Portanto, a Figura 1 evidencia a capacidade de projetar extratores mecânicos onde a extração seja máxima, definindo o tempo e a pressão necessária.

6 4. CONCLUSÕES O trabalho mostra que a extração por prensa hidráulica é bastante eficiente, já que apresenta uma eficiência de extração equivalente a 85% do óleo da polpa. Observa-se também que não são necessárias altas pressões para extração do óleo, visto que a partir de 412 kgf/cm 2 a massa de óleo não apresenta uma variação tão significante quanto a apresentada para as pressões mais baixas. Portanto, o processo de extração de óleo por prensagem mostra-se de extrema importância a fim de obter óleos brutos com qualidade superior e características que minimizam a necessidade de refino e tratamentos drásticos do óleo, minimizando também os possíveis efeitos negativos de perdas de nutrientes dos óleos por extração utilizando solvente. Pelos resultados obtidos, é possível projetar extratores contínuos que maximizem a extração do óleo, bem como quantificar o quantitativo de óleo extraído em função da pressão exercida. 5. REFERÊNCIAS CARVALHO, R. F. Industrialização do coco beneficiamento (produção de coco ralado e leite de coco). Rede de Tecnologia da Bahia RETEC/BA, 2007, 12pg (DOSSIÊ TECNICO). COSTA NETO, P. R; ROSSI, L. F. S.; ZAGONEL, G. F.; RAMOS, L. P. (2000), Produção de biocombustíveis alternativo ao óleo diesel através da transesterificação de óleo de soja usado em frituras. Química Nova, v. 23, p FERREIRA, J. M. S.; WAREICK, D. R. N.; SIQUEIRA, L. A. Cultura do coqueiro no Brasil. Aracaju, EMBRAPA-spi, p. 300, GELBARD, G.; BRÉS, O.; VARGAS, R. M.; VIELFAURE, F.; SCHUCHARDT, U.; J. Am. Oil Chem. Soc. 1995, 72, GRAZIOLA, F.; SOLIS, V. S.; CURI, R. Estrutura química e classificação dos ácidos graxos. In: Curi, Rui; Pompéia, Celine; Miyasaka, Célio K.; Procópio, Joaquim. (Org.). Entendendo a gordura - os ácidos graxos. Barueri: Manole, 2002, v. 1, p INNOCENTINI, M.D.M. Biodiesel: Energia renovável, Curso de Engenharia Química, Universidade de Ribeirão Preto UNAERP, KHAN, A. K.; Tese de Doutorado, Universidade de Queesland, Austrália, MACEDO, G. A.; MACEDO, J. A. Produção de biodiesel por transesterificação de óleos vegetais. Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento, n. 32, p , 2004 MARTINS, C. R. Produção e Comercialização de Coco no Brasil Frente ao Comércio Internacional: Panorama EMBRAPA, 2014, pág. 12 e 17.

7 MAZZANI, B. Plantas Oleaginosas. Barcelona: Ed. Salvat. 1963, 380p. MITTELBACH, M.; ROTH, G.; BERGMANN, A.; Chromatographia. v. 42, p.431, MPAGALILE, J.J., HANNA, M.A., WEBER, R. Design and testing of a solar photovoltaic operated multi-seeds oil press. Renewable Energy, v. 31, p , OTERA, J. Esterification. Weinheim: Wiley. p. 303, PLANK, C.; LORBEER, E.; J. Chromatogr.683, 95, RAMALHO, H. F.; SUAREZ, P. A. Z. A Química dos Óleos e Gorduras e seus Processos de Extração e Refino. Revista Virtual de Química, RAMOS, L. P.; KUCEK, K. T.; DOMINGOS, A K.; WILHELM, H. M. Um projeto de sustentabilidade econômica e sócio-ambiental para o Brasil. Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento, v. 26, p , 2003.