TÍTULO: AVALIAÇÃO DO RESÍDUO CASCA DE LARANJA NA OBTENÇÃO DE PECTINA E ÓLEO ESSENCIAL

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1 TÍTULO: AVALIAÇÃO DO RESÍDUO CASCA DE LARANJA NA OBTENÇÃO DE PECTINA E ÓLEO ESSENCIAL Aline Deitos aline.deitos@gmail.com Av. Unisinos, 950 Cristo Rei São Leopoldo RS Amanda Gonçalves Kieling amandag@unisinos.br Iara Janaína Fernandes ijk.fernandes@gmail.com Carlos Alberto Mendes Moraes cmoraes@unisinos.br Feliciane Andrade Brehm felicianeb@unisinos.br Resumo: Uma das consequências das atividades industriais de produção de alimentos é a geração de elevados volumes de resíduos, cuja destinação pode ser problemática, por ocupar grandes espaços, e quando mal gerenciada pode representar riscos ambientais e à saúde da população. Segundo a Política Nacional de Resíduos Sólidos, Lei nº /10, para que um resíduo seja considerado rejeito é preciso que tenham se esgotado todas as possibilidades de aproveitamento. A partir da casca de laranja, resíduo gerado em grande quantidade pelas indústrias e também pelo restaurante universitário da UNISINOS, é possível obter coprodutos de alto valor comercial, como pectina e óleo essencial. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o resíduo casca de laranja na obtenção dos coprodutos óleo essencial e pectina. Para tanto, foi avaliada a obtenção destes produtos em cascas inteiras de laranjas e a partir da separação do albedo e do flavedo, e trituração das amostras. A extração da pectina foi realizada em meio aquoso. Para a extração do óleo essencial, utilizou-se o método de hidrodestilação. Destaca-se que o maior rendimento de pectina foi obtido quando se utilizou o resíduo gerado da extração do óleo. O segundo maior resultado da extração da pectina foi para o albedo seco e moído. Para o óleo essencial, foi para cascas segregadas e trituradas. Palavras-chave: Casca de laranja. Pectina. Óleo essencial. EVALUATION OF ORANGE PEEL WASTE TO OBTAIN PECTIN AND ESSENTIAL OIL

2 Abstract: One of the consequences of industrial food production activities is the generation of high volumes of waste, whose disposal can be problematic, since it occupies large spaces, and when poorly managed can pose environmental and health risks for the population. According to the National Solid Waste Policy, Law No /10, that waste to be considered waste it must have exhausted all possibilities of utilization. From the orange peel, residue generated in large quantities by industry and also by the university restaurant of UNISINOS, it is possible to obtain coproducts of high commercial value, such as pectin and essential oil. Thus, the aim of this study was to evaluate the residue orange peel to obtain the essential oil coproducts and pectin. For this purpose, it was evaluated the obtaining of those products in whole peels of oranges and the separation from the albedo and flavedo, and grinding samples. The extraction of pectin was performed by aqueous method. For the extraction of essential oil, the method used was steam distillation. It is noteworthy that the highest yield of pectin was obtained when used the waste generated from the extraction of oil. The second highest yield of the extraction of pectin was for dried and powdered albedo. For the essential oil, the highest yield was obtained for segregated and crushed peel. Keywords: Orange peel. Pectin. Essential oil. 1. INTRODUÇÃO Uma das consequências das atividades industriais de processamento de alimentos é a geração de elevados volumes de resíduos, cuja destinação pode ser problemática, por ocupar grandes espaços, e quando mal gerenciada pode representar riscos ambientais e à saúde da população. De acordo com a Política Nacional de Resíduos Sólidos, Lei nº de agosto de 2010, para que um resíduo seja considerado rejeito é preciso que tenham se esgotado todas as oportunidades de aproveitamento. (BRASIL, 2010). Dessa forma, a minimização e a valorização dos resíduos contribuem para a redução do impacto ambiental relacionado com seu descarte e destinação final, bem como a obtenção de produtos com alto valor agregado, gerando benefícios ambientais e econômicos. Sendo assim, pesquisas que apontem tecnologias para o aproveitamento integral e transformação destes resíduos em coprodutos fazem-se cada vez mais necessárias. Neste contexto, a indústria do suco de laranja é um exemplo do exposto acima. Atualmente, a laranja é consumida em grandes quantidades no mundo inteiro. (REZZADORI; BENEDETTI; AMANTE, 2012). De acordo com as estatísticas da FAO, a produção de laranja no mundo no ano de 2012 foi de 68 milhões de toneladas, sendo o Brasil o maior produtor mundial com mais de 18 milhões de toneladas. (FAOSTAT, 2012). O suco de laranja é a bebida à base de frutas mais consumida em todo mundo, sendo o país detentor de 50% da produção mundial do suco, exportando 98% do que produz. (NEVES, 2010). Após a extração de suco, muitos dos resíduos, como cascas, sementes e polpas, são descartados, o que pode ocasionar problemas ambientais, tais como poluição da água e do solo. (FARHAT et al., 2011). Além disso, o resíduo casca de laranja ainda possui oportunidades de aproveitamento, sendo possível obter novos produtos de alto valor comercial, como a pectina e o óleo essencial. (REZZADORI; BENEDETTI; AMANTE, 2012). As cascas das frutas cítricas são compostas basicamente pelo flavedo (parte externa com coloração epicarpo) e pelo albedo (parte interna branca mesocarpo) (CAMARGO et al., 2007). O endocarpo, constituído pelos gomos do fruto onde se têm as vesículas de suco, separados por membranas, que recobrem os gomos separando-os do albedo, fornecem as polpas adicionais que podem ser extraídas juntamente com o suco. (MACHADO, 2010). As partes que compõem a laranja podem ser observadas na Figura 1.

3 Figura 1 Partes que compõem a laranja. A pectina localiza-se especialmente em tecidos pouco resistentes, como por exemplo, o albedo das frutas cítricas. (BOBBIO, 2001). Já no flavedo ou epicarpo, estão presentes os carotenoides e os óleos essenciais. (MACHADO, 2010). A pectina é um polissacarídeo e juntamente com a celulose e hemicelulose dão origem ao material estrutural das paredes celulares dos vegetais. (BOBBIO, 1991). O grau de maturação da fruta influencia na quantidade de pectina a ser extraída, conforme o avanço do amadurecimento do fruto a quantidade de pectina diminui. (PAIVA et al., 2009). Esta é muito utilizada na indústria alimentícia, na fabricação de geleias, queijos, entre outros. Além disso, é empregada na indústria farmacêutica, na modificação da viscosidade dos produtos, por exemplo. (PINEDA, 2003). Existem diferentes métodos para extração da pectina. Um exemplo é a extração em meio aquoso a partir do pó de casca de laranja, seca e moída, sem a utilização de ácidos. (WENZEL, 2010). Outros tipos de métodos fazem a utilização de ácidos orgânicos, como acético e cítrico. (CALLIARI, 2004). Também é possível utilizar ácido nítrico e clorídrico. (FERTONANI, 2006). No entanto, os métodos em meio aquoso são preferíveis, pois não geram resíduos tóxicos, dessa forma, não prejudicando o meio ambiente. (EL NAWAWI; SHEHATA, 1987 apud CALLIARI; MAGNANI; GÓMEZ, 2004). Os óleos essenciais são substâncias voláteis, geralmente são líquidos à temperatura ambiente, insolúveis em água, apresentam aspecto oleoso e possuem misturas complexas de compostos orgânicos. O óleo essencial de cítricos é uma mistura de hidrocarbonetos do grupo de terpenos, sesquiterpenos, compostos oxigenados, como aldeídos, cetonas, ácidos, ésteres, éteres, fenóis, lactonas e pequenas quantidades de parafinas e ceras. As frutas cítricas, como a laranja, possuem alta concentração de óleo essencial, encontrados em glândulas localizadas na superfície da casca da fruta e podem ser removidos por diferentes métodos de extração, sendo os mais comuns: destilação por arraste de vapor ou hidrodestilação e prensagem a frio. Possui aplicação na indústria alimentícia, farmacêutica e cosmética, também sendo utilizado na agricultura, como inseticida. Já na indústria de cosméticos e perfumes pode ser usado como aroma natural. (ARAÚJO, 1999; SANTOS, SERAFINI, CASSEL; 2003). É fundamental encontrar alternativas que eliminem todas as possibilidades de uso deste resíduo. Desta maneira poderá ser considerado um rejeito e disposto em local adequado, indo ao encontro da Lei n e minimizando os impactos ambientais. A Universidade do Vale do Rio dos Sinos possui em seu campus um restaurante universitário, sendo geradas aproximadamente 900 refeições por dia. Na universidade existe o Sistema de Gestão Ambiental que implementou uma política de gerenciamento de resíduos que

4 institui que o restaurante segregue os resíduos orgânicos dos demais. Sendo assim, o trabalho desenvolvido por Agosti et al. (2012) propôs um gerenciamento que fosse viável aos resíduos orgânicos e que os transformassem em coprodutos. Os autores constataram em sua pesquisa que o resíduo mais gerado é a casca de laranja, representando 65% do total. Assim foi possível construir duas propostas de gerenciamento para o resíduo casca de laranja, que foram embasadas na extração de óleo essencial e pectina considerando o resíduo segregado e não segregado e ainda a extração de pectina a partir do resíduo da extração do óleo. (AGOSTI et al., 2012). Considerando o exposto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o resíduo casca de laranja na obtenção dos coprodutos óleo essencial e pectina. 2. METODOLOGIA As cascas de laranja utilizadas neste trabalho foram coletadas no Restaurante Universitário da UNISINOS, logo após extração do suco. Para extração da pectina foram utilizadas amostras de cascas inteiras e amostras de cascas segregadas. Para as cascas inteiras, somente foi realizada limpeza, através da retirada de gomos e vesículas, dessa forma foi utilizado flavedo e albedo. Já para as cascas segregadas, também foi realizada a limpeza, retirando gomos e vesículas e ainda foi removido o flavedo, usando somente o albedo. Para avaliar a influência da secagem, as amostras foram colocadas em estufa na temperatura de 105ºC. A metodologia aplicada para extração de pectina foi a extração em meio aquoso, devido ao fato de não gerar efluentes, sendo assim melhor para o meio ambiente. Para esta extração inicialmente se fez a trituração da amostra e o suco resultante foi filtrado e colocado em banho-maria. Adicionou-se álcool etílico com agitação. Após foi efetuada filtração, o material retido foi retirado e lavado com acetona, a fim de desidratá-la. Secou-se em estufa e por fim obteve-se o rendimento da pectina. (WENZEL, 2010). A Figura 2 apresenta a metodologia aplicada para a preparação da matéria-prima e o processo de extração da pectina. Figura 2 Fluxograma da metodologia aplicada para preparação da matéria-prima e o processo de extração da pectina. CASCA DE LARANJA Cascas inteiras Remoção gomos e vesículas Remoção gomos, vesículas e flavedo Cascas segregadas (somente albedo) Secagem Secagem Cascas inteiras (úmida e triturada) Cascas inteiras (seca e moída) Albedo (úmido e triturado) Albedo (seco e moído) Extração em meio aquoso PECTINA

5 Para a extração de óleo essencial foram utilizadas cascas de laranjas trituradas e inteiras, ou seja, não trituradas. Ambas passaram pela limpeza, retirando gomos e vesículas. O método empregado foi a hidrodestilação em aparelho Clevenger durante três horas. Após a extração de óleo essencial, obteve-se um resíduo e este foi utilizado para fazer a extração da pectina. A extração da pectina foi realizada conforme o processo descrito anteriormente. Para amostra inteira, que não estava triturada, utilizada na extração de óleo essencial, foi preciso triturá-la para que se pudesse fazer a extração de pectina. A Figura 3 sintetiza a metodologia adotada. Figura 3 Fluxograma da metodologia adotada extração sequencial de óleo essencial e pectina. CASCA DE LARANJA Limpeza das cascas/ Remoção gomos e vesículas Trituração Cascas trituradas Cascas inteiras Extração do óleo (Hidrodestilação) ÓLEO ESSENCIAL Resíduo triturado Resíduo inteiro Extração pectina (Meio aquoso) Trituração PECTINA 3. RESULTADOS Através da Figura 4 é possível observar o rendimento de pectina nas amostras de cascas inteiras e segregadas. Figura 4 Rendimento de pectina nos diferentes tipos de amostras.

6 A partir destes resultados pode-se verificar um maior rendimento, de 2,07%, quando se extraiu pectina a partir das cascas de laranjas segregadas, ou seja, do albedo seco e moído. Dessa forma, a segregação das partes que compõem a casca da laranja teve influência no rendimento de pectina extraída. Isso se deve ao fato da pectina estar concentrada especialmente no albedo. (BOBBIO, 2001). Além disso, pode-se perceber que a etapa de secagem e moagem prévia, influenciou fortemente o rendimento, já que as cascas segregadas e também as inteiras, quando foram secas e moídas obtiveram maior rendimento. Pineda (2003) comenta que para obter um rendimento maior de pectina é recomendável reduzir o tamanho do albedo para aumentar a área superficial de contato. A etapa de secagem faz a concentração da pectina, removendo a umidade e desta forma obtendo maior rendimento. Na Figura 5 pode-se observar o rendimento de óleo essencial extraído. Figura 5 Rendimento de óleo essencial. Através do gráfico é possível perceber que o maior rendimento na extração do óleo foi para as cascas trituradas. O processo de trituração ocasionou um rendimento maior, isso porque a eficiência do processo de extração sólido-líquido é altamente influenciada pelo modo como o solvente

7 entra em contato com o soluto contido no sólido (IBARZ, 2002). Geankoplis (1998) explica que a matéria-prima deve passar por um processo de trituração, para aumentar o rendimento na extração sólido-líquido. A parede celular possui resistência à difusão do soluto ao longo do poro e isso faz com que dificulte a ação dos solventes. Este processo de trituração realiza o rompimento da parede celular, facilitando à ação do solvente a entrar em contato com o interior das células vegetais, nas quais está concentrado o óleo no seu interior. Santos, Serafini e Cassel, (2003) obtiveram rendimento da extração de óleo de 0,4% (v/p), a partir da utilização de cascas inteiras segregadas. Fernandes, Cardoso e Hoffmann (2006) obtiveram um rendimento de 2,93% (v/p) de óleo essencial para cascas segregadas e trituradas, já para cascas segregadas inteiras obtiveram um rendimento de 0,53% (v/p), para destilações conduzidas por três horas. Estes resultados corroboram com os encontrados neste trabalho. Através da Figura 6 é possível observar o rendimento de pectina extraída a partir do resíduo gerado na extração do óleo essencial. Figura 6 Rendimento de pectina extraída a partir do resíduo gerado no processo de extração de óleo essencial. É possível verificar que o maior rendimento obtido para pectina foi para o resíduo triturado, de 23%. Entretanto, mesmo para o resíduo inteiro, onde o rendimento foi de 18,6%, é notório que para as amostras que passaram pela extração do óleo, apresentaram rendimentos superiores aos apresentados na Figura 4. Sugere-se que este maior rendimento pode estar associado ao aquecimento da amostra ou a remoção de componentes durante o processo de extração do óleo essencial. Pandharipande e Makode (2012) realizaram, primeiramente, a extração de óleo essencial usando técnicas de destilação simples e com o resíduo gerado extraíram pectina com ácido cítrico em soluções de ph desejado. O rendimento para pectina foi de 46,46%. Os autores encontraram rendimento maior, comparado a este trabalho, possivelmente em função do método utilizado para extração da pectina. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS A partir deste trabalho, pode-se concluir a viabilidade técnica para aproveitamento do resíduo casca de laranja para a obtenção dos coprodutos pectina e óleo essencial. Pode-se concluir que a segregação e a secagem da matéria-prima influenciam no rendimento de pectina. O maior rendimento, 23%, foi obtido utilizando o resíduo gerado na extração

8 do óleo essencial. A segunda melhor extração foi para as cascas de laranja segregadas secas e moídas, obtendo um rendimento de 2,07%. Em relação a extração de óleo essencial, é notório que o maior rendimento de óleo essencial foi para a casca triturada obtendo 2,5%, enquanto que para a casca inteira obteve-se 0,38% de óleo essencial. Agradecimentos Agradecemos à Unisinos e o Restaurante universitário pelo apoio e pela doação das cascas de laranja. REFERÊNCIAS AGOSTI, A.; KIELING, A. G.; BREHM, F. A.; FERNANDES, I. J. Alternativas para o gerenciamento de resíduos orgânicos em serviços de alimentação. In: VIII Simpósio Internacional de Qualidade Ambiental. Porto Alegre ARAÚJO, Júlio Maria A. Química de Alimentos Teoria e Prática, UFV: Viçosa, 2ª ed, BOBBIO, Paulo A; BOBBIO, Florinda Orsatti. Química do Processamento de Alimentos. 2. ed. São Paulo: Varela, cap. 4, p BOBBIO, Paulo A; BOBBIO, Florinda Orsatti. Química do Processamento de Alimentos. 3. ed. São Paulo: Varela, cap. 4, p BRASIL. Lei n , de 2 de agosto de Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos. Disponível em: < >. Acesso em: 23 out CALLIARI, C. M. Extração térmica, química e enzimática de pectina de bagaço de laranja. Londrina f. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Alimentos) Universidade Estadual de Londrina, Londrina, PR, CAMARGO, P.; MORAES, M.; SCHEMBEGER, A.; SANTOS, C. P.; SCHEMIN, M. H. C. Rendimento da pectina da casca do maracujá em seus estádios diferentes de maturação: verde, maduro e senescência. In: V SEMANA DE TECNOLOGIA EM ALIMENTOS. Ponta Grossa. V FARHAT, A.; FABIANO-TIXIER, A-S.; MAATAOUI, M. E.; MAINGONNAT, J-F. ROMDHANE, M.; CHEMAT, F. Microwave steam diffusion for extraction of essential oil from orange peel: Kinetic data, extract s global yield and mechanism. Food and bioproducts processing. V. 125 p FERNANDES, R. E.; CARDOSO, M. G.; HOFFMANN, R. S. Aproveitamento da casca da laranja através da extração de óleos essenciais. 11 Congresso de Iniciação Científica e Tecnológica em Engenharia. Ijuí, FERTONANI, H. C. R. Estabelecimento de um modelo de extração ácida de pectina de bagaço de maçã f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, PR, 2006.

9 Food and Agriculture Organization of the United Nations Statistics FAOSTAT. Food and Agricultural commodities production. [2012]. Disponível em: < Acesso em: 12 mar GEANKOPLIS, C. J. Transport process and unit operations. 3ed. Englewood Cliffs: PrenticeHall, IBARZ, A.; BARBOSA CANOVAS, G. V. Unit operations in food engineering. Boca Raton: CRC, MACHADO, T. V. Avaliação sensorial e físico-química do suco de laranja proveniente das etapas do processamento do suco concentrado e congelado. 117f. Dissertação de Mestrado (Programa de Pós-Graduação em Alimentos e Nutrição). Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Araraquara SP, NEVES, M. F. O retrato da citricultura brasileira. Elaborado por Markestrat - Centro de Pesquisa e Projetos em Marketing e Estratégia. São Paulo, PAIVA, E. P. et al. Pectina: propriedades químicas e importância sobre a estrutura da parede celular de frutos durante o processo de maturação. Revista Iberoamericana de Polímeros, v.10,n.4, p , PANDHARIPANDE, S.; MAKODE, H. Separation of oil and pectin from Orange peel and study of effect of ph of extracting médium on the yield of pectin. Journal of Engineering Research and Studies. v. III PINEDA, J. E. D. Processo para producir Pectinas Cítricas. Revista Universidad EAFIT, v.39, n. 129, p , REZZADORI, K.; BENEDETTI, S; AMANTE, E.R. Proposals for the residues recovery: Orange waste as raw material for new products. Food and bioproducts processing. V. 90 p SANTOS, A. C. A; SERAFINI, L. A; CASSEL, E. Estudos de processos de extração de óleos essenciais e bioflavonóides de frutas cítricas. Caxias do Sul, p. WENZEL, Guido Edgar. Bioquímica Experimental dos Alimentos. São Leopoldo: UNISINOS, cap. 14, p