UTILIZAÇÃO DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR COMO ADSORVENTE NA CLARIFICAÇÃO DE ÓLEO DE SOJA

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1 UTILIZAÇÃO DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR COMO ADSORVENTE NA CLARIFICAÇÃO DE ÓLEO DE SOJA 1. INTRODUÇÃO O trigo foi o grão mais produzido no Brasil até meados dos anos de Desde então, aumentou-se o interesse na produção de soja, com a elevação do seu preço no mercado internacional, tornando-a uma ótima escolha econômica dentre os agricultores, além de despertar o interesse do governo. Atualmente, o Brasil se enquadra como o segundo maior produtor de soja do mundo, onde em 2015/2016 houve uma produção de 95,63 milhões de toneladas, estimando-se que para a safra 2016/2017, a produção passe para 101 milhões de toneladas (EMBRAPA, 2017). Dentre os produtos obtidos a partir do beneficiamento dos grãos de soja, tem-se o óleo bruto de soja (ABIOVE, 2017). De acordo com a Associação Brasileira das Indústrias de Óleos Vegetais (ABIOVE), a produção de óleo de soja no Brasil no ano de 2016 foi de 7,75 milhões de toneladas e o consumo, de 6,5 milhões de toneladas; para 2017 estima-se que a produção seja de 8,1 milhões de toneladas e o consumo, de 6,8 milhões de toneladas (ABIOVE, 2017). No processo de obtenção de óleos vegetais para fins comestíveis como o óleo de soja, o óleo bruto contém uma gama de substâncias que nem sempre são desejáveis. Para a remoção dessas substâncias, é necessário que o óleo bruto passe por uma série de operações unitárias, as quais fazem parte do processo de refino do óleo. Nesse processo, o óleo bruto é submetido às etapas de degomagem, neutralização, branqueamento, winterização e desodorização, com a finalidade de remover os compostos indesejáveis, enquadrando-o nos parâmetros de qualidade exigidos pela legislação (BHOSLE; SUBRAMANIAN, 2004; PRADO et al., 2014). O branqueamento consiste na remoção de constituintes que atribuem coloração intensa ao óleo e de compostos que auxiliam no processo oxidativo. Dentre esses compostos tem-se peróxidos e resíduos remanescentes não removidos nas etapas anteriores. No branqueamento faz-se o uso de substâncias adsorventes para a remoção desses compostos, sendo que os principais adsorventes empregados comercialmente são as terras ativadas e o carvão ativado. Recentemente, vem sendo desenvolvido diversos estudos sobre a utilização de adsorventes alternativos ao carvão ativado com a finalidade de reaproveitar resíduos industriais e diminuir danos ambientais, bem como reduzir custos no processamento do óleo (MANDARINO; ROESSING, 2001; PATRICIO; HOTZA; JÚNIOR, 2014). Dentre os resíduos agroindustriais produzidos em larga escala no Brasil tem-se o bagaço de cana-de-açúcar obtido a partir da extração do caldo da cana (SOARES, 2012). Segundo a Companhia Nacional de Abastecimento (Conab), a produção brasileira de cana-de-açúcar deverá ter um aumento de aproximadamente 9,1% de 2016 para 2017, passando de kg/ha para kg/ha. Esse aumento se dá pelas condições climáticas favoráveis nas regiões centro-oeste, sudeste e sul do país, que juntas, são responsáveis por mais de 85% da produção nacional (CONAB, 2016). Devido às suas características físico-químicas, a grande produção de canade-açúcar no país, e a quantidade de bagaço gerado, diversos pesquisadores estão

2 trabalhando na tentativa de encontrar uma forma de melhorar o seu emprego e aproveitamento. Recentemente, estudos apontam a possibilidade da fabricação de carvão ativado a partir do bagaço de cana-de-açúcar, afirmando que este exerce a mesma função do carvão ativado comercializado até então, porém com valor reduzido de comercialização de até 20% quando comparados ao carvão ativado convencional (DEZEM; FREITAS, 2016). Considerando a grande produtividade tanto de cana-de-açúcar quanto de óleo de soja no Brasil, o desenvolvimento de projetos a fim de reduzir custos no processamento se torna algo interessante a ser estudado. A utilização de um resíduo industrial como material adsorvente no processo de refino de óleos se torna uma alternativa inovadora e de interesse, visto que o uso de carvão ativado de bagaço de cana-de-açúcar até o momento tem se limitado a purificação de água e de ar. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo a produção do bagaço de cana-de-açúcar ativado quimicamente e sua utilização na etapa de clarificação de óleo de soja. 2. METODOLOGIA Os experimentos e análises foram realizados nos Laboratórios de Bioquímica e Química de Alimentos do curso de Engenharia de Alimentos, no Laboratório de Fenômenos de Transporte e no Laboratório de Caracterização de Materiais e Tratamento de Efluentes do curso de Engenharia Química na Universidade Federal do Pampa Campus Bagé. 2.1 Obtenção de amostras As amostras de óleo de soja neutro foram cedidas pela COAMO Agroindustrial Cooperativa, localizada na cidade de Campo Mourão PR, e o bagaço de cana-de-açúcar foi obtido em fazenda de produtores rurais na cidade de Cruzeiro do Sul PR. 2.2 Preparo da amostra O bagaço de cana-de-açúcar foi lavado com água corrente e seco naturalmente por 48 horas. Após a secagem, foi triturado em moinho de facas (passante em peneira de mesh 30) por aproximadamente 5 minutos. 2.3 Preparo dos adsorventes A amostra moída foi impregnada com os reagentes hidróxido de sódio (NaOH) 49%, ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) nas concentrações 41% e 70%, ácido fosfórico (H 3 PO4) 60% e hidróxido de amônio (NH 4 OH) 2,9M na proporção 1:3 (amostra:ativador) (m/m), obtendo assim 5 tipos de adsorventes tratados quimicamente e o adsorvente constituído pela amostra moída. A concentração de ácido fosfórico foi definido a partir da literatura, e a partir dessas correções, fez o equivalente para a definição da concentração do ácido sulfúrico 41% e hidróxido de sódio 49%. As outras concentrações foram obtidas de outros estudos realizados na literatura. A mistura impregnada foi deixada em repouso por 24 horas a temperatura ambiente, seguindo posteriormente para a lavagem com água destilada ate ph neutro, filtração a vácuo e secagem na estufa a 105 C, obtendo assim o bagaço de cana-de-açúcar tratado quimicamente.

3 2.4 Clarificação do óleo de soja neutralizado Para a clarificação, foi pesado 50g de óleo de soja neutralizado, e adicionado 0,5g do adsorvente. A clarificação foi realizado a temperatura de 90 o C durante 20 minutos com agitação de 200 rpm e sob vácuo de 640mmHg, conforme o fluxograma apresentado na Figura 1. Figura 1. Fluxograma do processo de clarificação do óleo de soja proposto pelo Autor (2017). Após a centrifugação, coletou-se o óleo (sobrenadante) e realizou-se as análises de Índice de peróxido conforme metodologia Instituto Adolfo Lutz (2008) e análise de cor conforme a metodologia de Lovibond (Lovibond Colour Measurement) na escala de cores CIELab (ASTM E308). 3. RESULTADOS e DISCUSSÃO Os valores para a análise de cor na escala CIELab e para o índice de peróxido do óleo neutro e dos óleos clarificados estão representados na Tabela 1. Tabela 1: Resultados de análise de cor na escala CIELab e índice de peróxido do óleo de soja clarificado com diferentes adsorventes. Índice de Peróxido Amostra L* a* b* (meq/kg) Neutro COAMO 15,96 14,21 27,43 4,68±0,11 Adsorvente moído 36,43 20,85 62,43 6,05±0,10 NaOH 35,73 20,64 61,19 5,77±** H 2 SO 4 49% 34,30 20,50 58,81 5,87±0,14 H 3 PO 4 33,52 20,22 57,48 5,58±0,02 H 2 SO 4 70% 41,89 23,01 71,19 6,59±** NH 4 OH 45,28 23,25 76,26 6,47±0,11 **Desvio padrão inferior a 0,01.

4 De acordo com o Padrão de Identidade e Qualidade do Óleo de Soja (BRASIL, 2016), o índice de peróxido para que o óleo de soja se enquadre no Tipo 1 (melhor qualidade) deve ser inferior à 2,5 meq/kg. Conforme a Tabela 1 não houve nenhuma amostra que se adequasse a esses padrões, porém, cabe ressaltar que para a conclusão do processo de refino, ainda possui a etapa de desodorização, onde ocorre a remoção de altos teores de compostos voláteis, de pigmentos como os carotenoides e de compostos de oxidação, sendo assim, ao fim do processo, a uma maior garantia que o óleo se adeque aos padrões de qualidade exigidos pela legislação. Na determinação da cor, o parâmetro L* indica a luminosidade e se refere à capacidade do objeto em refletir ou transmitir luz, variando numa escala de zero a 100. Quanto maior o valor de L*, mais claro o objeto. O parâmetro a* refere-se à contribuição das cores verde(-)/vermelho(+) e o parâmetro b* às cores azul(-) /amarelo(+). Na Tabela 1 verifica-se que as amostras tratadas obtiveram um valor mais elevado de luminosidade (L*), se destacando a amostra clarificado utilizando como adsorventes o bagaço de cana-de-açúcar ativado com H 2 SO 4 70% e NH 4 OH. Quanto a componente a*, percebe-se a predominância de tons vermelhos sobre tons verdes e b* com a predominância de tons amarelos sobre tons azuis. De forma geral, a amostra apresentou coloração mais voltada ao amarelo, pela predominância de valores na componente b. Para uma melhor análise da alteração da coloração, utilizou-se um programa de edição de imagem para selecionar as cores conforme as coordenadas L*, a* e b*, obtidas pelo colorímetro Lovibond. Essas cores podem ser visualizadas na Figura 2. Figura 2. Cores de acordo com a escala CIELab obtidos pelo autor através de programa fotográfico (2017). Avaliando o quadro (Figura 2), percebe-se uma alteração na coloração em relação ao óleo neutralizado, onde os parâmetros que mais diferem são L*, apresentando uma luminosidade maior nas amostras clarificadas quando comparadas ao óleo neutralizado, e b*, indicando a predominância maior da coloração amarela (+b), conforme esperado devido a cor característica do óleo de soja. Estudos quanto ao tipo de agente ativador podem ser realizados a fim da melhor adsorção desses compostos presentes no óleo de soja.

5 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que a ativação química do bagaço de cana-de-açúcar se mostrou suficiente para a obtenção de adsorventes eficientes na adsorção pigmentos. 5. REFERÊNCIAS ABIOVE. Associação Brasileira das Industrias de Óleos Vegetais Disponível em: < Acesso em: 28 set BHOSLE, B. M.; SUBRAMANIAN, R. New approaches in deacidification of edible oils: a review. Journal of Food Engineering, v.69, p , BRASIL. Instrução Normativa nº 46, de Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Óleos Vegetais Refinados. Brasília, DF, Disponível em: < aratoportalmapa&chave= >. Acesso em: 22 set CONAB, Companhia Brasileira de Abastecimento (Org.). Acompanhamento da safra brasileira Cana-de-açúcar, Brasília, v. 2, n. 4, p.11-19, abr Disponível em: < _cana_portugues_-_4o_lev_-_15-16.pdf>. Acesso em: 29 set DEZEM, V.; FREITAS, G. Brazil's Ailing Sugar Cane Growers Get Boost From Anti-Coal Push Disponível em: < Acesso em: 23 set EMPRAPA. Embrapa Soja, Soja em números (safra 2015/2016) Disponível em: < Acesso em: 25 Set INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Métodos químicos-físicos para análises de alimentos. São Paulo. 4º. ed. São Paulo Instituto Adolfo Lutz, 2008, p MANDARINO, J. M. G.; ROESSING, A. C. Tecnologia para produção do óleo de soja: descrição das etapas, equipamentos, produtos e subprodutos. Londrina: Embrapa Soja, PATRICIO, J. S.; HOTZA, D.; NONI JÚNIOR, A. Argilas adsorventes aplicadas à clarificação de óleos vegetais. Cerâmica, v. 60, p , PRADO, E. R. A. et al. Refino de óleos vegetais utilizando lavagem ácida com recirculação. Engevista, v. 16, n. 3, p , 2014.