Orientador: Rahoma Sadik Mohamed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica

Resumo: A busca de produtos com baixos teores de gordura vem crescendo entre os consumidores. Com isso, o consumo de leite desnatado tem crescido, com um subseqüente aumento na produção da gordura do leite, sub-produto do processo de produção do leite desnatado. Ao mesmo tempo a demanda por gordura...

Resumo: A busca de produtos com baixos teores de gordura vem crescendo entre os consumidores. Com isso, o consumo de leite desnatado tem crescido, com um subseqüente aumento na produção da gordura do leite, sub-produto do processo de produção do leite desnatado. Ao mesmo tempo a demanda por gordura do leite não tem aumentado, ao contrário, tem diminuído.Com isso, tem-se gerado um excedente de óleo de manteiga a cada ano. Uma maneira de se amenizar o problema é a criação de novas aplicações para a gordura do leite. Fracionando-se o óleo de manteiga, pode-se obter frações do óleo de propriedades químicas e físicas distintas. Estas frações poderiam vir a ser utilizadas como matéria prima em outras indústrias. A remoção do colesterol da gordura do leite também surge como uma solução no sentido de se tomar os produtos da gordura do leite mais atraentes para o consumo o objetivo desta tese é o levantamento de dados que permitam compreender e avaliar a potencialidade da extração supercritica como uma tecnologia viável para a remoção do colesterol e o fracionamento dos triglicerídeos no óleo de manteiga. Neste trabalho, foram determinadas as solubilidades do colesterol e do óleo de manteiga em 'CO IND. 2¿ supercritico e as seletividades do colesterol em relação aos triglicerídeos do óleo de manteiga, nas temperaturas de 40, 55 e 70°C, e pressões variando de 100 a 360 atm. Os dados foram coletados utilizando um aparelho experimental de extração a altas pressões que permite um controle independente da temperatura e pressão. A seguir, foram realizados fracionamentos do óleo de manteiga onde foram determinadas as composições de colesterol e dos triglicerídeos nas frações coletadas. Acoplando-se ao processo de extração supercrítica um estágio de adsorção na alumina, foi possível simultaneamente fracionar o óleo de manteiga e remover 97% do colesterol. O processo de adsorção com a alumina não causou alteração nas composições dos triglicerídeos nas frações obtidas. Por fim foi desenvolvido um modelo termodinâmico que descreve o equilíbrio de fases envolvido no fracionamento do óleo de manteiga. Para a aplicação do modelo, foi utilizado um procedimento que resultou na representação dos mais de 1300 componentes do óleo de manteiga, por somente 14 famílias de triglicerídeos, cujas propriedades críticas foram estimadas de dados experimentais e correlações disponíveis na literatura. O modelo termodinâmico empregou a equação volumétrica de estado de Peng-Robinson. Utilizando este modelo, foi possível correlacionardados da literatura de distribuição das composições dos triglicerídeos na fase supercrítica em equilíbrio com a fase líquida do sistema óleo de manteiga / 'CO IND.2¿. A seguir, utilizou-se o modelo para prever as frações molares dos triglicerídeos nos experimentos realizados neste trabalho. Com exceção dos triglicerídeos de alto peso molecular o modelo previu de maneira satisfatória as frações molares dos triglicerídeos na fase supercritica. Espera-se que este trabalho possa contribuir no fornecimento de subsídios que permitam o desenvolvimento de processos para a remoção do colesterol e fracionamento do óleo de manteiga com fluidos supercríticos

Abstract: Growing consumer search for low fat food has led to an increased demand for skim milk and subsequent surplus of butter, a by-product in skim milk production. At the same time butter has been loosing markets for low cholesterol, low fat products such as margerine. One way to solve this...

Abstract: Growing consumer search for low fat food has led to an increased demand for skim milk and subsequent surplus of butter, a by-product in skim milk production. At the same time butter has been loosing markets for low cholesterol, low fat products such as margerine. One way to solve this problem is form new products from milk fat. With the fractionation of the butter oil , it is possible to produce milk fat with unique and specific physical and chemical properties. These fraction can be used to manufacture a more spready butter at the refrigerator temperature or more stable butter at room temperature for the bakery industry. Cholesterol removal makes these products still more atractive to consumers. The objective of this thesis is to obtain information that permit the understanding and evaluation of the potential of supercritical extraction as a viable technology for the removal of cholesterol and fractionation of triglycerides in butter oil. In this work, we report on the solubilities of cholesterol and butter oil in supercritical 'CO IND. 2¿ and the selectivities of cholesterol in relation to triglycerides in butter oil, at 40, 55 and 70°C, and pressures ranging from 100 to 360 bar. The solubility data was obtained using an experimental apparatus for extraction at high pressures that permits the independent control of temperature and pressure. The compositions of cholesterol and triglycerides in the fraction collected with varying accumulated 'CO IND.2¿ volume were also determined. Due to the low selectivity of cholesterol in relation to triglycerides in butter oil with the simple extraction using supercritical 'CO IND.2¿, an adsorption stage utilizing alumina was coupled to this process. With this combined supercritical extraction / adsorption on alumina process it was possible to simultaneously fractionate the butter oil and remove 97% of the cholesterol. The adsorption process with alumina did not cause alteration in the compositions of triglycerides in the fraction obtained. Finely, a thermodynamic model that describes the phase equilibria involved in the fractionation of the butter oil was developed. To apply this model, a procedure that represents the more than 1300 triglycerides of the butter oil, by only 14 families, with properties estirnated using experimental data and correlations available in the literature, was implemented. The thermodynamic model employed the Peng-Robinson volumetric equation of state. Using this model, it was possible to correlate literature data for triglyceride composition in the supercritical phase tha is in equilibrium with the liquid phase of the system butter oil 'CO IND.2. The adjusted model was subsequently used to predict the mole fraction of triglycerides in the oil fraction extracted with experiments realized in this work. With the exception of triglycerides of higher molecular weigh, the model predicts the mole fraction of the triglycerides in the supercritical phase in a satisfactory manner. It is hoped that this work may contribute to the development of large scale processes for the removal of cholesterol and fractionation of butter oil with supercritical fIuids