Orientador: Emilio Contreras Guzman

Dissertação (mestrado) - Universidade estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: A presente pesquisa relata a composição química, características físicas e possibilidades de purificação dos tocoferóis (vitamina E) contidos no destilado da desodorização de óleo de soja (DDOS), resíduo líquido obtido no processo de refino. As análises pormenorizadas revelaram que o DDOS...

Resumo: A presente pesquisa relata a composição química, características físicas e possibilidades de purificação dos tocoferóis (vitamina E) contidos no destilado da desodorização de óleo de soja (DDOS), resíduo líquido obtido no processo de refino. As análises pormenorizadas revelaram que o DDOS contém em torno de 60% de ácidos graxos totais dos quais 36,46% existem na forma livre. Nesta fração o ácido palmítico é o componente princi pai, enquanto que na fração esterifiçada o ácido mais abundante é o linoléico. Quantitativamente importante também, são os esteróis que perfazem 17,05% do DDOS. A fração de esteróis é composta por 54,70% de ß-sitosterol, 20,85% de estigmasterol e 24,45% de campesterol. Os tocoferóis perfazem 8,50% do DDOS sendo formadas por 13,4% de a-tocoferol, 53,3% de ?-tocoferol, 30,8% de S -tocoferol e 2,5% de d-tocoferol. Outras substâncias determinadas foram os hidrocarbonetos to tais que perfazem 4,4% do DDOS. Os tocoferóis são os compostos de maior interesse comerci¬al, portanto, os ensaios de purificação se destinarem inicialmen¬te à eliminação de ácidos graxos. Foram pesquisadas as seguintes alternativas: a) Agitação direta do DDOS com metanol, etanol e acetona, adicionadas com água em porcentagens variáveis, à fim de forçar a separação das fases. O grau de hidratação dos solventes e a relação DDOS/solvente foram as variáveis dos sistemas, enquanto que a determinação do rendimento e do aumento de concentração dos tocoferóis foram os critérios de seleção e eficácia das extrações. De um modo geral as extrações foram pouco seleti¬vas, sendo menos eficiente o sistema de metanol 85% usa¬do na relação 0,08 (DDOS/solvente) , com o qual a concen¬tração de tocoferóis aumentou de 8,5% para 10,56%. b) A segunda alternativa foi a inclusão de hexano nos sistemas aquosos de metanol, etanol e acetona a fim de produ¬zir uma divisão entre fases polares e não polares. Os ensaios não apresentaram aumento de seletividade em relação aos sistemas sem hexano, pelo contrario com os ál¬coois mais diluídos a seletividade diminui. c) A terceira alternativa consistiu na adição de pequenas quantidades de álcali nos sistemas mencionados em (b). A inclusão de 1% de KOH na fase hidrofílica melhorou nota¬velmente a seletividade dos sistemas alcoólicos causando um aumento dos tocoferóis acima de 70% na fase hexana. A eficiência e seletividade máxima foram obtidas com eta¬nol 50% na relação 0,13 (DDOS/solvente). A partição com etanol alcalino extraiu cerca de 97% dos ácidos graxos livres iniciais, causando um acréscimo de 84,4% na concentração de tocoferóis. Também fo¬ram eliminados ácidos graxos esterificados, provavelmen¬te na forma de mono e diglicerídios. Houve perdas míni¬mas de tocoferóis na camada alcalina. De modo que, veri¬ficou-se uma concentração de alta eficiência. d) Outra alternativa para redução das impurezas consistiu na saponificação total do DDOS e recuperação dos tocofe¬róis na fração insaponificável. 0 processo demonstrou ser pouco operativo, requerer muito solvente e causa oxidação dos tocoferóis. Finalmente cabe ressaltar que a partição líquido-líquido do DDOS entre hexano e etanol alcalino, é uma operação rápida e simples, realizada à temperatura am¬biente e portanto pouco deteriorante dos tocoferols e cumpre com os objetivos de pré-purificar a matéria prima original removendo quase por completo os ácidos graxos do DDOS.

Abstract: This research reports the chemical composition, physical characteristics and possible methods for purification of tocopherols (vitamin E) contained in the distillate from soybean oil deodorization (DDOS), a liquid by product from the oil refining. Chemical analysis revealed that DDOS is...

Abstract: This research reports the chemical composition, physical characteristics and possible methods for purification of tocopherols (vitamin E) contained in the distillate from soybean oil deodorization (DDOS), a liquid by product from the oil refining. Chemical analysis revealed that DDOS is composed by approximately 60% of total fatty acids, being 36,46% in the free form. This fraction shows a high percentage of palmitic acid, whereas the esterified fraction is higher in linoleic acid. Importance are also given to the sterols that built 17,05% of DDOS. The sterol fraction was made of 54,70% of ß-sitosferol, 20,85% stigmasterol and 24,45% campesterol. Tocopherols built 8,5% of DDOS being 13,40% of a-tocopherol, 53,3% of ?-tocopherol, 30,8% of d-tocopherol and 2,5% of ß-tocopherol. DDOS was made up by 4,4% of hydrocarbons and 10% of minor components as carotenoids, mono and di-glycerides, plastoquinones, etc. Tocopherols represent the most valuable commercial fraction in DDOS; therefore, the initial assays were performed to remove fatty acids throught the following alternative methods. a) Direct mixing of DDOS with methanol, ethanol and acetone in a different water contents to produce layers separation. Hydration level and the ratio DDOS/solvent were the system variables and the selectivity and efficiency criteria were measured by the increase of concentration and yield of tocopherols. Extraction in general were not selective, although 85% methanol in a 0,08 DDOS/solvent showed an increase in tocopherol concentration from 8,5% to 10,58%. b) The second method was the addition of hexane to the aqueous systems of methanol, ethanol and acetona to induce a real partition between polar and non-polar phases. Assays showed no selectivity improvements: on the contrary, a decrease was observed when diluted alcohols were used. c) On the third method, small amounts of hydroxides were added to systems mentioned in "b". Inclusion of 1% KOH in the hydrophyllic phase clearly improved the removal of fatty acids in the aqueous layer, promoting a tocopherol increase in more than 70% in the hexanic layer. The maximum selectivity and recovery of tocopherols was obtained with 50% ethanol - 1% KOH in a 0,13 (DDOS/solvent ratio). Hexanic extracts resulting from alkaline ethanol partitions were analysed showing that 97% of the initial free fatty acids had been removed and this event caused an 84,4% increase of tocopherols concentration. Some esterified fatty acids were also removed, probably as mono and di-glycerides. Despite some minimum losses of tocopherol in the alkaline layer, this concentration was carried out with high yields. d) Another procedure to remove fatty acids consisted in the complete saponification of DDOS and subsequent recovery of tocopherols in the unsaponificable fraction. This process was not advantageous because it consumed high amount of solvent and promoted some tocopherol oxidation. Finally it has to be pointed out that partition of DDOS between hexane and alkaline ethanol is a simple and fast procedure and may be performed at room temperature and not causing oxidation of tocopherols. Therefore, it may be applied to obtain a pre-purification of DDOS by removal of fatty acids.