ÓLEOS, GORDURAS E MARGARINAS

TECNOLOGIA DE ÓLEOS, GORDURAS E MARGARINAS
Introdução
Óleos e gorduras fornecem calorias, em torno de 9 cal / g ao organismo.
Podem exercer também as seguintes funções:
- fornecer ácidos graxos essenciais;
- agente protetor e transportador de vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K);
- ação lubrificante;
- agente aerador em sorvetes e massas;
- contribui para o sabor
Os triglicerídios e os ácidos graxos apresentam reações de particular importância que são utilizados em muitos métodos analíticos e nos processos de industrialização dos óleos e gorduras.
ÁCIDOS GRAXOS: Os ácidos graxos de cadeia longa são os principais componentes dos óleos e gorduras. Estes compostos são constituídos por átomos de carbono e hidrogênio (cadeia hidrocarbonada) e um grupo carboxila. Quando estes ácidos graxos possuem apenas ligações simples entre os carbonos da cadeia hidrocarbonada, são denominados de ácidos graxos saturados, ocorrendo uma ou mais duplas ligações serão denominados de insaturados (monoinsaturados ou polinsaturados, respectivamente).
As diferenças entre os ácidos graxos podem ser devido ao comprimento da cadeia, pelo número e posição de duplas ligações na cadeia hidrocarbonada e pela configuração (cis ou trans).
Na forma de ácidos graxos livres, ocorrem em quantidades pequenas como componentes naturais dos óleos e gorduras.
Na forma associada formando glicerídeos e não glicerídeos chegam a representar até 96% do peso total dessas moléculas.
- Ácido linoléico (C18:2): É um ácido graxo essencial, por não ser sintetizado pelos mamíferos. Os óleos vegetais são fontes ricas deste ácido graxo.
- Ácido linolênico (C18:3): Possui propriedades “secantes”, tornando óleos com teores acima de 35% de ácido linolênico impróprio para fins alimentícios. O óleo de soja possui cerca de 10%. O óleo de linhaça por possuir cerca de 50% é utilizado na formulação de tintas.
- Ácido araquidônico (C20:4): Ocorre principalmente em fontes de origem animal, em níveis próximos a 1%. É importante por se assemelhar ao ácido linoléico, considerado essencial. Gorduras de animais marinhos apresentam teores significativos de ácidos graxos polinsaturados (C20 – C24), contendo 3 – 6 duplas ligações.
- Ácido oleico (C18:1): O ácido graxo oléico é encontrado praticamente em todos os óleos e gorduras, sendo componente dominante no óleo de oliva, alcançando níveis de até 75%. Em gordura animal o seu teor é superior a 40%.

Oleoaginosas
São plantas vegetais que possuem óleos e gorduras que podem ser extraídos através de processos adequados. Os óleos extraídos são substâncias insolúveis em água (hidrofóbicas), que na temperatura de 20° C exibem aspecto líquido. As gorduras distinguem-se dos óleos por apresentar um aspecto sólido à temperatura de 20°C.
O termo azeite é utilizado exclusivamente para os óleos provenientes de frutos, extraídos através de processos mecânicos ou físicos, particularmente condições térmicas, que não levem a deterioração.

São formados predominantemente por triglicerídios, compostos resultantes da condensação entre um glicerol e ácidos graxos.
Além dos óleos de origem vegetal (oleaginosas), existem os óleos de origem animal e microbiana.

Oleoaginosas
Os principais óleos e gorduras vegetais são:
Óleo de soja, canola, girassol, milho, arroz, óleo ou gordura de coco de babaçu, óleo ou gordura de coco, óleo ou gordura de palma, óleo ou gordura de palmiste, gergelim, óleo misto ou composto, óleo vegetal saborizado e azeite saborizado, azeite de oliva e azeite de dendê.

PRODUÇÃO DE ÓLEO
Na produção de óleo bruto são consideradas importantes as seguintes etapas:
- armazenamento das sementes oleaginosas;
- preparação da matéria-prima; e
- extração do óleo bruto.
Quando o óleo vegetal é destinado para fins comestíveis ou para finalidades técnicas onde a acidez livre ou a cor influencia na qualidade do produto final, o óleo bruto deverá ser refinado, que compõem de três etapas: neutralização da acidez livre do óleo bruto; clarificação do óleo neutralizado e desodorização do óleo neutralizado e clarificado.

Armazenamento:
As indústrias de óleo devem dispor de instalações adequadas para o armazenamento de sementes durante a entressafra, visando efetuar a produção de forma ininterrupta, otimizando o uso do capital investido nas fábricas. Entretanto, as condições de armazenamento devem ser adequadas para evitar perda de qualidade e rendimento no produto final.
Os grãos são organismos vivos que respiram e liberam calor. O processo respiratório é controlado por enzimas, que são mobilizados mais facilmente para o processo quanto maior for o conteúdo de umidade. A elevação da temperatura no armazenamento também acelera o processo respiratório. Assim, quanto maior a taxa respiratória maior será a deterioração da matéria-prima armazenada, maior a geração de calor. Grãos danificados, não sadios ou sujos possuem uma taxa respiratória mais elevada que os grãos sadios, sob as mesmas condições.

Secagem e Limpeza
Antes da armazenagem a matéria-prima deve ser avaliada, por amostragem, nas seguintes características: teor de umidade, quantidade de material estranho e incidência de grãos estanhos, quebrados, avariados e ardidos. Esta avaliação irá determinar a sua aceitação, o seu valor e o seu tempo de armazenamento. Teores menores de umidade permitem longo tempo de estocagem.

A eliminação de sujidade mais grossa é realizada através de peneiras vibratórias ou outro tipo de dispositivo que separa os grãos dos contaminantes maiores, diminuindo o risco de deterioração e evita o uso indevido do espaço útil do silo. O excesso de umidade nos grãos deve ser reduzido através de secadores, que é um processo oneroso.
Preparo da Matéria-prima: Varia de acordo com a matéria-prima e é uma das mais importantes etapas do processo de obtenção de óleo. Ela consiste das seguintes operações;

Limpeza e pesagem:
A limpeza após o armazenamento retira as impurezas como terra, areia e fragmentos de metais não removidos antes do armazenamento, através de vários tipos de peneiras vibratórias e rotativas com fluxo de ar. Os metais são removidos através de imãs instalados antes das peneiras. O material limpo deve ser pesado para determinar o rendimento do processo de extração.

Preparo da Matéria-prima
Descorticação
Visa retirar a película que envolve as sementes. Os mais comuns são de rolos estriados horizontais, girando com velocidades diferentes e em sentidos contrários. Além destes existem aparelhos com discos verticais, descorticadores de barras. Peneira e fluxo de ar são utilizadas para separar as películas.

Trituração e laminação
O rompimento dos tecidos das sementes facilita a extração de óleo por aumentar a superfície para ação dos solventes extratores. Porém o processo de desintegração dos grãos também ativa as enzimas celulares lípase e peroxidase, assim o processo de trituração deve ser o mais rápido possível, seguido da inativação destes fatores. O processo de trituração é efetuado através de rolos horizontais ou oblíquos. Quando o material triturado passa por vários rolos de trituração, no primeiro ocorre a fragmentação do material e nos demais ocorre a laminação progressiva.

Cozimento
Além da trituração e laminação é necessária uma ruptura adicional através do calor úmido, por vapor direto ou indireto. Os efeitos desse aquecimento são: Diminui a viscosidade do óleo e sua tensão superficial; Promove a coagulação e desnaturação parcial das substâncias protéicas; Inativação de enzimas lipolíticas; Aumenta a permeabilidade das membranas celulares; Diminui a afinidade do óleo com as partículas sólidas da semente.

Cozimento
A temperatura de cozimento varia de 70 a 105oC dependendo da semente a ser processada. No caso de amendoim a temperatura não deve exceder 105oC. No caso de óleo de “Copra” a temperatura de cozimento é de 105 a 110oC Antes de ser submetida ao processo de prensas contínuas o material cozido deve ser secado.

Extração por prensagem mecânica
É efetuada basicamente através de prensas contínuas. A prensa consiste de um cesto formado de barras de aço retangular distanciados por meio de lâminas, cuja espessura varia de acordo com a semente a ser processada. Esse espaçamento das barras é regulado para permitir a saída do óleo e agir como filtro para as partículas da chamada “torta”. Dentro desse cesto gira uma rosca para comprimir o material. Na pré-prensagem ocorre a remoção do óleo antes da extração com solvente.

Extração
O processo misto envolve a pré-prensagem com posterior extração com solvente. A prensagem mecânica sob alta pressão aumenta o rendimento na extração em até 5%, dispensando a extração por solvente. Quando se utiliza alta pressão, as temperaturas de cozimento são um pouco mais elevadas: 115 a 120 oC para amendoim triturado; 115 a 120o C para “Copra” triturado.

Extração com solvente:
Normalmente é utilizada uma mistura de hidrocarbonetos denominada de “hexana” (fração do petróleo) com ponto de ebulição ao redor de 70 ºC.
A penetração do solvente no interior dos grãos triturados é facilitada pela exposição de uma superfície maior. O óleo no material triturado pode estar na superfície que é retirado por simples dissolução, e o óleo presente no interior de células intactas são removidos por difusão.
Extração com solvente:
Assim, a velocidade de extração do óleo decresce com o decurso do processo. A extração não é completa, pois o farelo apresenta um teor de 0,5 a 06% de óleo. A solução de óleo no solvente é chamada de “miscela” e o equilíbrio no sistema óleo-miscela-solvente é o fator que determina a velocidade de extração. A difusão do solvente será mais rápida quanto mais fina for os flocos laminados, quanto maior for a temperatura (próximo à temperatura de ebulição do solvente), umidade apropriada do material.
- Hexana:
- Esse solvente apresenta as seguintes características:
- dissolve o óleo com facilidade sem agir sobre os outros componentes da matéria oleaginosa;
- possui uma composição homogênea e estreita faixa de temperatura de ebulição;
- é imiscível em água, não formando azeótopos e tem baixo calor latente de ebulição;
- é altamente inflamável e apresenta alto custo.
Os principais sistemas de extração encontrados são os semi-contínuos e contínuos, estes utilizados pelas grandes industrias.

- Destilação da miscela
É a separação do óleo e solvente por aquecimento à vácuo, através de um destilador, que recebe a miscela isenta de finos. O conteúdo de solvente no óleo é reduzido até cerca de 5%, à temperatura de 70 a 90o C. A hexana residual é destilada em um evaporador de filme com insuflação de vapor direto.

Dessolventização e tostagem do farelo:
Os dois processos podem ser realizados em um dessolventizador-tostador. Numa primeira etapa ocorre o tratamento com vapor direto, eliminando quase completamente o solvente, que é eliminado com simultânea umidificação do farelo que adquire um teor de 18 a 20% de umidade. Na etapa de tostagem ocorre a eliminação total do solvente e a umidade é ajustada ao limite não superior a 12%.
Dessolventização e tostagem do farelo:
O material permanece no tostador cerca de uma hora e a temperatura nos estágios individuais é de 85 a 115o C. Neste equipamento ocorre o tratamento térmico do farelo, para reduzir os fatores anti-nutricionais, tóxicos, substâncias de sabor indesejável e remover 30% da miscela que fica retido neste farelo.

Recuperador de solvente:
O farelo e a miscela são separados da hexana por dessolventização e tostagem, e a solubilidade da hexana no vapor direto de separação é mínima. A perda de vapor pode ocorrer na mistura incondensável formada entre seus vapores e o ar. Este solvente contido nesta mistura pode ser recuperado através de compressores de frio ou por colunas de absorção com óleo mineral, porque a hexana é mais solúvel no óleo mineral do que na água.

REFINAMENTO DO ÓLEO
Visa tornar a maioria dos óleos brutos em óleos comestíveis, com melhoria na sua aparência, odor, sabor. No caso de alguns azeites, como o de oliva e dendê, podem ser consumidos na sua forma bruta. No processo de refino ocorre a remoção dos seguintes componentes:
- substâncias coloidais, proteínas, fosfatídios e produtos de sua composição;
- ácidos graxos livres e seus sais, ácidos graxos oxidados, lactonas, acetais e polímeros;

REFINAMENTO DO ÓLEO
- pigmentos, como clorofila, xantofila, carotenóides;
- substâncias voláteis, como hidrocarbonetos, álcoois, aldeídos, cetonas e ésteres de baixo peso molecular;
- substância inorgânicas tais como, sais de cálcio e de outros metais, silicatos, fosfatos e outros;
- umidade

Degomagem:
Visa remover do óleo bruto os fosfatídios, proteínas e substâncias coloidais o que reduz a quantidade de álcali durante a subseqüente neutralização e diminui as perdas na refinação. Para óleos de amendoim e babaçu a degomagem é opcional por apresentarem pouca quantidade. No óleo de soja que apresenta teores em torno de 3%, torna necessário a sua remoção.

Degomagem:
Essas substâncias são facilmente hidratáveis, sendo removidas através da adição de água (1-3%) ao óleo aquecido a 60 - 70o C e agitação durante 20 - 30 minutos, formando precipitados que são facilmente removido do óleo por centrifugação a 5000-6000 rpm. As gomas removidas que possuem cerca de 50% de umidade podem ser secas em vácuo (100 mm Hg) a temperatura de 70 -800 C. As gomas também podem ser extraídas com 0,1 – 0,4% de ácido fosfórico a 85% misturado com óleo à temperatura de 60 – 65o C, seguido ou não pela adição de terra branqueadora que posteriormente são separadas por filtração ou centrifugação.
- Lecitina: A lecitina comercial consiste em cerca de 60% de mistura de fosfatídios, 38% de óleo e 2% de umidade. Ela pode ser purificada por precipitação com acetona. É utilizada na indústria farmacêutica, na alimentação humana (margarina, pães, doces), rações e outros fins industriais. O tratamento com ácido fosfórico permite a remoção de 90% de “gomas” entretanto a lecitina obtida é impura.

Neutralização: É o processo de remoção de ácidos graxos livres e outros componentes (proteínas, ácidos oxidados, produtos de decomposição de glicerídeos), através da adição de solução aquosa de álcalis, como hidróxido de sódio ou carbonato de sódio. A quantidade de solução alcalina necessária para o processo dependerá do teor de ácidos graxos livres no óleo, tempo de mistura, temperatura de neutralização e processo adotado. O uso de carbonato de sódio reduz a saponificação do óleo neutro ao mínimo, porém elimina também os fosfatídeos, pigmentos e outras impurezas.
- Processo descontínuo: Este processo poderá ser descontínuo se realizado em tachos (encamisados ou com vapor indireto) com adição de solução alcalina e água através de aspersão. Após intensa agitação à temperatura ambiente durante 15 – 30 minutos para facilitar o contato entre as duas fases, a mistura é aquecida para quebrar a emulsão (50 – 70o C), com velocidade reduzida do agitador, seguida de repouso por algumas horas até a separação do sabão ou “borra” que decanta. Através de uma torneira no fundo do tacho é retirada a “borra” o óleo é lavado 3 – 4 vezes com porções de 10 – 20% de água fervente, deixando em repouso entre as lavagens por cerca de 30 minutos.

- Processo contínuo:
Este processo permite economia de tempo e reduz perdas no processo. A solução alcalina é adicionada ao óleo através de um proporciômetro e a mistura, após o aquecimento à temperatura de 65 – 90o C, é separada em óleo neutralizado e “borra” por centrifugação. O óleo neutro necessita de uma ou duas lavagens com 10 – 20% de água aquecida à temperatura de 80 – 90o C, para a remoção do sabão residual.
- Processo contínuo – Método “Zenith”:
Neste método o óleo bruto aquecido a 95o C sobe em forma de gotículas com diâmetro de 1 mm, através de uma coluna de solução alcalina diluída, pré-aquecida a 95o C. As gotículas são produzidas por um dispositivo de aletas que entram em contato com a solução de hidróxido de sódio.

Clarificação: É o tratamento que visa tornar o óleo mais claro através do uso de adsorventes, como terras clarificantes, ativadas e naturais, misturadas às vezes com carvão ativado. Para aumentar a eficiência dos adsorventes, o óleo neutro e lavado, deve estar seco, à temperatura de 80 – 90o C sob vácuo (30 mm Hg) durante 30 minutos. Após a secagem é adicionada a quantidade apropriada de adsorvente por sucção, com o qual o óleo é agitado à temperatura de 80 – 95o C durante 20 – 30 minutos. O seguinte passo é resfriar a 60 – 70o C e filtrar no filtro prensa.

Clarificação:
O resíduo que permanece no filtro prensa contém aproximadamente 50% de óleo, a aplicação de ar comprimido reduz esse conteúdo para 30 – 35%. Pela insuflação de vapor direto o conteúdo de óleo no resíduo pode ser reduzido, porém afeta o filtro e produz óleo de baixa qualidade.

Desodorização: É a última etapa do refino e objetiva a remoção de sabores e odores indesejáveis. As principais substâncias removidas são: aldeídos, cetonas, ácidos graxos oxidados, produtos de decomposição de proteínas, carotenóides e esteróis, formados durante o armazenamento e processamento; hidrocarbonetos insaturados e ácidos graxos de cadeia curta e média, naturalmente presentes nos óleos; ácidos graxos livres e peróxidos.
Desodorização:
As condições do processamento de óleos vegetais
2 – 8 mm Hg e temperatura de 220 – 250o C com insuflação de vapor direto, permite a completa desodorização e eliminação de grande parte dos ácidos graxos livres residuais. O uso de vácuo é essencial, pois reduz: o consumo de vapor direto; tempo do processo; perigo de oxidação e hidrólise do óleo. Os desodorizadores podem ser descontínuos, semicontínuos e contínuos.

Refino físico: É o refino do óleo utilizando apenas processos físicos. O refino de óleo consiste normalmente de três operações principais: neutralização, clarificação e desodorização. O primeiro é um tratamento químico com álcalis e os dois últimos são tratamentos físicos. Para tornar o processo de refino totalmente físico, a neutralização por álcalis deve ser substituída pela destilação dos ácidos graxos livres, tornando o processo essencialmente físico. Esta destilação elimina alguns aspectos desfavoráveis da neutralização alcalina: a saponificação e o arraste de óleo neutro causam perdas de óleos; dificuldade de tratar óleos com alta acidez; o método é excessivamente drástico.

Refino físico
Esta destilação está baseada na considerável diferença entre os pontos de ebulição dos ácidos alifáticos e seus ésteres de glicerol. Na refinação física, a degomagem torna-se indispensável e deve ser completa. O uso de vácuo e o emprego do vapor de água permitem abaixar a temperatura de destilação dos ácidos graxos de acordo com a lei de Dalton. No refino físico, há redução de perdas de óleo e a “borra” é composta de 80 a 90% de ácidos graxos. Este refino é utilizado para óleo de dendê.

Hidrogenação
É a adição de hidrogênio nas insaturações dos ácidos graxos insaturados, permitindo transformar óleos em gorduras plásticas, como a transformação de óleo vegetais em margarina, tornar as gorduras mais rígidas ou reduzir a suscetibilidade a rancidez. O hidrogênio gasoso reage com o óleo ou a gordura na presença de um catalizador (platina, paládio ou níquel), industrialmente o níquel, por ser de menor custo.

Hidrogenação
O catalisador adsorve os regentes sobre a sua superfície, rompendo parcialmente as duplas ligações entre os carbonos e a ligação simples entre os hidrogênios, efetivando em seguida a adição dos hidrogênios e a dessorção da superfície do catalisador.

Em geral a hidrogenação é conduzida de forma incompleta, visando a produção de gorduras parcialmente hidrogenadas, podendo ser seletiva ou não seletiva.
O processo é considerado seletivo quando a adição de hidrogênio aos ácidos graxos mais insaturados prevalece sobre a hidrogenação dos menos insaturados, sendo mais seletivo com o aumento da temperatura de reação. Na hidrogenação parcial, uma parcela das duplas ligações remanescentes podem formar isômeros por troca de configuração de “cis” para “trans”, ou por mudança de posição da dupla ligação na cadeia hidrocarbonada.

Com a hidrogenação ocorrem as seguintes alterações nos óleos e gorduras:
a) ponto de fusão para temperatura mais alta;
b) maior estabilidade ao processo de oxidação.

Margarinas
A margarina é uma emulsão de gorduras e óleos com leite, que tem aparência de manteiga, e contém aromas, corantes e substâncias nutricionais, como vitaminas e conservantes.
Os maiores componentes da margarina são os óleos líquidos e os parcialmente hidrogenados, essa proporção varia de acordo com a finalidade do produto (margarina de mesa, da cozinha ou fins industriais)
O leite utilizado na fabricação é pasteurizado à temperatura de 85 – 95o C, resfriado e fermentado para obter um sabor desejável.
Manteiga, diacetil ou aromas sintéticos também podem ser adicionados à margarina para produzir sabor.
A adição de pequenas quantias de lecitina facilita a emulsão de gordura em água.
Corantes vegetais como cúrcuma, açafrão e pigmentos naturais podem ser adicionados.

Após a adição da mistura de óleos na gordura e a adição dos emulsificantes e os demais ingredientes, é produzida uma emulsão com emprego de bombas de aço inoxidável à temperatura de 30 - 34oC. Esta emulsão é transferida sob pressão de 20 atmosferas para um congelador cilíndrico encamisado e resfriado com amônia ou salmoura à temperatura de –15 a –18o C, promovendo a solidificação, que é raspada por meio de facas raspadoras e depois são conduzidas por um cilindro adquirindo estrutura cristalina e subseqüentemente embalada.