segunda-feira, 22 de julho de 2002

óleos e gorduras

Tecnologia de óleos e gorduras comestíveis
Propriedades físicas
Óleos e gorduras são misturas de lipídeos.
Óleos são líquidos e gorduras são sólidas, ou tem a aparência de sólidos na temperatura ambiente (25oC).

Ácidos graxos que ocorrem em óleos e gorduras
Nome comum Simbologia Ponto de fusão(ºC )
cáprico C10:0 31,6
láurico C12:0 44,8
mirístico C14:0 54,4
palmítico C16:0 62,9
esteárico C18:0 70,1
araquídico C20:0 76,1
behênico C22:0 80,0
oléico C18:1 ( 9c ) 16,3
linoleico C18:2 ( 9c,12c ) 5,0
linolênico C18:3 ( 9c,12c,15c ) 11,0

Triglicerídeos - substâncias simples, tem ponto de fusão em temperaturas definidas.
Óleos e gorduras são formados por misturas de triglicerídeos - não tem o ponto de fusão em uma temperatura definida mas sim uma faixa de temperatura em que passam do estado sólido, ou semi sólido, ao estado líquido.
Os óleos vegetais são constituídos principalmente por ácidos com cadeia de 16 a 18 átomos de C.

Óleo ou Gordura Ponto de Fusão ( oC )
Óleos Vegetais - soja,
milho, algodão, amendoim,
girassol, oliva, etc. < 0
Gordura de coco 26
Óleo de Palma 39
Manteiga 36
Manteiga de Cacau 32

Densidade - A densidade de óleos e gorduras no estado líquido varia inversamente com a temperatura ou com o peso molecular médio dos ácidos graxos e diretamente com o grau de insaturação.
Desse modo, a densidade do óleo de algodão é de 0,916 g/mL a 20ºC e 0,909 g/mL a 30ºC.
A densidade da Tripalmitina (C16:0) é de 0,8663 g/mL e a da Triestearina (C18:0) é de 0,8632 g/mL (ambas a 80ºC).
Densidade
A densidade no estado sólido é maior que a densidade no estado líquido. A densidade da trioleína líquida (25ºC) é de 0,9078 g/mL enquanto a densidade no estado sólido (-38 ºC) é de1,012 g /mL.
As diferenças de densidade nos estados (sólido e líquido) são usadas para calcular o "Índice de Gordura Sólida" que é semelhante ao "Teor de Gordura Sólida" em uma dada temperatura determinado por Ressonância Nuclear Magnética.
Viscosidade
A "oleosidade" é uma das características dos óleos e gorduras.
A viscosidade relativamente alta dos óleos e gorduras se deve à atração eletrostática entre as longas cadeias de ácidos graxos.
A viscosidade de óleos e gordura à temperatura ambiente é da ordem de 20 a 40 cP.

Propriedades ópticasÍndice de refração - O índice de refração dos óleos e gorduras é proporcional ao grau de insaturação dos ácidos graxos. Como o equipamento é simples, a análise é rápida e a quantidade de amostra necessária para a análise é pequena, o índice de refração é usado para controle de qualidade e identidade em muitos processos, principalmente na hidrogenação.
Índices de refração:
Triestearina =1,4471,
Trioleína = 1,4548

Propriedades Químicas
As principais propriedades químicas dos óleos e gorduras são as propriedades químicas dos ácidos graxos (ácidos carboxílicos).
Do ponto de vista de tecnologia de óleos e gorduras, as reações mais importantes são: hidrólise/esterificação dos triglicerídeos;
a hidrogenação;
a saponificação; e
a oxidação dos ácidos graxos.

Hidrólise / esterificação dos triglicerídeos.
Triglicerídeos são formados pela esterificação de ácidos graxos com Glicerol.
A reação inversa, Hidrólise, produz Diglicerídeos, Monoglicerídeos e Ácidos Graxos Livres. A hidrólise industrial é feita a temperaturas maiores que 100 oC, na presença de água e geralmente é catalisada por ácidos. Esse é o processo usado para a produção industrial de ácidos graxos. O processo pode ser catalisado também por enzimas (Lipases) na temperatura ambiente mas o alto custo das enzimas dificultam a utilização desse método.
Hidrólise/esterificação dos triglicerídeos.
Nos óleos e gorduras usados como alimentos, a hidrólise dos triglicerídeos é o segundo modo de deterioração mais importante. Os ácidos graxos livres podem causar cheiro e sabor desagradáveis (rancidez hidrolítica) além de produzir fumaça nos processos de fritura. Na refinação dos óleos e gorduras, os ácidos graxos livres são eliminados durante a etapa de neutralização e são considerados perdas de processamento.

A esterificação é o processo reverso da hidrólise e forma os triglicerídeos na reação dos ácidos graxos com o glicerol.

Interesterificação - reação de troca de ácidos graxos entre triglicerídeos provocando redistribuição aleatoria ("randomização") dos ácidos graxos entre os triglicerídeos. É um dos processos usados para a modificação das características físicas dos óleos e gorduras. A interesterificação não altera a composição em ácidos graxos do óleo ou gordura mas altera a distribuição dos ácidos graxos nos triglicerídeos.

Hidrogenação
Consiste na adição de hidrogênio nas ligações duplas dos ácidos graxos insaturados.
É o principal método usado na modificação das propriedades físicas dos óleos e gorduras. É usado para transformar óleos (líquidos-insaturados) em gorduras (sólidas - saturadas).
Saponificação
Na oleoquímica, é a reação usada na fabricação de sabão. É a reação de ácidos graxos com bases formando um sal e água. Os sais de ácidos graxos são conhecidos como sabões. Os lipídeos podem ser classificados em "saponificáveis" e "insaponificáveis" (não contém ácidos graxos).
A reação é usada para a eliminação dos ácidos graxos durante a etapa de neutralização no processo de refinação dos óleos e gorduras. Triglicerídeos também podem reagir com bases formando sal, água e glicerol porém precisam de soluções mais concentradas.
O Índice de Saponificação é uma análise de caracterização de óleos e gorduras. O índice é calculado pela reação de óleos e gorduras com soluções de NaOH ou KOH e mede o "comprimento médio das cadeias dos ácidos graxos de um óleo ou gordura. Triglicerídeos com ácidos graxos de cadeia curta tem Índice de saponificação altos (mais moléculas de ácidos graxos por grama de triglicerídeo) e triglicerídeos com ácidos graxos de cadeia longa tem Índice de saponificação baixo (menos moléculas de ácidos graxos por grama de triglicerídeo).
Oxidação
A oxidação dos ácidos graxos insaturados é o principal problema de deterioração de óleos e gorduras. A reação e autocatalítica, ocorre espontaneamente, com a presença de traços (menos de ppb) dos elementos participantes.

Fontes produtoras de óleos e gorduras de origem vegetal.
Quatro tipos de óleos [Soja, Palma (dendê), Colza e Girassol] representam cerca 80% de óleos e gorduras vegetais produzidos no mundo.
Os 20% restantes são divididos entre sete outros tipos [ Amendoim, Algodão, Coco, Palmiste, Oliva, Milho, Gergelim ]
Outras fontes de óleos e gorduras tem importância apenas regional e produção pequena, praticamente insignificante em termos de comércio internacional.

Extração de óleos e gorduras
O processo de extração por prensagem consiste em "espremer" a matéria-prima para separar o óleo ou gordura.
Atualmente a prensagem é usada para a extração materiais com altos teores de óleos ou gorduras ou com alto teor de umidade.
O processo mais moderno é o da extração por solvente. O material a ser extraído é moído e misturado com um solvente. O óleo se dissolve no solvente e a mistura de óleo e solvente é separada do resíduo. Com a repetição do processo pode-se chegar a teores de óleo residuais da ordem de 0,5 % no material que sobra da extração (farelo).
No final do processo, a mistura de solvente e óleo é destilada para a separação do óleo e a recuperação do solvente que é reutilizado para novas extrações.

Os óleos e gorduras de origem vegetal podem são extraídos de grãos (óleos e gorduras) ou de frutas (azeites).
O processamento para a extração dos óleos e gorduras é o mesmo para todas as matérias-primas.
As diferenças na preparação do material para extração são devidas às diferenças de forma, tamanho, textura, umidade e estrutura das diferentes fontes.

Recepção e armazenamento das matérias primas.
Frutas (oliva, palma) devido ao elevado teor de umidade, são processadas para extração imediatamente após a colheita.
Grãos e sementes podem ser armazenados na época da safra para serem processados durante o ano.
Grãos como soja, girassol, colza, canola são transportados por caminhões ou vagões ferroviários do campo para as plantas de extração de óleos ou para silos de armazenamento. O caroço de algodão precisa ser "deslintado" antes do armazenamento. "Linter" são fibras residuais que cobrem o caroço depois da retirada das fibras longas.
Nas fábricas de óleo, antes da recepção os grãos são analisados para classificação. O pagamento aos produtores é feito em função dessa classificação.

As principais análises são:
- Defeitos e impurezas: grãos verdes, quebrados ou mofados, material estranho como terra, pedras, gravetos e sementes estranhas. Esse material pode prejudicar a qualidade do óleo extraído e é descartado como perda de processo.

- Umidade: é o fator de qualidade mais importante na recepção dos grãos. O excesso de umidade leva ao crescimento de fungos e à atividade enzimática que podem prejudicar a qualidade do óleo extraído. Secar os grãos custa caro e a água evaporada na secagem é matéria prima jogada fora.
- Teor e qualidade do óleo: a qualidade do óleo é avaliada com o Índice de Peróxidos e a determinação do teor de Ácidos Graxos Livres.

Depois da classificação, os grãos são encaminhados para equipamentos de limpeza e secagem.
A limpeza é feita por sistemas de peneiras que deixam passar impurezas mais pesadas e sistemas de ventilação que arrastam impurezas mais leves que as sementes.

Geralmente, os grãos são colhidos com teor de umidade maior que aquela aconselhável para o armazenamento. Grão úmido tem maior plasticidade e são menos sujeitos à quebras durante a colheita mecânica porém se armazenados nessas condições, permitem o crescimento de fungos e a atividade de enzimas que causam a deterioração do óleo. Para o armazenamento, a umidade dos grãos deve ser reduzida a um nível abaixo do chamado "nível crítico de umidade".
O "nível crítico de umidade" é o teor de umidade do grão em equilíbrio com o ar com 70 % de umidade relativa, a 25oC. Esse teor de umidade corresponde a aproximadamente 16 % de umidade para a parte não oleaginosa do grão. Assim, se considerar, por exemplo, a soja com 20 % de óleo, a "parte não óleo" será de 80 % do grão e a umidade critica será correspondente a 16 % desses 80 %, aproximadamente 13 % (12,8).

A secagem é feita passando-se pelos grãos uma corrente de ar aquecido. Devem-se tomar precauções para evitar o aquecimento excessivo e a queima dos grãos.
Os grãos limpos e secos são armazenados em silos dotados de sistemas de ventilação com ar frio e seco para controlar a umidade e a temperatura.

Preparação para a extração.
Etapas da preparação dos grãos para a extração:
A primeira etapa consiste em uma nova limpeza. Depois, é preciso remover as cascas dos grãos por que:
- As cascas contem pouco óleo e dificultam a extração por absorverem parte do óleo extraído.
- São cobertas por ceras que prejudicam a qualidade do óleo extraído.
- São abrasivas e provocam desgaste do equipamento de extração.
Tem alto teor de fibra e, portanto diminuem o teor de proteínas do resíduo da extração.

Para o descascamento, os grãos passam por uma rápida etapa de secagem com ar quente, seguida de um período de armazenamento ("temperagem") para redistribuição da umidade. Durante esse período, os cotilédones dos grãos encolhem, deixando a casca solta. Os grãos "temperados" passam por uma série de moinhos onde são quebrados em quatro a oito pedaços e em seguida por um sistema de peneiras e ventiladores que separam as cascas dos pedaços de grãos.
A remoção das cascas é parcial e às vezes opcional como, por exemplo, no caso da soja que contem apenas 6-7 % de cascas, mas é obrigatória para o girassol ou o algodão que contem 25 e 35 % de cascas respectivamente. Sementes de canola ou colza e gergelim, por problemas mecânicos relacionados ao tamanho do grão, geralmente não são decorticadas.

Nos grãos, o óleo é armazenado em células distribuídas nos cotilédones, imersas em uma matriz de carboidratos, proteínas e fibras.
A laminação consiste na passagem dos pedaços de cotilédone por moinhos de rolos lisos que "esmagam" os pedaços de grãos transformando-os em lâminas com a espessura de 0,1 a 0,2 milímetros. Além de romper as paredes das células que contem óleo, a laminação diminui o percurso do óleo até a superfície do pedaço de grão, facilitando a extração.
Na preparação para a laminação, para evitar a quebra excessiva, os pedaços de grãos são "condicionados", ou seja, aquecidos (60-65 ºC) e umedecidos (14-15% de umidade) para aumentar a plasticidade.

Materiais com menos de 30% de óleo (soja, por exemplo) seguem para a extração por solvente.
Matérias primas preparadas com 30% ou mais de óleo (girassol, por exemplo) seguem para a extração por prensagem. O caroço de algodão que após as etapas de preparação, contém aproximadamente 30% de óleo, pode ser extraído por um ou outro processo. Na prática, nos dois últimos casos, parte do óleo é extraída por prensagem e parte por solvente.
Esta divisão de processos conforme o teor de óleo ocorre por razões técnicas e práticas. De um lado, os equipamentos e processos de extração por prensagem são mais simples e baratos que os equipamentos e processos para a extração por solvente. Por outro lado os processos de prensagem não conseguem extrair totalmente o óleo das sementes. Mesmo os melhores equipamentos ainda deixam de 5 a 6% de óleo residual nas "tortas" (resíduo da extração por prensagem) e mesmo assim com grande consumo de energia, aquecimento excessivo dos grãos e diminuição da capacidade de processamento.
Além disso, a extração direta, com solventes, de materiais com mais de 30% de óleo provoca o "colapso" da estrutura do grão, produzindo material de granulometria muito pequena ("finos") que provoca entupimentos nas bombas de solvente.
Por estas razões, na prática, materiais com mais de 25% de óleo passam por uma etapa de prensagem branda, reduzindo teor de óleo para 15-20% e o restante do óleo é extraído por solvente.

Extração por prensagem
Antes da prensagem propriamente dita, os grãos laminados passam por mais uma etapa de preparação. A finalidade do "cozimento" é completar o rompimento das células que contém o óleo e coagular proteínas e carboidratos, liberando o óleo para a extração.
Além disso, o tratamento térmico inativa ou diminui a ação de algumas substâncias tóxicas ou alergênicas existentes nos grãos.
O equipamento para o cozimento consiste em uma série de tachos, aquecidos, com pás para agitação, e colocados uns sobre os outros de modo que o material passa do tacho superior para o inferior por gravidade, depois de um determinado tempo de residência. O número de tachos varia conforme o tamanho do equipamento, mas o processo tem três etapas:
- Aquecimento: com injeção de vapor direto no material e na camisa do tacho. Leva a temperatura do material para 110-120 oC e aumenta a umidade para 14-18%.
- Cozimento: de quinze a trinta minutos na temperatura e umidade do item anterior.
- Secagem - redução da umidade do material para 2-4%
As prensas são equipamentos usados para espremer o material que contem o óleo. Os equipamentos mais simples, que trabalham por bateladas, são formados por um cesto de paredes perfuradas onde se coloca o material a ser extraído, geralmente envolto em um tecido que ajuda a reter a parte não oleosa. O material é comprimido por um pistão e o óleo é expelido através das malhas do tecido, escapando pelas perfurações das paredes do cilindro.
O resíduo quando retirado da prensa tem a forma de um "bolo", daí o nome de "torta" usado até hoje para o resíduo da extração por prensagem.
Este tipo de equipamento ainda é usado na produção do azeite de oliva "extra virgem", ou "virgem" depois de uma preparação que consiste simplesmente no esmagamento das azeitonas em moinhos especiais. É também usado nos processos artesanais de extração de óleo em regiões mais atrasadas ou com mão de obra barata. O rendimento é baixo e as tortas contem 10-15% de óleo residual dependendo da matéria-prima, da preparação e do equipamento.

Nas prensas modernas, contínuas, o pistão é substituído por uma rosca que empurra o material através do cilindro, como em um "moedor de carne". Como o eixo da rosca é cônico, o espaço anular diminui do início para o fim do cilindro. Desse modo, o material que entra por uma extremidade é comprimido, prensado contra a parede do cilindro à medida que é empurrado para a frente extraindo o óleo. O resíduo da extração sai pela extremidade do cilindro.
Os produtos da prensagem são a torta, gorda ou magra, conforme o teor de óleo residual, e o "óleo bruto" ou "cru". A torta magra, resultante da extração apenas por prensagem é moída e usada na preparação de rações para animais - ou na alimentação humana, dependendo da condição econômica dos produtores ou da região onde é produzida. A torta gorda é moída e segue para a extração por solvente. O óleo bruto, junto com o óleo resultante da extração por solvente, segue para a etapa de refinação.

Extração por solvente
No processo de extração por solvente o material a ser extraído é misturado com um solvente orgânico (Hexano). Parte do óleo se dissolve no solvente e a mistura de óleo e solvente é separada do resíduo. O processo é repetido várias vezes até se extrair quase todo o óleo do material.

Nos equipamentos modernos, o processo é contínuo, em contra-corrente. O material a ser extraído é arrastado por uma esteira ou um conjunto de cestos de fundo perfurado. No "final" da esteira, ou no último cesto, o material que já foi parcialmente extraído, recebe solvente puro para extrair mais óleo. A mistura de óleo e solvente ("miscela") resultante dessa extração é escoada e usada para extrair mais óleo do material que entra no extrator, no início da esteira ou no primeiro cesto.

No final, obtém-se de um lado do equipamento extrator, miscela rica com 30-35 % de óleo. No outro extremo, obtém-se farelo desengordurado, molhado com solvente (35-40 %) e aproximadamente 0,5 % de óleo residual.
A miscela é destilada para a recuperação do solvente e óleo bruto. O óleo bruto resultante contêm, no máximo, 500 ppm de solvente residual que é eliminado durante o processo de refinação. O farelo é "dessolventizado" em destiladores especiais. No caso da soja que não passa pela etapa de "cozimento" durante a preparação, na dessolventização o farelo recebe tratamento térmico mais intenso ("dessolventização-tostagem") para a inativação de fatores antinutricionais
Nas plantas mais modernas, o processo de extração por solventes é precedido de uma etapa extra de preparação. A extrusão ou expansão dos grãos laminados ou da torta gorda proporciona um material mais compacto para a extração, com menos tendência a se desmanchar e formar partículas "finas", mas com resistência mecânica e porosidade muito maior que a dos flocos laminados.
A extrusora ("expander") é um equipamento semelhante à prensa contínua, mas sem as perfurações nas paredes do cilindro. Enquanto é empurrado para frente, o material é aquecido pela injeção de vapor direto e pelo atrito contra as paredes do cilindro, aumentado a temperatura e a pressão. Quando sai pela outra extremidade, o material passa de uma região de alta pressão para outra de baixa pressão (atmosfera). Isto provoca a rápida vaporização da água e a expansão do vapor forma células que são fixadas pela coagulação das proteínas e do amido. O resultado é um material rijo porém poroso que facilita a penetração do solvente e escoamento da miscela final.
A maior parte do farelo desengordurado é usado para a preparação de rações para animais. O óleo bruto, junto com o óleo bruto obtido por prensagem, vai para a refinação

PROCESSAMENTO DE ÓLEOS E GORDURAS.
Os óleos e gorduras "crus" ou "brutos" são misturas de lipídeos e contém várias substâncias consideradas como impurezas, que devem ser removidas para que se obtenha o óleo ou gordura refinados, conhecidos e consumidos pela maioria da população. Algumas das impurezas removidas durante a refinação, como os Tocoferois, seriam desejáveis nos óleos refinados por sua atividade antioxidante.
O processo de "purificação" dos óleos e gorduras é chamado de "refinação". O único óleo consumido em grande escala sem passar por esse processo é o "azeite de oliva". Em algumas regiões, ou na preparação de pratos especiais, óleos de amendoim, gergelim, girassol, caroço de uva e outros são consumidos sem refinação. O óleo de palma sem refinar ("azeite de dendê") é utilizado em algumas regiões do Brasil da Ásia e da África.
Óleos e gorduras são modificados, em suas características químicas e físicas, para facilitar a utilização no processamento de alimentos. As principais modificações tem como finalidade alterar a proporção entre ácidos graxos saturados e insaturados, geralmente transformando óleos em gorduras. Os processo mais importantes na indústria de alimentos são o fracionamento e mistura, a hidrogenação, e a interesterificação.
Refinação
O processo de refinação é divido em várias etapas conforme o tipo de impureza eliminada. Na degomagem são eliminados parte dos fosfatídeos e dos metais ou sais metálicos dissolvidos no óleo. Na neutralização são eliminados os ácidos graxos livres. alem de fosfatídeos e metais. No branqueamento são eliminados compostos coloridos, peróxidos, fosfatídeos, metais e sabões residuais das etapas anteriores. Na desodorização são eliminados compostos e impurezas voláteis.
Degomagem
A degomagem é considerada a última etapa do processo de extração do óleo. Os fosfatídeos absorvem umidade do ar e formam precipitados insolúveis que se depositam nos tanques de armazenagem ou dos caminhões durante o transporte até a refinaria.
Além disso, os fosfatídeos são emulsificantes que podem prejudicar a separação das impurezas nas etapas seguintes da refinação, aumentando as perdas do processo. No caso da soja a degomagem permite a recuperação de um produto importante que é a Lecitina.
Existem vários métodos para a degomagem dos óleos e gorduras. O método mais simples e o mais comum é o da degomagem simples com água. Neste método o óleo é misturado com uma quantidade de água igual à quantidade de fosfatídeos. A mistura é aquecida a 65-70 oC e depois de alguns minutos de residência em um tanque com agitação lenta, os fosfatídeos hidratados são separados do óleo por centrifugação.
Teor médio de fosfatídeos de alguns óleos e gorduras
Óleo % Fosfatídeos
Soja 3,5
Algodão 2,5
Milho 2,0
Girassol 1,0
Colza 0,5
Palma 0,1

O processo remove apenas os "fosfatídeos hidrataveis", que são o Fosfatidil Colina, o Fosfatidil Etanolamina e o Fosfatidil Inositol. Outros fosfatídeos, (cerca de 10-15% do total) como os sais de Calcio do Ácido Fosfatídico não são hidratados pela água e permanecem no óleo. Esse fosfatídeos podem ser hidratados e separados do óleo por meio de outros processos que tratam o óleo bruto com ácidos ou enzimas. Mas as lecitina obtida nestes casos é escura e não é usada como emulsificante para alimentos.
Junto com os fosfatídeos, são precipitados açucares, proteínas e parte dos metais e sais em solução no óleo.

Neutralização.
A neutralização consiste na remoção dos ácidos graxos livres dos óleos ou gorduras. Ácidos graxos livres produzem fumaça, gosto e cheiro desagradáveis nos óleos e gorduras aquecidos, principalmente em frituras.
Existem vários processos para a remoção dos ácidos graxos. O processo é o da via úmida, baseado no tratamento do óleo com solução concentrada de Hidróxido de Sódio. Os ácidos graxos reagem com a base formando sais (sabões) que são separados por decantação ou, nas instalações modernas, por centrifugação
O processo pode ser aplicado a óleos brutos ou degomados. Inicialmente o óleo é tratado com Ácido Fosfórico (1%) para hidratar os "fosfatídeos não hidrataveis" remanescentes da degomagem. Geralmente, a homogeneização dessa mistura é feita durante 4 a 5 dias, em um tanque grande, com capacidade para muitas horas (dias) de processamento.
Depois, o óleo é misturado com uma solução concentrada (12 - 13 %) de Hidróxido de Sódio. A quantidade de Hidróxido de Sódio deve ser suficiente para neutralizar o Ácido Fosfórico e reagir com os ácidos graxos livres mas não deve ser tanta que cause reação com os triglicerídeos.
A solução de NaOH deve ser concentrada para evitar a formação de emulsões. Os sabões formados pela reação de saponificação dos ácidos graxos livres são separados do óleo neutralizado por centrifugação arrastando fosfatídeos e outras impurezas.
Em seguida o óleo neutralizado é misturado com água quente e centrifugado para a retirada de traços de sabão restantes no óleo depois da primeira centrifugação. Em alguns casos, no lugar da água, para lavar o óleo, usa-se uma solução de Ácido Cítrico que além de remover o sabão residual, também ajuda a remover traços de metais.

Ácidos graxos livres são produzidos por hidrólise dos triglicerídeos portanto o teor nos óleos e gorduras depende da qualidade da matéria prima e do processamento para extração. Óleo de soja bruto de boa qualidade têm até 1% de ácidos graxos livres. Óleos de palma e arroz, sujeitos à ação de lipases muito ativas, chegam a 5% de ácidos graxos livres.
A refinação de óleos com mais de 10% de ácidos graxos livres é inviável devido ao alto teor de diglicerídeos resultantes da hidrólise dos triglicerídeos
Para alguns óleos, como o óleo de palma , o processo de "refinação física" é usado para a remoção dos ácidos graxos. Esse processo consiste na separação dos ácidos graxos por destilação e só funciona bem para óleos com baixos teores de fosfatídeos.

Branqueamento
O branqueamento consiste no tratamento do óleo com uma argila especial que absorve (adsorve) substâncias coloridas como os carotenoides e a clorofila, alem de traços remanescentes de sabões, fosfatídeos e metais.

A argila (cerca de 1%) é misturada ao óleo em um tanque com agitação constante, e a mistura é aquecida a 100-110 ºC, sob vácuo, por uma hora. Depois a mistura é filtrada para a separação da argila e do óleo branqueado que segue para próxima etapa.

Desodorização.
A desodorização é uma "destilação por arraste de vapor". O processo é feito em um tanque evacuado com pressão absoluta da ordem de 3-5 mmHg. O óleo é aquecido a 240-250oC. Vapor de água superaquecido nesta temperatura passa através do óleo destilando e arrastando substâncias mais volateis que os triglicerídeos, como ácidos graxos, esterois, tocoferois, peróxidos, aldeídos e outras que dão cor, cheiro e gosto desagradáveis aos óleos não refinados.
Devido à alta temperatura, é essencial a retirada de todo o oxigênio do sistema. O alto vácuo é mantido por um sistema de "ejetores de vapor com um condensador barométrico" onde são recolhidas as substâncias destiladas. O condensado recuperado dos desodorizadores já foi a principal fonte industrial de fitoesterois e tocoferois mas atualmente sofrem com a competição de produtos sintéticos mais baratos.
Instalações mais modernas usam equipamentos para processamento contínuo. O processo é essencial para a qualidade da maioria dos óleos e gorduras. Geralmente a diferença de qualidade e estabilidade entre produtos de várias "marcas" se deve à "economia" na temperatura, no vácuo e na quantidade de vapor usados na desodorização.

No saída do desodorizador, geralmente adiciona-se ácido citrico ao óleo que ainda passa por uma ultima filtração antes de ser armazenado ou embalado. O ácido cítrico age como "sequestrador de metais", aumentando a estabilidade quanto a oxidação.
Óleos bem refinados devem ter Índice de Peróxidos Zero, teores de Ácidos Graxos Livres menores que 0,05%, cor clara, cheiro e gosto neutro ou característico.
Refinação física
Nesse processo, a "neutralização" dos ácidos graxos é substituída pela destilação. Para isto as etapas de degomagem e branqueamento são reunidas em uma única operação, eliminando quase que totalmente os fosfatídeos do óleo que vai para a desodorização.

É usada principalmente para o óleo de Palma que tem poucos fosfatídeos e geralmente, altos teores de ácidos graxos livres, o que, no processo tradicional, acarreta a formação de grande quantidade de sabões, aumentando as perdas de óleo neutro emulsificado na centrifugação.

terça-feira, 2 de julho de 2002

Embalagens plásticas e metálicas

Embalagens plásticas e metálicas
A embalagem é um invólucro que tem por objetivo manter o produto em condições satisfatórias durante o transporte do fornecedor ao consumidor. Os produtos de consumo direto são normalmente acondicionados em embalagens unitárias de tamanho adequado para sua utilização. As embalagens unitárias, denominadas primárias, são agrupadas em embalagens secundárias para facilidade de comercialização. As embalagens secundárias podem estar contidas em embalagens terciárias, e assim por diante.
Já os produtos industriais são geralmente transportados em recipientes volumosos, como caixas, tambores, barris, botijões e tanques.

Para ser funcional a embalagem primária deve satisfazer a requisitos básicos:
Conter o produto;
Proteger o produto;
Transportar o produto;
Vender o produto;
Informar o consumidor.

O mercado de embalagens
Atualmente a função mais explorada pela indústria alimentícia é a de vender o produto, pois a atual tecnologia de embalagens dispõe ao produtor de alimentos uma infinidade de materiais com propriedades variadas, que atendem a quase qualquer tipo de requisito. No entanto a indústria de embalagens não pára de desenvolver novos tipos de materiais, mais leves, mais baratos, ou que ofereçam uma virtude extra.
O setor movimenta mais de 10 bilhões de dólares por ano no Brasil.

Distribuição do consumo no Brasil, por tipo de materiais, no ano de 1999.
Porcentagem (%)
Plástico 51
Papel 27
Metal 17
Vidro 5
Fonte: Engarrafador Moderno, no 77, julho 2000.

Principais requisitos em embalagens
Além dos requisitos básicos de:
Conter, proteger, transportar, vender o produto, e informar o consumidor.
A embalagem deve:
- Ser projetada de modo a ser facilmente moldada, facilitar a alimentação das máquinas de enchimento, proporcionar o enchimento dentro das tolerâncias pré-estabelecidas e a selagem adequada.
- Não apresentar distorções, abaulamentos ou qualquer outro tipo de falha de produção.
- Apresentar resistência suficiente à pressão interna e externa à qual podem ser submetidas.
- Não apresentar distorções por exposição ao sol ou ao frio.
Observações:
- Na fase de pré-enchimento de produtos sólidos devem ser observadas as tolerâncias de densidade e deposição do produto. Os produtos devem ser divididos em várias categorias como pós, grânulos, flocos e partículas, e o fato considerado no cálculo do enchimento, para se evitar enchimentos frouxos, excessivos ou com diferença de peso.
- Deve ser dada atenção especial aos líquidos quanto à gravidade específica, viscosidade, volatilidade, formação de espuma e de bolhas.

Observações:
- A selagem e resistência de embalagens para produtos gasosos devem ser eficazes durante toda a vida útil do produto.
- As embalagens secundárias e terciárias devem apresentar dimensões exatas após enchimento e selagem, para facilitar o transporte e armazenamento.

Proteção
A embalagem deve proteger o produto
As condições ambientais têm grande influência sobre as embalagens. Excesso de umidade, por exemplo, enfraquece a resistência de caixas de papelão ondulado e afeta a eficiência de certos adesivos. Temperaturas elevadas, em excesso, dilatam os materiais, causando deformações na apresentação de embalagens à base de papel e outros materiais sensíveis ao calor. A estabilidade dimensional (equilíbrio entre dilatação e contração) de folhas de revestimento varia conforme a temperatura e tipo de material.
Na indústria de conservas, a embalagem deve selar hermeticamente o produto e resistir ao calor, choques térmicos e pressões que ocorrem durante o enlatamento. A selagem deve ser eficaz durante toda a vida útil do produto.

Identificação
A embalagem deve vender o produto e informar o consumidor
Uma qualidade básica da embalagem primária e secundária é identificar o produto. Quanto mais rapidamente a embalagem identificar o produto, maior eficiência técnica terá sob o ponto de vista de vendas.
Essa identificação se baseia em sua apresentação gráfica, que deve incluir:
- Descrição concisa do produto;
- Valorização da marca, logotipo e nome do produto e fabricante;
- Conteúdo líquido, peso, volume ou número de unidades;
- Instruções para armazenamento;
- Código de barras.

Além destas, as embalagens primárias devem conter:
Registro do produto no Ministério da Saúde;
Ingredientes e aditivos;
Composição nutricional;
Número de lote, partida e data de fabricação e validade do produto;
Endereço da empresa fabricante e meio de contato;
Instruções de uso.

Embalagens primárias
Além de fácil identificação, a embalagem deve chamar a atenção do consumidor no ponto de venda e despertar seu desejo de compra. O tamanho do produto ou a quantidade de unidades por embalagem é outro aspecto importante. Para ser bem aceito pelo consumidor, o produto precisa ter um tamanho adequado ou quantidade adequada de produto. O formato e as dimensões da embalagem devem ser cuidadosamente planejados em função de seu armazenamento, exposição nas prateleiras e balcões e transporte pela sacola do consumidor.

Em sua função de apresentar o produto, a embalagem deve dar a idéia exata de seu valor econômico. Produtos de baixo custo devem ser acondicionados em embalagens simples. Produtos de alto custo e de alta qualidade devem ser acondicionados em embalagens de categoria, capazes de definir, por si só, o nível e o prestígio do conteúdo oferecido ao consumidor. Para produtos atraentes ou facilmente identificáveis pelo consumidor, é recomendável o uso de embalagens transparentes.

A embalagem deve ser sempre funcional. Deve ser fácil de abrir e de fechar, sempre que possível, e o conteúdo deve sair com facilidade e na quantidade desejada. Recipientes volumosos devem ser munidos de alças.

Principais alterações em alimentos em função dos materiais de embalagem
Os alimentos podem sofrer alterações devido à ineficiência da proteção da embalagem ou à sua interação com o alimento. Os principais problemas com embalagem metálica são:
- Corrosão e interação dos metais da embalagem com o alimento.
- Sulfuração da lata, provocando a rejeição do consumidor devido ao aspecto visual da embalagem e do alimento.
As embalagens de vidro são totalmente inoculas. O único problema que podem apresentar é decorrente da exposição do alimento à luz, que causa oxidação em alguns compostos muito reativos.
Embalagens de celulose geralmente não são utilizadas para contato direto com o alimento. Quando ocorre, é um produto geralmente seco, não oferecendo os perigos de interação.
As embalagens plásticas, devido ao grande número de polímeros existentes, que oferecem maior ou menor barreira, podem permitir a alteração dos alimentos quanto:
- Oxidação pela exposição à luz;
- Absorção ou perda de umidade;
- Migração de monômeros, solventes ou aditivos dos polímeros;
- Perda ou absorção de compostos voláteis;
- Alterações decorrentes da permeabilidade ao Oxigênio e Gás Carbônico.

Embalagens plásticas
Plástico pode ser definido como um grupo amplo de materiais sólidos, que tem geralmente por base resinas sintéticas ou polímeros naturais modificados, e que possuem em geral apreciável resistência mecânica.
Polímeros são moléculas orgânicas ou inorgânicas de elevada massa molecular, geralmente formado pela repetição ordenada de unidades denominadas meros.
Os produtos químicos polimerizáveis são chamados monômeros.

A cadeia polimérica pode ser constituída pela repetição linear de monômeros, formando longas cadeias, ou por seqüências com ramificações e interligações, formando uma rede tridimensional. Há dois tipos de polímeros plásticos: os homopolímeros, cujas unidades moleculares fundamentais são da mesma natureza, e os copolímeros, cujas unidades não são da mesma natureza.

Plástico
É usado como designação para várias substâncias que apresentam uma propriedade em comum, a de ser moldável, ou seja, deformar-se sob condições especiais de calor e pressão.
Os materiais plásticos podem ser classificados em:
- Materiais termoplásticos: são os materiais que podem ser moldados sob a influência de temperatura e pressão, conservando sua nova forma ao serem restabelecidas as condições ambientes. Este ciclo pode ser repetido diversas vezes, sendo, portanto, a forma final reversível.
- Materiais termofixos ou termorrígidos: são os materiais que também podem ser moldados por meio de temperatura e pressão, porém a operação é irreversível, devido à formação de ligações cruzadas pelas ramificações das cadeias poliméricas.

Blendas Poliméricas
O nome vem do inglês “blend”, que significa mistura. Uma blenda polimérica é uma mistura de polímeros, normalmente, da mesma família química. A finalidade da mistura é a obtenção de um material de características físicas, químicas e físico-químicas diferenciadas, combinadas de modo a conservar as vantagens de cada polímero.
Polietileno
A densidade do polietileno é sua característica mais importante. Quanto maior a densidade, maior sua resistência mecânica (tração e rigidez), temperatura de uso e barreira. Quanto menor a densidade, maior sua resistência ao impacto e ao rasgamento.

Densidade (g/cm3)
PEBD- Polietileno de baixa densidade 0,915 – 0,927
PEBDL - Polietileno de baixa densidade
linear 0,926 – 0,940
PEMD - Polietileno de media densidade 0,940 – 0,965
PEAD - Polietileno de alta densidade 0,916 – 0,940

Polietileno
São os polímeros sintéticos mais simples, derivados da polimerização dos gases etileno ou eteno, provenientes do petróleo. A maior diferença existente entre os diversos tipos de polietileno consiste no arranjo dos átomos da cadeia molecular do polímero, ou seja, na estrutura destas cadeias. As estruturas diferem, entre si, pelo número e comprimento das cadeias laterais (ramificações). No caso do PEBD existem várias ramificações inclusive nas cadeias laterais, o que não acontece nos outros casos.

Polipropileno
O Brasil apresenta alta disponibilidade de polipropileno. Esse plástico pode ser fabricado com dois tipos diferentes de resinas, que confere propriedades diferentes ao material final:
Homopolímero, de maior rigidez, mas que apresenta faixa de temperatura de soldagem mais estreita e é mais quebradiço;
Copolímero, mais resistente ao impacto e de menor temperatura de soldagem.

Polipropileno
Entre outras características do material podemos citar:
- Resistência a altas temperaturas, mas baixa resistência a baixas temperaturas;
- Boa resistência à tração;
- Baixa permeabilidade ao vapor de água;
- Alta permeabilidade a gases;
- Boa barreira à gordura;
- Boa resistência química.
O polipropileno permite variações no processo de fabricação, que conferem propriedades diferenciadas ao produto final, sejam recipientes ou filmes.
Biorientação
. Aumenta a barreira ao vapor de água e gases;
. Aumenta o desempenho mecânico;
. Melhora a transparência e brilho;
. Aumenta a resistência ao rasgamento;
. Permite a fabricação de filme perolado;
. Impede a soldagem com calor.

Revestimentos
. Aumenta a termossoldabilidade;
. Aumenta a barreira a gases.

Metalização
. Aumenta a barreira ao vapor de água e à luz.

Policloreto de vinila
As propriedades do PVC dependem da sua formulação. Entre os vários aditivos utilizados para modificar as propriedades do material temos: plastificantes, estabilizantes e modificadores de impacto.
As características gerais que o PVC apresenta são:
. Fácil de processar;
. Boa barreira a gases;
. Baixa barreira ao vapor de água;
. Excelente transparência e brilho;
. Boa resistência ao impacto, quando utilizado modificador de impacto;
. Boa resistência a produtos químicos;
. Baixa resistência a solventes;
. Baixa resistência térmica.
Podem ser biorientados para aumentar seu desempenho físico-mecânico, sua transparência e barreira.

Policloreto de vinilideno
O PVDC é um copolímero de cloreto de vinila e vinilideno. Apresenta densidade de 1,64 a 1,71 g/cm3, e é muito utilizado na produção de filmes e chapas coextrusadas e como revestimento de outros materiais.
Apresenta como características gerais:
. Excelente barreira ao vapor de água, gases e aromas.
. Boa resistência à gordura;
. Boa resistência química;
. Alta resistência à tração;
. Resiste ao processamento térmico dos alimentos;
. Termossoldabilidade.

Poliestireno
Apresenta densidade de 1,04 a 1,08 g/cm3 e fácil termoformação. Há três tipos de poliestireno:
1. fabricado com homopolímero, conhecido como cristal.
2. fabricado com copolímero, conhecido como de alto impacto.
3. expandido, conhecido popularmente como isopor.

O PS cristal apresenta alta rigidez e transparência, mas baixa resistência ao impacto. O PS de alto impacto é um copolímero de estireno e butadieno. Além de apresentar maior resistência ao impacto, é menos rígido, opaco, tem alta permeabilidade a gases e ao vapor de água, baixa resistência térmica e, por causa do monômero de estireno, apresenta problema de odor.
O PS expandido é o material mais facilmente identificável. Possui alta resistência ao impacto, é leve, não poroso, possui baixa condutividade térmica, é quimicamente inerte e resiste a óleos e gorduras. É muito utilizado como isolante térmico em caixas para transporte de produtos gelados.

Etileno vinil álcool
O EVOH é um copolímero de etileno e álcool vinílico, sendo que suas propriedades dependem da porcentagem de cada monômero no produto final. O aumento da porcentagem de etileno no material aumenta sua permeabilidade, melhora suas características de processabilidade e sua barreira é menos afetada pela umidade. Com sua diminuição, a barreira é mais afetada pela umidade, aumenta o ponto de fusão do produto e sua sensibilidade à temperatura.

O problema de barreira é causado pela propriedade hidrófila do material. A absorção de água pelo material facilita o transporte de gases e diminui suas propriedades mecânicas. Entretanto, essas propriedades são recuperadas com a perda da umidade. Em geral, o material apresenta:
. Excelente barreira a gases, aromas e solventes;
. Boas propriedades mecânicas, ópticas e térmicas;
. Resistência a óleos e solventes orgânicos;
. Alto brilho e alguma transparência;
. Boa estabilidade térmica;
. Inércia.

Etileno-vinil acetato
O etileno-vinil acetato ou EVA é um copolímero de etileno e acetato de vinila. A porcentagem de acetato de vinila define o tipo de utilização do material.
% de acetato de vinila Produto
< ou = 5% Filmes finos
6 – 12% Filme esticável
15 – 18% Filmes termosselantes
18 – 30% adesivos

Poliamidas
As poliamidas são popularmente conhecidas como nylons. Há diferentes classes de polímeros utilizado na confecção do produto:
. Nylon 6,6 – ácido adípico e hexametileno diamina
. Nylon 6 – caprolactana
. Nylon 12 – laurolactana

As Poliamidas apresentam:
. Resistência a altas e baixas temperaturas;
. Boa resistência a óleos e gorduras;
. Boa resistência química;
. Ótimas propriedades mecânicas;
. Alta barreira a gases;
. Baixa barreira ao vapor de água;
Podem ser biorientados, o que aumenta suas propriedades físicas, barreira e transparência. As Poliamidas não soldam com calor.

Ionômeros
São copolímeros de etileno e ácido metacrílico com sódio e zinco formando ligações iônicas entre as cadeias. Apresentam:
. Ótimas características de soldagem;
. Excelente resistência química;
. Boas propriedades mecânicas;
. Resistência a óleos e gorduras;
. Excelente transparência;
. Boas características de adesão a outros substratos.

Embalagens metálicas
As latas são amplamente utilizadas para acondicionar alimentos.Tem como principais vantagens alta resistência mecânica e baixa permeabilidade. A principal limitação em seu uso diz respeito a interações entre embalagem e alimento, tais como corrosão e migração de compostos para o produto.
As latas podem ter duas ou três peças.

Materiais a base de aço
São materiais constituídos por várias camadas de compostos diferentes, como:
. Aço-base: responde pela resistência mecânica da lata, relacionada à sua dureza e espessura. A quantidade de carbono no aço é inversamente proporcional à sua flexibilidade.
. Estanho: melhora a resistência à corrosão, a soldabilidade e a aparência. O revestimento pode ser igual em ambas faces do aço-base, maior em uma face que em outra ou somente em uma das faces.
. Cromo: boa resistência à corrosão, ótima aderência de vernizes e tintas, mínima porosidade do revestimento

· Camada de passivação: aplicação química ou eletroquímica de compostos à base de cromo na superfície da folha de flandres, para proteger a camada de estanho contra corrosão, inibir a formação de óxido de estanho, favorecer a aderência de vernizes e tintas e evitar a formação de sulfuração.
Camada de óleo: reduz danos mecânicos e facilita a manipulação das folhas de flandres.
.Verniz: revestimento orgânico utilizado na superfície das embalagens metálicas que evita o contato do metal com o alimento. A aplicação pode ser feita na chapa ou na lata pronta. São classificados segundo a resina básica utilizada em sua composição: óleo-resinosos, fenólicos, epóxi-fenólicos, vinílicos e acrílicos.
Tipos de folhas a base de aço
1. Folha de flandres: consiste de uma folha de aço de baixo teor de carbono, revestida em uma ou ambas as faces por uma camada de estanho mais uma camada de passivação, protegido por uma camada de óleo.
2. Folha cromada: folha de aço-base revestida em ambas as faces com camada de cromo metálico e óxido de cromo, protegida por um filme de óleo. Além das vantagens oferecidas pelo cromo, a folha cromada apresenta boa conformação mecânica, boa resistência a sulfuração e é mais econômica que a folha de flandres. Como desvantagens temos o maior desgaste do equipamento utilizado para produzir as latas, devido à maior dureza do revestimento, baixa resistência a produtos de alta acidez e necessidade de solda especial.
3. Folha Stancron: folha de aço revestida em ambas as faces com camada de estanho menor que a da folha de flandres (sem formação de liga FeSn2), sobre a qual são eletro depositados compostos de cromo. Há proteção adicional de uma película de óleo. Foi desenvolvida como alternativa à folha de flandres, a um custo mais baixo.
4. Folha não revestida: folha de aço com baixo teor de carbono, sem revestimentos. Possui baixa resistência à corrosão, por isso deve ser aplicado verniz em ambas as faces. Tem baixo custo, mas seu uso é permitido apenas para óleos e produtos desidratados.

?Apesar da situação delicada da folha de flandres, que perdeu espaço para o alumínio e garrafas PET nos últimos anos, um fabricante de latas de Fortaleza começou a produção de latas de duas peças com folhas importadas. Com o aumento da produção, espera-se que a CSN comece a fornecer material e o setor volte a crescer.

Alumínio
O alumínio é obtido da bauxita, minério do qual o Brasil tem grandes reservas. A bauxita consiste em 40 a 60% de óxido de alumínio, a partir do qual se produz o alumínio metálico. A utilização comercial do alumínio geralmente requer propriedades mecânicas que o material não possui. A formação de liga com alguns elementos como manganês, magnésio, silício e cromo, entre outros, melhora sua consistência mecânica, sem comprometer a resistência a corrosão.

Alumínio
As características que favorecem a utilização do alumínio como material de embalagem são:
. Leveza;
. Flexibilidade;
. Facilidade de manipulação nos processos de corte e bobinamento;
. Alta condutividade térmica;
. Boa resistência à oxidação atmosférica;
. Boa resistência à sulfuração;
. Inocuidade;
. Material inerte;
. Fácil reciclabilidade;
. Aparência brilhante e atrativa;
. Possibilidade de uso para tampas com alça de fácil abertura.
As desvantagens são:
. Baixa resistência a alimentos ácidos;
. Menor resistência mecânica;
. Preço mais elevado;
. Problemas com soldagens a altas velocidades, o que leva à produção de latas de duas peças.
O alumínio é utilizado em latas de refrigerantes e cervejas, em várias embalagens semi-rígidas e em filmes plásticos e papéis metalizados. É encontrado em embalagens de salgadinhos, na qual confere barreira à luz, e em embalagens Tetrapak.