Orientadores: Antonio Jose de Almeida Meirelles, Roberta Ceriani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenahria de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T23:20:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Taham_Thiago_M.pdf: 2455225 bytes, checksum: c1d9574336bac7f84b970238a9896a58 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A etapa de desacidificação por via física deve ser delineada de forma a aproveitar a grande diferença na volatilidade dos compostos indesejáveis e do óleo neutro sob altas temperaturas e vácuo, sem causar danos importantes aos nutracêuticos, sem produção excessiva de ácidos graxos trans e sem perda elevada de óleo neutro. Aprimorar as condições operacionais desta importante etapa do refino de óleos vegetais é um assunto relevante atualmente. Neste sentido, o uso de ferramentas computacionais na análise dos efeitos das variáveis de processo e da variabilidade da matéria-prima na qualidade do produto final torna-se bastante interessante. No entanto, a modelagem matemática de sistemas químicos complexos, como os óleos vegetais, demanda o levantamento de uma grande variedade de propriedades físicas e métodos preditivos, cuja acurácia pode ser questionada. Dentro deste contexto, o presente trabalho investigou experimentalmente o processo de desacidificação por via física em batelada de sistemas-modelos graxos de composição conhecida (triacilgliceróis + ácidos graxos + tocoferol), seguindo planejamentos fatoriais, e validou os resultados finais das respostas de interesse, acidez final, concentração de nutracêuticos e perda de óleo neutro, gerados por simulação computacional nas mesmas condições de processo. Os desvios médios encontrados foram satisfatórios e comprovaram a capacidade da ferramenta de simulação de prever os valores finais próximos dos reais / Abstract: The steam deacidification step must be designed in order to take into account the high difference in the volatility of undesirable compounds and the neutral oil under high temperatures and vacuum, without causing damage to nutraceutical compounds, excessive production of trans fatty acids and neutral oil loss. To improve the process conditions of this important stage of vegetable oils refining is a relevant topic nowadays. Thus, using computacional simulation in the effect analysis of the process variables and the variability of raw material in the final product quality becomes relevant. However, the mathematical modeling of complex chemical systems, such as edible oils, requires knowledge of a wide variety of physical properties and predictive methods, whose accuracy can be questioned. This work studied experimentally the steam deacidification process of fatty model-systems with known composition (triacylglycerol + fatty acids + tocopherol), following experimental designs, and tried to validate the results responses of interest (final acidity, neutral oil loss and nutraceutical content), generated by computational simulation under the same process conditions. The mean deviation was satisfactory and showed the computational simulation ability to predict final results close to the real ones / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Antonio José de Almeida Meirelles, Roberta Ceriani, Roland Verhé / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-18T16:00:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sampaio_KliciaAraujo_D.pdf: 2195076 bytes, checksum: 72dc0f10854796f82caf1148acc55ea8 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os parâmetros ótimos de desodorização (temperatura, porcentagem de vapor e pressão de operação) são determinados de acordo com o tipo de óleo e o processo de refino selecionado. O refino do óleo de palma é realizado preferencialmente através do refino físico, pois sua elevada acidez pode provocar uma perda excessiva de óleo neutro no caso da utilização do refino químico. O refino físico de óleos vegetais consiste num processo de esgotamento ou stripping, no qual sob pressões reduzidas e elevadas temperaturas os compostos voláteis são removidos do óleo neutro através da utilização de um agente de arraste, que pode ser um gás ou vapor. No entanto, estas condições de processo também facilitam a ocorrência de volatilização de valiosos compostos minoritários como esqualeno, tocoferóis, tocotrienóis, fitoesteróis, bem como uma pequena porção dos acilgliceróis. Desta forma, este trabalho apresenta a aplicação da metodologia de superfície de resposta (MSR) no estudo dos efeitos de três variáveis de processo (temperatura, porcentagem de vapor e fração estearina/oleína), sobre a perda/transferência de compostos graxos durante a desacidificação física. As respostas de interesse foram acidez final do óleo e perda de óleo neutro (PON). Os resultados revelaram que a composição do óleo é um fator importante e estatisticamente significante a ser considerado na seleção de variáveis de processo mais adequadas, além da temperatura e da porcentagem de vapor. Na segunda etapa, foi realizado um estudo detalhado da degradação térmica dos carotenóides no óleo de palma considerando-se temperaturas variando na faixa de 170 ºC a 230 ºC. O processo de aquecimento foi realizado com injeção de nitrogênio e a coleta de amostra foi feita a cada 20 min durante um período de aquecimento total de 140 min. Os dados experimentais foram então comparados com dados da literatura relacionados à degradação de carotenóides. A degradação térmica dos carotenóides mostrou uma melhor adequação a uma ordem de reação superior a 1. Em uma etapa posterior, a metodologia de superfície de resposta (MSR) foi aplicada para o refino físico de amostras de óleo de palma de diferentes qualidades, medidas através de sua acidez inicial. Foram consideradas a influência de duas condições de operação e um terceiro parâmetro de qualidade, sendo estes: temperatura, porcentagem de vapor e acidez inicial das amostras. As respostas de interesse foram acidez final do óleo, retenção de tocóis, perda de óleo neutro (PON) e retenção de carotenóides. Os resultados mostraram que a acidez inicial é um parâmetro estatisticamente importante para a obtenção de valores aceitáveis de acidez final. Este parâmetro está diretamente relacionado à concentração de componentes minoritários no óleo, pois caso o valor de acidez final não tenha atendido aos padrões pré-determinados, o óleo deve ser submetido a tratamentos subseqüentes utilizando-se temperaturas mais elevadas ou maiores tempo de processo, portanto, acarretando a redução dos compostos minoritários. Para finalizar este trabalho foi avaliada a ocorrência da reação de hidrólise de óleo neutro durante o processo de desacidificação física. Os resultados revelaram que as maiores concentrações de ácidos graxos livres (AGL) no óleo e as menores concentrações de AGL no destilado foram obtidas para as maiores vazões de vapor e menores tempos de processo. Observou-se também, que a geração de AGL aumenta com o aumento da porcentagem de vapor e da temperatura do processo. Através da análise da cinética da hidrólise de óleo neutro, foi possível verificar uma boa adequação dos dados à equação de primeira-ordem / Abstract: Optimal deodorizing parameters (temperature, steam percentage, and operating pressure) are determined by the type of oil and the selected refining process. Refining of palm oil is preferably performed by physical means since its high acidity can lead to excessive losses of neutral oil in case of the caustic refining process. Physical refining of vegetable oils is a stripping process in which, under low absolute pressure and high temperatures, the accompanying lower boiling compounds are distilled off from neutral oil, by using gas or steam, as effective stripping agent. However, these processing conditions also increase the occurrence of volatilization of the valuable minor components present in the oil such as squalene, tocopherols, phytosterols, as well as some portion of acylglycerols. Thus, this work presents the application of response surface methodology (RSM) to the study of the effects of three factors (temperature, percentage of stripping steam and the stearin/olein ratio) on the losses/transfer of fatty compounds during the steam deacidification. The responses of interest were the final oil acidity and the loss of neutral oil (NOL). The results revealed that the oil composition was an important and statistically significant factor in the selection of more suitable processing variables, besides temperature and steam. In the second step, a detailed study was performed for carotene thermal degradation in palm oil at four temperatures ranging from 170 ºC to 230 ºC. The heating process was carried out with injection of nitrogen and the samples were collected every 20 min during a total heating period of 140 min. The experimental data were then compared to literature data concerning carotenoids thermal degradation. The thermal degradation kinetics of carotenoids in palm oil followed an order superior to 1. In the next step of this work, response surface methodology (RSM) was applied to study the physical refining process of palm oil samples of different qualities, measured by their initial acidity. The influence of two operative conditions and a third quality parameter are considered: the temperature, the steam percentage, and the initial FFA. Their effect on the final FFA, tocols retention, neutral oil loss (NOL), and carotene retention was investigated. The results revealed that the initial FFA is a statistically important parameter to obtain acceptable values for final FFA, which has directly relation with the concentration of minor components in the oil by the submission to higher temperatures or longer refining periods, in order to reach the standard values. To end this work, it was evaluated the occurrence of hydrolysis of neutral oil during the steam deacidification. The results revealed that the highest percentages of FFA into the oil and the lowest percentages of FFA on the distillate were obtained when applying high steam flow rates associated with reduced stripping times. It was also observed that the generation of free fatty acids increases with the increasing of the percent of steam injected into the oil as well as with the increasing of the process temperature. The kinetic investigation revealed that the hydrolysis of neutral oil follows a first-order reaction / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

The rice is one of the cereals most consumed in world, consumption carried out mostly in the form of grains whose processing generates by-products such a rice bran, from which is obtained the rice bran oil. Due the presence of phospholipids, gums, waxes, this oil has a darker color and higher viscosity as compared to other vegetable oils. Also contains γ-orizanol, composed absent in other oils, which have been assigned antioxidants and hypocholesterolemics effects; but to become fit for consumed, the rice bran oil needs to be refined. The refining method modifies the oil composition; the chemical refining cause significant losses or changes in composition of rice bran oil; in the physical refining loss of these components is minimized, however the rice bran oil must have a phosphorus content below to 10 mg.kg-1 before to desodorization step, for to perform the physical refining. Thus, the aim of this study was to conduct studies on the degumming in order to make it fit the physical refining; and on the clarification, so that besides fit the physical refining, this is attractive to the consumer. Clarifying activity tests were performed two clarifiers lands: Tonsil ® Supreme 180 FF Tonsil ® and Actisil FF 280 added in different proportions (1.0, 1.5 and 2.0); degumming with water (0.6 and 5%) and phosphoric acid (0.2%), citric (0.5%); and clarification tests using the land and proportions that showed the best clarifying activity. There was the physicochemical characterization of crude, degummed oil and clarified oil with 2% of the earth Tonsil ® Supreme 180 FF and profile of fatty acids, γ-oryzanol content, tocopherols and tocotrienols content. The clarifier earth Tonsil ® Supreme 180 FF was the one with the best clarifying activity in the proportion of 2%, and when added at the rate of 1.5% showed the same activity clarifying that the earth Tonsil ® Actisil 280 FF added at a ratio of 2 0%; which was verified both in the clarifier activity tests, for the clarification test. The degumming with 5% water caused a reduction of the phosphorus content to less than 10 mg.kg-1. Thus, the degumming with 5% water, followed by clarification test using citric acid (50%) in the proportion of 0.5% to 2.0% addition of the clarifier earth Tonsil ® Supreme 180 FF, to provide a suitable oil physical refining, and the physical and chemical characteristics similar to crude oil and within the requirements specified by law. / O arroz é um dos cereais mais consumidos no mundo, principalmente na forma de grãos. O beneficiamento gera subprodutos, como o farelo de arroz, de onde se obtém o óleo bruto de arroz. Devido a presença de fosfolipídios, gomas, ceras este óleo apresenta uma coloração escura e maior viscosidade, quando comparado a outros óleos vegetais. Além disso, contem 1-2% de γ-orizanol, composto ausente em outros óleos, ao qual têm-se atribuído efeitos antioxidantes e hipocolesterolêmicos. Para tornar-se apto ao consumo, o óleo bruto necessita ser refinado. O método de refino modifica a composição do óleo; no refino químico, há perdas significativas de componentes durante o processo; no refino físico a perda desses componentes é minimizada, porém é necessário que o óleo chegue na etapa de desodorização com um teor de fósforo inferior a 10 mg.kg-1, para que seja possível realizar o refino físico. Portanto,o objetivo deste trabalho foi realizar estudos sobre a degomagem, a fim de torná-lo apto ao refino físico, e sobre a clarificação, para que este seja atraente para o consumidor. Foram realizados testes de atividade clarificante utilizando duas terras clarificantes: Tonsil ® Supreme 180 FF e Tonsil ® Actisil 280 FF adicionadas em diferentes proporções (1,0; 1,5; e 2,0%); de degomagem com água (0,6 e 5%) e ácidos fósforico (0,2%) e cítrico (0,5%); e testes de clarificação utilizando as terras e proporções que apresentaram a melhor atividade clarificante. Realizou-se a caracterização físico-química do óleo bruto, óleo degomado e óleo clarificado com 2% da terra Tonsil ® Supreme 180 FF, bem como perfil de ácidos graxos, teor de γ-orizanol, teor de tocoferóis e tocotrienóis. A terra clarificante Tonsil ® Supreme 180 FF foi a que apresentou a melhor atividade clarificante na proporção de 2%, e quando adicionada na proporção de 1,5% apresentou a mesma atividade clarificante que a terra Tonsil ® Actisil 280 FF adicionada na proporção de 2,0%; o que foi verificado tanto nos testes de atividade clarificante, quanto no teste de clarificação. A degomagem com 5% de água promoveu a redução do conteúdo de fósforo para valores menores que 10 mg.kg-1. Assim, a degomagem com 5% de água, seguida da clarificação utilizando ácido cítrico (50%) na proporção de 0,5% e adição de 2,0 % da terra clarificante Tonsil ® Supreme 180 FF, forneceram um óleo apto ao refino físico e com as características físico-químicas semelhantes ao óleo bruto e dentro dos requisitos especificados pela legislação.