Equilíbrio líquido-líquido em sistemas contendo óleo de oliva, ácidos graxos livres, etanol e água

Abstract

Resumo: Recentemente tem crescido o interesse na produção de gorduras e óleos com alto valor agregado pela indústria química e biotecnológica, por se tratarem de derivados de fontes renováveis e de tecnologias mais "limpas". Com isto, a importância na produção de óleos enriquecidos com diacilgliceróis, os quais apresentam características organolépticas similares aos óleos vegetais comestíveis convencionais, também vem aumentando. Estes óleos surgem com uma conotação de mais saudáveis, pois não se acumulam no organismo da mesma forma que os óleos convencionais, e quando consumidos corretamente podem evitar a obesidade e o surgimento de doenças arterioscleróticas. Neste contexto, produtos com maior concentração de DAG têm se tornado o interesse das indústrias. A rota enzimática na produção de DAG a partir de um óleo vegetal (TAG) tem se destacado por apresentar produtos livres de reações indesejadas. Os acilgliceróis (TAG, DAG, MAG, AGL e glicerol) formados na reação enzimática seguem para uma etapa de purificação e separação. Este trabalho tem como objetivo avaliar a termodinâmica de equilíbrio de fases entre alguns produtos da hidrólise do óleo de oliva (triacilgliceróis + ácidos graxos livres) em um meio com água e etanol, a fim de fornecer informações complementares a um sistema oleoso mais complexo (triacilgliceóis + diacilgliceróis + monoacilgliceóis + ácidos graxos livres). Ácidos graxos livres foram produzidos via hidrólise completa do óleo de oliva em meio livre de solvente, a 50°C, 300 rpm, com a enzima imobilizada Lipozyme RM IM. Foi realizado o estudo do Equilíbrio Líquido-Líquido (ELL) de sistemas ternários, determinando as linhas de amarração para os sistemas TAG + etanol + água, AGL + etanol + água e TAG + AGL + etanol e para o sistema pseudo-ternário (TAG+AGL) + etanol + água a 25 °C e 55 °C. Os dados experimentais de ELL do óleo de oliva e ácidos graxos livres com etanol e água foram utilizados para a estimativa de parâmetros UNIQUAC. A modelagem matemática do ELL dos sistemas estudados foi realizada pelo método de minimização da energia livre de Gibbs. O modelo UNIQUAC mostrou-se adequado para a correlação dos dados experimentais obtidos para os sistemas estudados, apresentando valores do erro médio quadrático (EQM) menor do que 2%. Avaliou-se a capacidade preditiva do modelo com dados experimentais que não fizeram parte do ajuste de parâmetros, com resultados de EQM menores que 2%. Os dados gerados neste trabalho contribuem para a disponibilização de informações termodinâmicas de sistemas de interesse em processos de separação por extração líquido-líquido para a produção de óleos ricos em DAG, visto que, inevitavelmente, moléculas de triacilgliceróis e ácidos graxos livres estarão presentes neste processo.

Abstract: The production of high added value fat and oils has been growing recently for the chemical and biotechnological industry. Due this they are derived from renewable sources and "clean" technologies. With that, the importance of the production of oils enriched with diacylglicerols similar to conventional edible vegetable oils also increased. With a healthy connotation, these oils do not accumulate in the body and when consumed properly they can combat diseases such as obesity and even prevent atherosclerosis. In this context, products with higher concentration of DAG have become the interest of industries and the enzymatic route for production of DAG from a vegetable oil (TAG) has become known for presenting products free of unwanted reactions. Glycerides (TAG, DAG, MAG, FFA and glycerol) formed in the enzymatic reaction follow to a step purification and separation. This work aims to evaluate thermodynamic phase equilibrium between the products of hydrolysis of olive oil in water and ethanol to provide LLE data from these systems. The partial hydrolysis of olive oil was carried out in a free solvent environment at 50ºC, 300rpm with the immobilized Lipozyme RM IM. It was conducted the study of the Liquid-Liquid Equilibrium (LLE) of ternary systems and determined the tie lines for the system TAG + ethanol + water , FFA + ethanol + water, TAG + FFA + ethanol and for the pseudo-ternary system (TAG + FFA) + ethanol + water at 25ºC and 55ºC. Mathematical modeling of LLE of the systems studied was conducted by the method of minimization of free Gibbs energy. The experimental LLE data of olive oil (hydrolyzed oil) with ethanol and water were used to estimate UNIQUAC parameters. The UNIQUAC model proved to be adequate for the correlation of experimental data obtained for the systems studied. The mean square error (MSE) obtained was less than 2%. It was evaluated the robustness of the model with experimental data that were not part of the adjustment with results also less than 2% (MSE). A comparison of the results obtained for the LLE ternary and pseudo-ternary systems with literature values indicate that the analytical method is secure. The data obtained with this study contribute to the availability of thermodynamic information for liquid-liquid extraction for the rich DAG oils.