Avaliação das condições reacionais para a síntese enzimática de palmitato de cetila na presença de solventes orgânicos

Abstract

Resumo: O éster palmitato de cetila é o principal componente do espermacete encontrado no crânio das baleias cachalotes, é uma estrutura preenchida com palmitato de cetila que auxilia na submersão das baleias em grandes profundidades. É uma cera utilizada industrialmente em diversos setores como de embalagens alimentícias, biolubrificantes, tintas de impressoras e revestimentos para diversos materiais, sendo que a principal utilização é na indústria de cosméticos em cremes e loções. Devido a pequena disponibilidade natural do palmitato de cetila e a extração não ser vantajosa economicamente, faz-se necessário a produção sintética deste éster. O objetivo do presente trabalho consistiu etílico na cinética de produção de palmitato de cetila a partir da esterificação de ácido palmítico com álcool cetílico utilizando a enzima comercial Lipozyme RM IM® como catalisador. As reações foram realizadas em um reator batelada com agitação de 600 rpm, 1,0% (m/m) de catalisador em relação aos reagentes e razão molar de reagentes 1:1 ácido:álcool. As variáveis avaliadas no sistema foram a razão mássica solventes/reagentes (0,5:1, 1:1, 2:1, 3:1) , a porcentagem de hexano na mistura de solventes (entre 0 e 100%) e a temperatura de reação (55, 37,5 e 25 ºC). Observou-se que a temperatura e a razão hexano/éter etílico são parâmetros com efeito positivo na velocidade da reação estudada, já a razão solventes/reagentes não apresentou efeito significativo. Um modelo cinético baseado no mecanismo pingue-pongue bi bi utilizando uma equação do tipo Arrhenius para a temperatura foi proposto para descrever a cinética da reação. Quatro parâmetros foram utilizados para fazer um ajuste satisfatório do modelo aos dados experimentais, com um RMSD de 2,05%. Palavras-chave: cera; esterificação; enzima comercial; hexano; éter etílico

Abstract: Cetyl palmitate ester is the main component of spermacet found in the skull of sperm-whales, is a structure filled with cetyl palmitate that helps in submersion of whales in great depths. It is a wax used industrially in various sectors such as food packaging, biolubricants, printer inks and coatings for various materials, and the main use is in the cosmetics industry in creams and lotions. Due to the low natural availability of cetyl palmitate and also the extraction is not economically advantageous, synthetic production of this ester is necessary, normally carried out using enzymes as catalysts and the presence of organic solventes. The objective of this work was to evaluate the influence of temperature and solvents hexane and ethyl ether on the kinectics of cetyl palmitate production from esterification of palmitic acid with cetyl alcohol using the commercial enzyme Lipozyme RM IM® as catalyst. Reactions were performed in a batch reactor with 600 rpm agitation, 1.0% w/w catalyst to reactants and 1:1 acid:alcohol molar ratio. The variables evaluated in the system were the solvent/reactant mass ratio (0.5:1, 1:1, 2:1, 3:1), the percentage of hexane in the solvente mixture (between 0 na 100%) and reaction temperature (55, 37.5 and 25 ºC). It was observed that the temperature and hexane/ethyl ether ratio are parameters with positive effect on the studied reaction rate, whereas the solvente/reagente ratio did note have significant effect. A kinetic ping-pong bi bi mechanis using na Arrhenius temperature equation was proposed to describe the reaction kinectics. Four parameters were used to make the satisfactory fit of the model to the experimental data, with na RMSD of 2,05%. Key words: wax; esterification; commercial enzyme; hexane; ethyl ether