Estudo teórico e experimental do equilíbrio líquido-líquido de sistemas contendo acilgliceróis de óleo de oliva, gliceraol e isopropanol

Abstract

Resumo: Óleos e gorduras compreendem basicamente triacilgliceróis (TAG), diacilgliceróis (DAG), monoacilgliceróis (MAG) e ácidos graxos livres (AGL), sendo TAG o componente majoritário. O consumo de diacilglicerol em maiores quantidades em relação ao triacilglicerol está associado a características metabólicas que podem ser benéficas na prevenção e gestão da obesidade. Assim, surge o interesse para o desenvolvimento de um óleo comestível rico em DAG, que auxilia no controle de peso e é alternativo ao óleo de cozinha convencional. A glicerólise é uma forma de produção de DAG. Esta reação tem como resultado a remoção da parte acil da molécula de TAG e acilação do MAG formado durante a reação. Nas últimas décadas, o consumo global de azeite de oliva aumentou significativamente, devido aos seus efeitos nutricionais e benéficos à saúde. O equilíbrio líquido-líquido é um método de purificação que pode ser feito a baixas temperaturas, evitando-se degradação do MAG e DAG durante o processo, os quais são mais sensíveis que o TAG. Desta forma, este trabalho objetiva avaliar a termodinâmica do equilíbrio líquido-líquido (ELL) dos sistemas: óleo de oliva, glicerol e isopropanol; e do produto da reação de glicerólise do óleo de oliva, glicerol e isopropanol. Este estudo é fundamental para a simulação de um processo de separação de DAG das moléculas de TAG, MAG e AGL por extração líquido-líquido. A reação de glicerólise foi realizada durante 4 h, em um meio livre de solvente a 80 ºC, 600 rpm, razão molar TAG:glicerol 1:3, e 1,5 % p/p (em relação à massa de substrato) da enzima Novozym 435 como catalisador. Foi obtido um óleo enriquecido em DAG, com uma proporção satisfatória de aproximadamente 29 % deste componente. Os dados experimentais de ELL foram adquiridos a 35 ºC e pressão atmosférica, com diferentes composições globais do sistema. Estes dados foram modelados utilizando o modelo UNIQUAC. O modelo termodinâmico mostrou-se adequado para a correlação dos dados experimentais obtidos para os sistemas estudados, com valores do desvio médio quadrático (RSMD) de 1,67 m%, 1,92 m% e 2,27 m%. O modelo foi validado com experimentos adicionais que não foram utilizados na estimação de parâmetros. Por fim, a partir dos resultados do coeficiente de partição, destaca-se que é possível tecnicamente enriquecer em DAG a fase rica em óleo nos processos de separação líquido-líquido. Palavras-chave: Diacilglicerol. Equilíbrio líquido-líquido. Óleo de oliva. Glicerólise. Modelagem termodinâmica.

Abstract: Oils and fats basically comprise triacylglycerols (TAG), diacylglycerol (DAG), monoacylglycerol (MAG) and free fatty acids (AGL), with TAG being the major component. The consumption of diacylglycerol in greater amounts compared to triacylglycerol is associated with metabolic characteristics that can be beneficial in the prevention and management of obesity. Thus, interest for the development of an edible oil rich in DAG, which helps with weight control and is an alternative to conventional cooking oil. Glycerolysis is a form of DAG production. This reaction results in the removal of the acyl part of the TAG molecule and acylation of the MAG formed during the reaction. In the last decades, the global consumption of olive oil has increased significantly, due to its nutritional and beneficial health effects. Liquidliquid equilibrium is a purification method that can be performed at low temperatures, avoiding degradation of MAG and DAG during the process, which are more sensitive than TAG. Thus, this work aims to evaluate the thermodynamics of the liquid-liquid equilibrium (ELL) of the systems: olive oil, glycerol and isopropanol; and the product of the glycerolysis reaction of olive oil, glycerol and isopropanol. This study is essential for the simulation of a process of separating DAG from TAG, MAG and AGL molecules by liquid-liquid extraction. The glycerolysis reaction was carried out for 4 h, in a solvent-free medium at 80 ºC, 600 rpm, molar ratio TAG: glycerol 1:3, and 1.5 % w/w (in relation to the substrate mass) of the enzyme Novozym 435 as a catalyst. An oil enriched in DAG was obtained, with a satisfactory proportion of approximately 29 % of this component. The experimental ELL data were acquired at 35 ºC and atmospheric pressure, with different global compositions of the system. These data were modeled using the UNIQUAC model. The thermodynamic model proved to be adequate for the correlation of the experimental data obtained for the studied systems, with values of the mean square deviation (RSMD) of 1.67 m%, 1.92 m% and 2.27 m%. The model was validated with additional experiments that were not used to estimate parameters. Finally, from the results of the partition coefficient, it is highlighted that it is technically possible to enrich the oil phase in DAG in liquid-liquid separation processes. Keywords: Diacilglycerol. Liquid-liquid equilibrium. Olive oil. Glycerolysis. Thermodynamic modeling.