determinação do índice de acidez de óleos e gorduras residuais pa
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determinação do índice de acidez de óleos e gorduras residuais pa
DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE ACIDEZ DE ÓLEOS E GORDURAS RESIDUAIS PA P RA PRODUÇÃO DE BIODIESEL Angélica Gonçalves1*, Jimmy Soares1, Alex N. Brasil2, Diego L. Nunes1 1 – ENERBIO, Pesquisas em Energias Renováveis da Faculdade de Engenharia da UIT, Itaúna / MG 2 – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da UFMG, Belo Horizonte / MG *[email protected] Palavras Chave: resíduos gordurosos, biodiesel, índice de acidez Introdução As crises do petróleo que se estalaram nas ultimas décadas, concomitantemente ao aumento do consumo de combustíveis e a preocupação com o meio ambiente geraram uma crescente preocupação em se obter novas fontes de energia e matéria-prima para suprir as necessidades energéticas. A produção de biodiesel a partir de óleos residuais atende tais quesitos por apresentarem grande potencial para produção de energia. Mas existe real necessidade de se conhecer o estado de degradação da matéria prima para sua aplicação no processo produtivo. A reação de transesterificação alcalina homogênea é o principal método de produção de biodiesel em escala industrial (SUAREZ, 2004). Tal sistema reacional requer o fornecimento de matéria-prima de elevada qualidade com características como ausência de água, fosfolipídios e baixo teor de ácidos graxos livres (AGL), para se obter um biodiesel dentro das especificações regidas pela ANP (SOARES, 2009). Os AGL e fosfolipídios reagem rapidamente com catalisadores básicos podendo ocasionar a formação de emulsões e sabões e desativação de parte do catalisador, reduzindo a eficiência do processo de transesterificação. Óleos residuais geralmente provém de frituras, processo que resulta em transformações indesejáveis ao óleo. Na temperatura de fritura (170 a 180°C) há reações com o ar, água e componentes dos alimentos, gerando compostos polares em óleos utilizados por longos períodos (DAMY & JORGE, 2000). A deterioração dos óleos e gorduras é muito influenciada pela natureza do alimento frito e das condições de fritura: temperatura, tempo de duração, exposição ao oxigênio, quantidade de ciclos de fritura, capacidade de fritura em Kg de alimentos/h, modo de transferência de calor (elétrico ou gás), metais que estão em contato com a gordura, remoção dos sedimentos (filtração), aplicação de antioxidantes, aditivos anti-espumantes e gases protetores (dióxido de carbono ou nitrogênio) (MASSON, L et. Al. 2001). Dentre as alterações físico-químicas acarretadas ao óleo durante o processo de cocção pode se citar aumento de: ácidos graxos livres, índice de peróxido, índice de refração e compostos polares totais. Ante os dados supracitados, o presente trabalho objetiva avaliar o teor de AGL de óleos e gorduras residuais e altercar sobre a viabilidade de produção de biodiesel a partir desta matéria-prima. Materiais e Métodos Os experimentos foram realizados no município de Itaúna, MG, no Laboratório de Energias Renováveis da Faculdade de Engenharia da Universidade de Itaúna. As amostras utilizadas para o procedimento foram cedidas pelo programa de Coleta de Óleos e Gorduras Residuais (OGRs) desenvolvido pela empresa Biominas Indústria de Derivados e Oleaginosos Ltda, em parceria com prefeitura local. As amostras coletadas foram armazenadas ao abrigo da luz e a temperatura ambiente. As amostras foram coletadas em tubos falcon e filtradas em filtro de 28µm . O procedimento de titulação de índice de acidez foi executado pelo método de Arantes (2008), adaptado da metodologia do Instituto Adolf Lutz (2004), sendo realizado em duplicatas. O método consiste em utilizar solução 0,1M de NaOH para titular o ácido graxo livre na amostra. Em cada amostra são pesados 2g de óleo em a 255 ml de solução de éter e etanol (2:1) e após homogeneização da solução, está é titulada com indicador fenolftaleína. O cálculo de acidez é determinado pela formula: Ac = V x f x 5,61/P em que: Ac = índice de acidez; f = fator de correção da solução de NaOH; V = volume de NaOH para titular a amostra; 5,61 = equivalente grama do KOH; P = numero de gramas da amostra. Caracterização e Controle de Qualidade | 187 Resultados e Discussão As amostras coletadas apresentaram variações de coloração, conferindo tonalidades que variaram deste o amarelo claro até tons em marrom escuro. Os óleos com tonalidades mais escuras apresentaram maior índice de acidez, porém não se pode definir como fator determinante. Os resultados da titulação estão apresentados na tabela 1. Tabela 1: Índice de acidez de diferentes tipos de óleos T por titulação de NaOH Amostra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Data da coleta 26-03-2009 07-03-2009 12-08-2008 26-06-2009 14-05-2009 15-05-2009 19-05-2009 30-06-2009 30-06-2009 06-07-2008 26-06-2009 Média Índice de acidez (mg KOH/g) 1,0 ± 0,2 1,8 ± 0,2 8,7 ± 0,6 5,9 ± 0,1 3,0 ± 0,1 0,7 ± 0,2 1,6 ± 0,1 2,5 ± 0,1 1,0 ± 0,2 2,5 ± 0,1 0,8 ± 0,1 2,7 ± 0,1 Experimentos realizados por Araujo e sua equipe (2007) que demonstraram que durante o processo de transesterificação e posterior purificação dos ésteres, houve decréscimo de mais de 90% do índice de acidez do biodiesel de pinhão- manso ( ). Com base de tal estudo se propõe que resíduos gordurosos devem conter no máximo a acidez de 1 mg KOH/g para que atenda a acidez normalizada pela ANP de a 0,5 mg KOH/g. Conforme apresentado na tabela 1, os óleos e gorduras analisados apresentaram altas taxas de acidez, que podem ser decorrentes das condições uso e de armazenamento, conforme estudado por Arantes et al (2008). A média de acidez observada nas amostras é de 2,7 ± 0,1 mg KOH é considerada alta, logo processos de prétratamento e purificação de óleos residuais necessitam ser desenvolvidos e aplicados nas unidades industriais que se atenham a trabalhar com este resíduo urbano. Mesmo óleos com curto período de armazenamento apresentaram elevada acidez, denotando um processo incorreto e extensivo de sua aplicação na alimentação humana. De forma análoga, mesmo que qualitativa, os óleos com caráter mais ácido apresentam também uma viscosidade cinemática maior, fato justificado pelos variados processos de degradação e polimerização que as moléculas do mesmo sofrem durante o processo de fritura. Principalmente pelo fato que a maior parte do óleo aplicado à alimentação humana comercialmente é proveniente de soja e sendo este um óleo que reconhecidamente possui um acelerado processo de degradação, tais processos de purificação tornam-se necessários. Resultados preliminares mostram que óleos mais degradados quem não sejam pretratados resultam num processo mais complexo de produção do biodiesel. 188 | Caracterização e Controle de Qualidade Conforme metodologia proposta por Nunes (2007) para purificação de óleos e produção de biodiesel, os óleos aqui estudados apresentaram diferentes comportamentos frente as etapas de purificação como também na etapa de transesterificação. Óleos com acidez elevada, se aplicados diretamente no processo de transesterificação etílica não apresentam separação de fases, éster e glicerina, mesmo com a remoção do excesso de álcool. Tal comportamento se dá, possivelmente pelo consumo da quantidade de catalisador aplicada que age na redução da acidez, não resultando em quantidade suficiente para catalisar com eficiência o processo catalítico de reação. As próximas etapas do trabalho tendem a avaliar com maior critério os processos de purificação para remoção de impurezas não apenas sólidas. É necessário também aplicar materiais para adsorção de água e sais, presentes em grande concentração nesse tipo de resíduo. Agradecimentos Os autores agradecem a Biominas no fornecimento das amostras de óleos residuais recolhidos no município de Itaúna Bibliografia 1 ARANTES, A. C. C et al. 5º Congresso Brasileiro de Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e Biodiesel, Lavras, 2008. 2 ARAÚJO, F. D. S Congresso Internacional de Agroenergia e Biocombustíveis - Energia de Resultados, Teresina, 2007. 3 ARAÚJO, J. M. A. . 4. ed. Editora Viçosa. Viçosa, MG, 2008. 4 DAMY ,P.C.;JORGE,N. .In:XVII Congresso Brasileiro De Ciência e Tecnologia de Alimentos, 2000, Centro de convenções Edson Queiroz .Livro de resumos .Fortaleza SBCTA, vol.2, cap. 5, 2000. 5 IAL, Instituto Adolf Lutz, Métodos físico-químicos para análise de alimentos, Ed. IV, São Paulo, 2004. 6 MASSON, L.; URRA, C.; IZUAURIETA, M.; ORTIZ, J.; ROBERT, P.; ROMERO, N.; WITTIG, E.; Grasas y Aceites, 52, 175, 2001. 7 NUNES, D. L . In: II Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel, 2007, Brasília. II Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel, 2007. 8 SOARES, J., , 6° Congresso Brasileiro de Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e Biodiesel, Anais do Congresso, Montes Claros / MG, 2009. 9 SUAREZ.P.A.Z;ABREU,F.R;lIMA,D.G.;Hamú,E.H.;Wolf, C.R.;J.Mol.Catal.A:Chem.2004,209,29