instruções para a preparação e submissão de trabalhos - Abes-RS

TÍTULO: AVALIAÇÃO DO RESÍDUO CASCA DE LARANJA NA
OBTENÇÃO DE PECTINA E ÓLEO ESSENCIAL
Aline Deitos – e-mail: [email protected]
Universidade do Vale do Rio dos Sinos - UNISINOS
Av. Unisinos, 950 – Cristo Rei
93022-000–São Leopoldo–RS
Amanda Gonçalves Kieling – e-mail: [email protected]
Universidade do Vale do Rio dos Sinos - UNISINOS
Iara Janaína Fernandes – e-mail: [email protected]
Universidade do Vale do Rio dos Sinos - UNISINOS
Carlos Alberto Mendes Moraes – e-mail: [email protected]
Universidade do Vale do Rio dos Sinos - UNISINOS
Feliciane Andrade Brehm – e-mail: [email protected]
Universidade do Vale do Rio dos Sinos - UNISINOS
Resumo: Uma das consequências das atividades industriais de produção de alimentos é a geração de
elevados volumes de resíduos, cuja destinação pode ser problemática, por ocupar grandes espaços, e
quando mal gerenciada pode representar riscos ambientais e à saúde da população. Segundo a
Política Nacional de Resíduos Sólidos, Lei nº 12.305/10, para que um resíduo seja considerado
rejeito é preciso que tenham se esgotado todas as possibilidades de aproveitamento. A partir da
casca de laranja, resíduo gerado em grande quantidade pelas indústrias e também pelo restaurante
universitário da UNISINOS, é possível obter coprodutos de alto valor comercial, como pectina e óleo
essencial. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o resíduo casca de laranja na obtenção
dos coprodutos óleo essencial e pectina. Para tanto, foi avaliada a obtenção destes produtos em
cascas inteiras de laranjas e a partir da separação do albedo e do flavedo, e trituração das amostras.
A extração da pectina foi realizada em meio aquoso. Para a extração do óleo essencial, utilizou-se o
método de hidrodestilação. Destaca-se que o maior rendimento de pectina foi obtido quando se
utilizou o resíduo gerado da extração do óleo. O segundo maior resultado da extração da pectina foi
para o albedo seco e moído. Para o óleo essencial, foi para cascas segregadas e trituradas.
Palavras-chave: Casca de laranja. Pectina. Óleo essencial.
EVALUATION OF ORANGE PEEL WASTE TO OBTAIN PECTIN AND
ESSENTIAL OIL
Abstract: One of the consequences of industrial food production activities is the generation of high
volumes of waste, whose disposal can be problematic, since it occupies large spaces, and when
poorly managed can pose environmental and health risks for the population. According to the
National Solid Waste Policy, Law No. 12.305/10, that waste to be considered waste it must have
exhausted all possibilities of utilization. From the orange peel, residue generated in large quantities
by industry and also by the university restaurant of UNISINOS, it is possible to obtain coproducts of
high commercial value, such as pectin and essential oil. Thus, the aim of this study was to evaluate
the residue orange peel to obtain the essential oil coproducts and pectin. For this purpose, it was
evaluated the obtaining of those products in whole peels of oranges and the separation from the
albedo and flavedo, and grinding samples. The extraction of pectin was performed by aqueous
method. For the extraction of essential oil, the method used was steam distillation. It is noteworthy
that the highest yield of pectin was obtained when used the waste generated from the extraction of oil.
The second highest yield of the extraction of pectin was for dried and powdered albedo. For the
essential oil, the highest yield was obtained for segregated and crushed peel.
Keywords: Orange peel. Pectin. Essential oil.
1. INTRODUÇÃO
Uma das consequências das atividades industriais de processamento de alimentos é a
geração de elevados volumes de resíduos, cuja destinação pode ser problemática, por ocupar grandes
espaços, e quando mal gerenciada pode representar riscos ambientais e à saúde da população. De
acordo com a Política Nacional de Resíduos Sólidos, Lei nº 12.305 de agosto de 2010, para que um
resíduo seja considerado rejeito é preciso que tenham se esgotado todas as oportunidades de
aproveitamento. (BRASIL, 2010). Dessa forma, a minimização e a valorização dos resíduos
contribuem para a redução do impacto ambiental relacionado com seu descarte e destinação final, bem
como a obtenção de produtos com alto valor agregado, gerando benefícios ambientais e econômicos.
Sendo assim, pesquisas que apontem tecnologias para o aproveitamento integral e transformação
destes resíduos em coprodutos fazem-se cada vez mais necessárias.
Neste contexto, a indústria do suco de laranja é um exemplo do exposto acima.
Atualmente, a laranja é consumida em grandes quantidades no mundo inteiro. (REZZADORI;
BENEDETTI; AMANTE, 2012). De acordo com as estatísticas da FAO, a produção de laranja no
mundo no ano de 2012 foi de 68 milhões de toneladas, sendo o Brasil o maior produtor mundial com
mais de 18 milhões de toneladas. (FAOSTAT, 2012). O suco de laranja é a bebida à base de frutas
mais consumida em todo mundo, sendo o país detentor de 50% da produção mundial do suco,
exportando 98% do que produz. (NEVES, 2010). Após a extração de suco, muitos dos resíduos, como
cascas, sementes e polpas, são descartados, o que pode ocasionar problemas ambientais, tais como
poluição da água e do solo. (FARHAT et al., 2011). Além disso, o resíduo casca de laranja ainda
possui oportunidades de aproveitamento, sendo possível obter novos produtos de alto valor comercial,
como a pectina e o óleo essencial. (REZZADORI; BENEDETTI; AMANTE, 2012).
As cascas das frutas cítricas são compostas basicamente pelo flavedo (parte externa com
coloração – epicarpo) e pelo albedo (parte interna branca – mesocarpo) (CAMARGO et al., 2007). O
endocarpo, constituído pelos gomos do fruto onde se têm as vesículas de suco, separados por
membranas, que recobrem os gomos separando-os do albedo, fornecem as polpas adicionais que
podem ser extraídas juntamente com o suco. (MACHADO, 2010). As partes que compõem a laranja
podem ser observadas na Figura 1.
Figura 1 – Partes que compõem a laranja.
A pectina localiza-se especialmente em tecidos pouco resistentes, como por exemplo, o
albedo das frutas cítricas. (BOBBIO, 2001). Já no flavedo ou epicarpo, estão presentes os
carotenoides e os óleos essenciais. (MACHADO, 2010).
A pectina é um polissacarídeo e juntamente com a celulose e hemicelulose dão origem ao
material estrutural das paredes celulares dos vegetais. (BOBBIO, 1991). O grau de maturação da fruta
influencia na quantidade de pectina a ser extraída, conforme o avanço do amadurecimento do fruto a
quantidade de pectina diminui. (PAIVA et al., 2009). Esta é muito utilizada na indústria alimentícia,
na fabricação de geleias, queijos, entre outros. Além disso, é empregada na indústria farmacêutica, na
modificação da viscosidade dos produtos, por exemplo. (PINEDA, 2003).
Existem diferentes métodos para extração da pectina. Um exemplo é a extração em meio
aquoso a partir do pó de casca de laranja, seca e moída, sem a utilização de ácidos. (WENZEL, 2010).
Outros tipos de métodos fazem a utilização de ácidos orgânicos, como acético e cítrico. (CALLIARI,
2004). Também é possível utilizar ácido nítrico e clorídrico. (FERTONANI, 2006). No entanto, os
métodos em meio aquoso são preferíveis, pois não geram resíduos tóxicos, dessa forma, não
prejudicando o meio ambiente. (EL NAWAWI; SHEHATA, 1987 apud CALLIARI; MAGNANI;
GÓMEZ, 2004).
Os óleos essenciais são substâncias voláteis, geralmente são líquidos à temperatura
ambiente, insolúveis em água, apresentam aspecto oleoso e possuem misturas complexas de
compostos orgânicos. O óleo essencial de cítricos é uma mistura de hidrocarbonetos do grupo de
terpenos, sesquiterpenos, compostos oxigenados, como aldeídos, cetonas, ácidos, ésteres, éteres,
fenóis, lactonas e pequenas quantidades de parafinas e ceras. As frutas cítricas, como a laranja,
possuem alta concentração de óleo essencial, encontrados em glândulas localizadas na superfície da
casca da fruta e podem ser removidos por diferentes métodos de extração, sendo os mais comuns:
destilação por arraste de vapor ou hidrodestilação e prensagem a frio. Possui aplicação na indústria
alimentícia, farmacêutica e cosmética, também sendo utilizado na agricultura, como inseticida. Já na
indústria de cosméticos e perfumes pode ser usado como aroma natural. (ARAÚJO, 1999; SANTOS,
SERAFINI, CASSEL; 2003).
É fundamental encontrar alternativas que eliminem todas as possibilidades de uso deste
resíduo. Desta maneira poderá ser considerado um rejeito e disposto em local adequado, indo ao
encontro da Lei n° 12.305 e minimizando os impactos ambientais.
A Universidade do Vale do Rio dos Sinos possui em seu campus um restaurante
universitário, sendo geradas aproximadamente 900 refeições por dia. Na universidade existe o
Sistema de Gestão Ambiental que implementou uma política de gerenciamento de resíduos que
institui que o restaurante segregue os resíduos orgânicos dos demais. Sendo assim, o trabalho
desenvolvido por Agosti et al. (2012) propôs um gerenciamento que fosse viável aos resíduos
orgânicos e que os transformassem em coprodutos. Os autores constataram em sua pesquisa que o
resíduo mais gerado é a casca de laranja, representando 65% do total. Assim foi possível construir
duas propostas de gerenciamento para o resíduo casca de laranja, que foram embasadas na extração de
óleo essencial e pectina considerando o resíduo segregado e não segregado e ainda a extração de
pectina a partir do resíduo da extração do óleo. (AGOSTI et al., 2012).
Considerando o exposto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o resíduo casca
de laranja na obtenção dos coprodutos óleo essencial e pectina.
2. METODOLOGIA
As cascas de laranja utilizadas neste trabalho foram coletadas no Restaurante
Universitário da UNISINOS, logo após extração do suco.
Para extração da pectina foram utilizadas amostras de cascas inteiras e amostras de
cascas segregadas. Para as cascas inteiras, somente foi realizada limpeza, através da retirada de gomos
e vesículas, dessa forma foi utilizado flavedo e albedo. Já para as cascas segregadas, também foi
realizada a limpeza, retirando gomos e vesículas e ainda foi removido o flavedo, usando somente o
albedo. Para avaliar a influência da secagem, as amostras foram colocadas em estufa na temperatura
de 105ºC.
A metodologia aplicada para extração de pectina foi a extração em meio aquoso, devido
ao fato de não gerar efluentes, sendo assim melhor para o meio ambiente. Para esta extração
inicialmente se fez a trituração da amostra e o suco resultante foi filtrado e colocado em banho-maria.
Adicionou-se álcool etílico com agitação. Após foi efetuada filtração, o material retido foi retirado e
lavado com acetona, a fim de desidratá-la. Secou-se em estufa e por fim obteve-se o rendimento da
pectina. (WENZEL, 2010). A Figura 2 apresenta a metodologia aplicada para a preparação da
matéria-prima e o processo de extração da pectina.
Figura 2 – Fluxograma da metodologia aplicada para preparação da matéria-prima e o processo de extração da
pectina.
CASCA DE
LARANJA
Remoção gomos
e vesículas
Remoção gomos,
vesículas e flavedo
Cascas segregadas
(somente albedo)
Cascas inteiras
Secagem
Cascas inteiras
(úmida e triturada)
Secagem
Cascas inteiras
(seca e moída)
Albedo
(úmido e triturado)
Extração em meio
aquoso
PECTINA
Albedo
(seco e moído)
Para a extração de óleo essencial foram utilizadas cascas de laranjas trituradas e inteiras,
ou seja, não trituradas. Ambas passaram pela limpeza, retirando gomos e vesículas. O método
empregado foi a hidrodestilação em aparelho Clevenger durante três horas. Após a extração de óleo
essencial, obteve-se um resíduo e este foi utilizado para fazer a extração da pectina. A extração da
pectina foi realizada conforme o processo descrito anteriormente. Para amostra inteira, que não estava
triturada, utilizada na extração de óleo essencial, foi preciso triturá-la para que se pudesse fazer a
extração de pectina. A Figura 3 sintetiza a metodologia adotada.
Figura 3 – Fluxograma da metodologia adotada extração sequencial de óleo essencial e pectina.
CASCA DE
LARANJA
Limpeza das cascas/
Remoção gomos e
vesículas
Trituração
Cascas trituradas
Cascas inteiras
Extração do óleo
(Hidrodestilação)
Resíduo triturado
ÓLEO
ESSENCIAL
Resíduo inteiro
Trituração
Extração pectina
(Meio aquoso)
PECTINA
3. RESULTADOS
Através da Figura 4 é possível observar o rendimento de pectina nas amostras de cascas
inteiras e segregadas.
Figura 4 – Rendimento de pectina nos diferentes tipos de amostras.
A partir destes resultados pode-se verificar um maior rendimento, de 2,07%, quando se
extraiu pectina a partir das cascas de laranjas segregadas, ou seja, do albedo seco e moído. Dessa
forma, a segregação das partes que compõem a casca da laranja teve influência no rendimento de
pectina extraída. Isso se deve ao fato da pectina estar concentrada especialmente no albedo.
(BOBBIO, 2001). Além disso, pode-se perceber que a etapa de secagem e moagem prévia, influenciou
fortemente o rendimento, já que as cascas segregadas e também as inteiras, quando foram secas e
moídas obtiveram maior rendimento. Pineda (2003) comenta que para obter um rendimento maior de
pectina é recomendável reduzir o tamanho do albedo para aumentar a área superficial de contato. A
etapa de secagem faz a concentração da pectina, removendo a umidade e desta forma obtendo maior
rendimento.
Na Figura 5 pode-se observar o rendimento de óleo essencial extraído.
Figura 5 – Rendimento de óleo essencial.
Através do gráfico é possível perceber que o maior rendimento na extração do óleo foi
para as cascas trituradas. O processo de trituração ocasionou um rendimento maior, isso porque a
eficiência do processo de extração sólido-líquido é altamente influenciada pelo modo como o solvente
entra em contato com o soluto contido no sólido (IBARZ, 2002). Geankoplis (1998) explica que a
matéria-prima deve passar por um processo de trituração, para aumentar o rendimento na extração
sólido-líquido. A parede celular possui resistência à difusão do soluto ao longo do poro e isso faz com
que dificulte a ação dos solventes. Este processo de trituração realiza o rompimento da parede celular,
facilitando à ação do solvente a entrar em contato com o interior das células vegetais, nas quais está
concentrado o óleo no seu interior.
Santos, Serafini e Cassel, (2003) obtiveram rendimento da extração de óleo de 0,4%
(v/p), a partir da utilização de cascas inteiras segregadas. Fernandes, Cardoso e Hoffmann (2006)
obtiveram um rendimento de 2,93% (v/p) de óleo essencial para cascas segregadas e trituradas, já para
cascas segregadas inteiras obtiveram um rendimento de 0,53% (v/p), para destilações conduzidas por
três horas. Estes resultados corroboram com os encontrados neste trabalho.
Através da Figura 6 é possível observar o rendimento de pectina extraída a partir do
resíduo gerado na extração do óleo essencial.
Figura 6 – Rendimento de pectina extraída a partir do resíduo gerado no processo de extração de óleo essencial.
É possível verificar que o maior rendimento obtido para pectina foi para o resíduo
triturado, de 23%. Entretanto, mesmo para o resíduo inteiro, onde o rendimento foi de 18,6%, é
notório que para as amostras que passaram pela extração do óleo, apresentaram rendimentos
superiores aos apresentados na Figura 4. Sugere-se que este maior rendimento pode estar associado ao
aquecimento da amostra ou a remoção de componentes durante o processo de extração do óleo
essencial.
Pandharipande e Makode (2012) realizaram, primeiramente, a extração de óleo essencial
usando técnicas de destilação simples e com o resíduo gerado extraíram pectina com ácido cítrico em
soluções de pH desejado. O rendimento para pectina foi de 46,46%. Os autores encontraram
rendimento maior, comparado a este trabalho, possivelmente em função do método utilizado para
extração da pectina.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A partir deste trabalho, pode-se concluir a viabilidade técnica para aproveitamento do
resíduo casca de laranja para a obtenção dos coprodutos pectina e óleo essencial.
Pode-se concluir que a segregação e a secagem da matéria-prima influenciam no
rendimento de pectina. O maior rendimento, 23%, foi obtido utilizando o resíduo gerado na extração
do óleo essencial. A segunda melhor extração foi para as cascas de laranja segregadas secas e moídas,
obtendo um rendimento de 2,07%.
Em relação a extração de óleo essencial, é notório que o maior rendimento de óleo
essencial foi para a casca triturada obtendo 2,5%, enquanto que para a casca inteira obteve-se 0,38%
de óleo essencial.
Agradecimentos
Agradecemos à Unisinos e o Restaurante universitário pelo apoio e pela doação das
cascas de laranja.
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