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
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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
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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
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