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Título: Extração assistida por banho ultrassônico de óleo de café verde (Coffea arabica) utilizando etanol e hexano como solventes e caracterização dos extratos por cromatografia gasosa e ressonância magnética nuclear de hidrogênio
Autor(es): Gabriel, Luana Cerri
Orientador(es): Watanabe, Erica Roberta Lovo da Rocha
Palavras-chave: Café
Óleos vegetais
Química ambiental
Cromatografia a gás
Ressonância magnética nuclear
Coffee
Vegetable oils
Environmental chemistry
Gas chromatography
Nuclear magnetic resonance
Data do documento: 11-Ago-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: GABRIEL, Luana Cerri. Extração assistida por banho ultrassônico de óleo de café verde (Coffea arabica) utilizando etanol e hexano como solventes e caracterização dos extratos por cromatografia gasosa e ressonância magnética nuclear de hidrogênio. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2020.
Resumo: A extração sólido-líquida, ou extração por solvente, é o método mais utilizado pela indústria química, pois apresenta maior rendimento na obtenção de óleos, principalmente dos provenientes de matérias-primas de baixa umidade, como sementes. O solvente universal utilizado neste processo é o hexano, que devido à sua polaridade, apresenta alta afinidade com a fração lipídica dos grãos, conseguindo retirar grande quantidade de óleo das sementes, além de se obter produtos de maior pureza e utilizar menor tempo de processo, porém este solvente apresenta alta toxicidade e inflamabilidade. Dentre as opções mais sustentáveis para extração de óleos, o etanol mostra-se como destaque, pois representa um solvente de origem vegetal, oriundo matérias-primas ricas em território brasileiro, como a cana-de-açúcar, fazendo com que se diminuam os custos do processo e a dependência de solventes de origem petrolífera. Entretanto devido a sua polaridade, o etanol apresenta interação molecular com água, diminuindo a solubilidade em triglicerídeos e, consequentemente o rendimento da extração. Uma proposta para sanar as dificuldades apresentadas pelo etanol e ao mesmo tempo diminuir o impacto ambiental do hexano, é utilizar uma mistura de solventes na extração. Portanto, neste trabalho estudaram-se as variáveis do processo de extração do óleo de café verde, que ainda não passou pelo processo de torrefação, observando ao rendimento do óleo bruto, com extração utilizando banho ultrassônico, variando os solventes em hexano, etanol e mistura hexano/etanol nas proporções 1/1 (vol/vol). Para isto, foram realizadas extrações com os diferentes solventes em tempos variados, determinando o tempo de saturação da extração, para posteriormente realizar as extrações com diferentes proporções solvente/amostra (mL.g-1) e diâmetros de partículas (mm) dos grãos, encontrando as melhores condições de extração com partículas de diâmetros iguais a 0,7 mm e proporção/amostra solvente igual a 7:1. Após as análises de rendimento do teor de óleo, realizaram-se análises qualitativas por cromatografia gasosa, identificando os ácidos graxos presentes em cada uma, e por ressonância magnética nuclear de hidrogênio, mostrando a presença dos diterpenos da família dos cauranos. Ao final deste trabalho, foi possível concluir que a substituição pelos solventes foi viável, porém, com algumas adaptações ao processo.
Abstract: The solid-liquid extraction, or solvent extraction, is the method most used by the chemical industry, because it has a higher yield in obtaining oils, especially from the low moisture feedstocks, such as seeds. The universal solvent used in this process is the hexane, which due to its polarity, has high affinity with lipid fraction of the grains, managing to remove large amounts of oil from the seeds, besides obtaining products of greater purity and using less process time, however, this solvent has high toxicity and flammability. Among the most sustainable options for oil extraction, ethanol stands out, because it represents a solvent of plant origin, originated from raw materials that are abundant in Brazilian territory, such as sugar cane, reducing process costs and dependence on oil-based solvents. However, due to its polarity, ethanol presents molecular interaction with water, decreasing the solubility in triglycerides and, consequently, the extraction yield. A proposal to remedy the difficulties presented by ethanol and at the same time to reduce the environmental impact of hexane, is the usage of a mixture of solvents in the extraction. Therefore, in this work, the variables of the green coffee oil extraction process was stuided, that has not yet gone through the roasting process, observing the crude oil yield, with extraction using an ultrasonic bath, varying the solvents in hexane, ethanol and a mixture of ethanol and hexane in a 1/1 (vol/vol) proportion. For this, extractions were carried out with different solvents at different times, determining the extraction saturation time, to later perform the extractions with different solvent / sample proportions (mL.g-1) and grains particles diameters (mm), finding the best conditions of extraction with particles diameters of 0.7 mm and solvent/sample proportions of 7: 1. After the analysisof the oil content yield, qualitative analyzes were carried out via gas chromatography, identifying the fatty acids present in each one, and via nuclear magnetic resonance, showing the presence of the diterpenes from the kaurans family. At the end of this work, it was possible to conclude that the substitution with solvents was feasible, yet, with some adaptations throughthe process.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5296
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