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Tesis Doctoral
DOI
10.11606/T.74.2017.tde-24022017-104941
Documento
Autor
Nombre completo
Sandra Lorena Blandon Navarro
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Pirassununga, 2016
Director
Tribunal
Rodrigues, Christianne Elisabete da Costa (Presidente)
Carvalho, Rosemary Aparecida de
d'Arce, Marisa Aparecida Bismara Regitano
Gonçalves, Cintia Bernardo
Grimaldi, Renato
Título en portugués
Extração alcoólica de óleos de gérmen de milho e de torta de macadâmia e aproveitamento do material desengordurado na produção de concentrado proteico
Palabras clave en portugués
Macadamia Integrifolia
Etanol
Extração sólido-líquido
Índice de solubilidade de nitrogênio
Isopropanol
Óleo
Proteínas
Resumen en portugués
No presente estudo objetivou-se avaliar o desempenho do etanol e isopropanol, absoluto e azeotrópico, na extração de óleo de macadâmia e milho. Nesse sentido, foram realizados experimentos de extração em batelada para determinar os efeitos do tipo de solvente e temperatura sobre o índice de retenção, rendimento de extração, qualidade do óleo e fração proteica. Assim, torta parcialmente desengordurada de macadâmia sem pré-tratamento prévio à etapa de extração (teor de lipídios 57,4 ± 0,7 % em base seca) foi submetida a extração, nas temperaturas de 60, 75 e 90 °C, enquanto as extrações de óleo do gérmen de milho em pellets (teor de lipídios 12,61 ± 0,05 % em base seca) foram realizadas a 50, 60, 70 e 80 °C. Os experimentos de extração em correntes cruzadas foram realizados a 70 e 75 °C para o gérmen de milho e a macadâmia, respectivamente. Os resultados mostraram que o rendimento de extração de óleo de macadâmia e milho é influenciado pelo tipo solvente, temperatura e pré-tratamento do material, sendo que com isopropanol absoluto, a 90 °C, foi possível extrair 66 % do óleo de macadâmia e a 80 °C, 87 % do óleo de milho. O índice de retenção de solução aderida as fibras (IR) foi impactado pelo tipo de solvente e características da matéria-prima, obtendo-se valores de IR maiores nas fases rafinado de macadâmia. A composição em ácidos graxos dos óleos de gérmen de milho extraídos com os solventes alcoólicos foi típica do óleo de milho, com predominância dos ácidos graxos oleico (34 %) e linoleico (48 %). As fases rafinado dos dois materiais apresentaram teor de proteínas maior que as matérias-primas iniciais, no entanto as condições do processo de extração impactaram negativamente no índice de solubilidade de nitrogênio, tornando inviável a produção de concentrado proteico de gérmen de milho. Para o óleo de milho a extração de tocoferóis e tocotrienóis foi maior com etanol, enquanto que com isopropanol conseguiu-se uma maior extração de carotenoides, o que pode ser decorrente da polaridade destes compostos bioativos. Os óleos de macadâmia extraídos com os solventes alcoólicos apresentaram maior estabilidade oxidativa (mais de 37 horas) quando comparados ao óleo bruto obtido por prensagem industrial (11,7 horas), sendo possível inferir que o uso dos solventes alcoólicos possibilita a extração de compostos que contribuem para o aumento da estabilidade do óleo. Nos experimentos em correntes cruzadas foi observado que para desengordurar a macadâmia com etanol e isopropanol absoluto são necessários mais de quatro estágios de contato, enquanto para o gérmen de milho dois estágios são suficientes. Em relação aos concentrados proteicos de macadâmia, o rendimento foi maior com os rafinados oriundos das extrações com isopropanol absoluto (13 %). Estes concentrados apresentaram boa capacidade de retenção de água e óleo (aproximadamente 2 g/g de concentrado) e estabilidade e atividade de emulsão na faixa de 56 a 59 %, desta forma pode-se sugerir que estes produtos apresentam potencial para seu aproveitamento na indústria de alimentos. A partir dos resultados pode-se inferir que a utilização dos solventes alcoólicos na extração de óleo de milho e macadâmia é tecnicamente viável, no entanto o desempenho dos solventes alcoólicos é influenciado pelas características da matéria-prima e pelo pré-tratamento do material sólido prévio à etapa de extração, obtendo-se maiores rendimentos de extração de óleo com o gérmen de milho em pellets. Também é possível inferir que os solventes em grau absoluto impactam menos na solubilidade das proteínas, permitindo a produção de concentrados proteicos de macadâmia com propriedades funcionais adequadas para seu uso na indústria de alimentos.
Título en inglés
Alcoholic extraction of oils from corn germ and macadamia meal and use of the defatted material in the production of protein concentrate
Palabras clave en inglés
Macadamia Integrifolia
Ethanol
Isopropanol
Nitrogen solubility index
Oil
Protein
Solid-liquid extraction
Resumen en inglés
The objective of this study was to evaluate the performance of ethanol and isopropanol, absolute and azeotropic, in the extraction of macadamia and corn oil. Accordingly, extraction experiments were performed in batch to determine the effect of solvent type and temperature on retention index, extraction yield, quality indices of oil and protein fraction. Thus, partially defatted macadamia meal without pre-treatment prior to the extraction step (lipid content 57.4 ± 0.7 % on dry basis) was submitted to extraction at temperatures of 60, 75 and 90 °C, while oil extractions of corn germ in pellets (lipid content 12.61 ± 0.05 % on dry basis) were performed at 50, 60, 70 and 80 °C. The crosscurrent extraction experiments were performed at 70 and 75 °C for corn germ and macadamia, respectively. The results showed that the oil extraction yield of macadamia and corn is influenced by the solvent type, temperature and pre-treatment of the material, being that with absolute isopropanol at 90 °C, it was possible to extract 66 % of the macadamia oil and 87 % of the corn oil at 80 °C. The retention index of the solution adhered to the fibers (RI) was affected by the type of solvent and characteristics of the raw material, obtaining higher values of RI in the raffinate phases of macadamia. The fatty acid composition of corn germ oils extracted with alcoholic solvents was typical of corn oil, with predominance of oleic acid (34 %) and linoleic acid (48 %). The raffinate phases of the two materials showed higher protein content than the initial raw materials, however the conditions of the oil extraction process had a negative impact on the nitrogen solubility index, turning the production of protein concentrate from corn germ infeasible. For corn oil the extraction of tocopherols and tocotrienols was higher with ethanol, whereas with isopropanol a greater extraction of carotenoids was obtained, which can be due to the polarity of these bioactive compounds. Macadamia oils extracted with the alcoholic solvents showed higher oxidative stability (more than 37 hours) when compared to crude oil obtained by industrial cold pressing (11.7 hours). It is possible to infer that the use of alcoholic solvents enables to extract compounds that contribute to the increase of oil stability. In the crosscurrent extraction experiments it was observed that to produce defatted macadamia with absolute ethanol and isopropanol more than four stages of contact are required, whereas for the corn germ two stages are sufficient. Regarding protein concentrates of macadamia, the yield was higher with raffinate phases coming from the extractions with absolute isopropanol (13 %). These concentrates showed good water and oil retention capacity (approximately 2 g/g of concentrate) and emulsion stability and activity in the range of 56 to 59 %, therefore it can be suggested that these products have potential for their use in the food industry. From the results it can be inferred that the use of the alcoholic solvents in the extraction of corn and macadamia oil is technically feasible, however the performance of the alcoholic solvents is influenced by the characteristics of the raw material and by pre-treatment of the solid material prior to the extraction step, obtaining the highest oil extraction yields with the corn germ in pellets. Also, it is possible to infer that the solvents in absolute degree impact less on the solubility of the proteins, enabling the production of macadamia protein concentrates with functional properties suitable for use in the food industry.
 
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Fecha de Publicación
2017-03-06
 
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