Otimização tecnológica do processamento de grãos de girassol alto oleico para a obtenção de óleo e biodiesel

Abstract

A cultura do girassol vem apresentando considerável aumento de área cultivada no Brasil. Seus grãos são utilizados principalmente para obtenção de óleo refinado de baixa estabilidade oxidativa gerando, no processo de extração, farelo como subproduto, com elevado teor de fibras e compostos fenólicos de baixo valor comercial. O farelo gerado neste processo é frequentemente utilizado como componente da ração animal. O objetivo deste estudo foi a otimização do processamento para extração do óleo de girassol utilizando a variedade alto oleica, através do fracionamento dos grãos, para obtenção de coprodutos de alto valor comercial: óleo bruto de alta estabilidade oxidativa sem necessidade de refino; farinha proteica como ingrediente alimentício; biodiesel etílico a partir do óleo residual da torta e cascas para geração de energia. Para isso, foram realizados o descasque total dos grãos utilizando descascador por impacto, e a prensagem a frio das amêndoas utilizando prensa helicoidal contínua para a extração do óleo. Para o descasque dos grãos e sua otimização foi aplicado um delineamento composto central rotacional avaliando o teor de umidade na faixa de 5,4% a 10,4% (b.s.) e a frequência do rotor do descascador no intervalo de 45,9 a 74,1 Hz para determinar a máxima capacidade de descasque dos grãos obtendo mínimo conteúdo de finos, de grãos não descascados, alto rendimento de amêndoas e cascas. O biodiesel foi produzido por reação de transesterificação com etanol apresentando teor de ésteres etílicos de 99,2%. Foram determinados: a composição centesimal dos grãos, amêndoas, torta e farinha; a composição mineral dos grãos, amêndoas, cascas e óleo; e as análises físico-químicas de qualidade do óleo e biodiesel. A condição ótima de descasque foi obtida com frequência de 54,3 Hz e umidade de 7,9% (b.s.) e a máxima capacidade de descasque obtida foi de 87,9% (b.s.). Com a remoção total das cascas, o rendimento de óleo e proteínas nas amêndoas aumentou significativamente, obtendo 58% e 21%, respectivamente; e o teor proteico na farinha foi de 51,6%. O rendimento de óleo pós-prensagem foi de 40%. Nos grãos, amêndoas e cascas predominaram os elementos Ca, S, P, Mg e K. O óleo bruto e biodiesel apresentaram concentrações de metais abaixo dos valores estabelecidos pela legislação. As análises químicas indicaram alta qualidade do óleo bruto e estabilidade oxidativa, não sendo necessário o refino. O processo proposto permitiu a obtenção de produtos de alto valor agregado, como: óleo comestível, farinha e biodiesel.

The sunflower crop has been presenting a considerable increase of cultivated area in Brazil. Grains are mainly used to obtain refined oil of low oxidative stability by process of extraction, and generate meal with high content of fibers as byproduct, and phenolic compounds of low commercial value. The meal generated in this process is often used as a component of animal feed. This study aimed to optimize the process for the extraction of sunflower oil using the high oleic variety through the fractionation of the grains to obtain co-products with high commercial value: crude oil with high oxidative stability without refining, protein flour as food ingredient, ethyl biodiesel from the residual oil of the cake, and hulls for energy generation. For this purpose, the total dehulling of the grains was carried out using impact dehuller, and cold pressing of the kernels using a continuous screw press for oil extraction. For grains dehulling and its optimization, a rotational central composite design was applied, evaluating the range of 5.4% to 10.4% (d.w.) and of 45.9 to 74.1 Hz, for moisture content and dehuller rotor frequency, respectively, to determine the maximum dehulling capacity of the grains, high yield of kernels and hulls, obtaining the minimum values of the following parameters: content of fines and grains not dehulled. The biodiesel was produced by transesterification reaction with ethanol obtaining ethyl ester content of 99.2%. The centesimal composition of the grains, kernels, cake and flour; the mineral composition of grains, kernels, hulls and oil; and the physical-chemical analyzes of oil and biodiesel quality were performed. The optimum dehulling condition was obtained with frequency of 54.3 Hz and moisture content of 7.9% (d.w.) and the maximum dehulling capacity obtained was 87.9% (d.w.). The total removal of the hulls promoted a significant increase of oil and proteins yield in the kernels, obtaining 58% and 21%, respectively; and the protein content in the flour was 51.6%. The post-pressing oil yield was 40%. Regarding to mineral composition, the elements Ca, S, P, Mg and K predominated in the grains, kernels and hulls. Crude oil and biodiesel showed concentrations of metals below the values established by the legislation. The chemical analyzes indicated high crude oil quality and oxidative stability, with no need for refining. The proposed process allowed to obtain products with high added value, such as: edible oil, flour and biodiesel.