Estudo do processo de extração do óleo da semente de Moringa oleifera Lam. visando a produção de biodiesel

Abstract

RESUMO: A Moringa oleífera Lamarck é uma planta arbórea que se desenvolve rapidamente e adapta-se bem às condições precárias do solo, não requerendo cuidados especiais. Por ser uma matéria-prima não comestível, com alto teor de óleo, vem sendo considerada uma promissora matéria-prima para a produção de biodiesel. O presente trabalho teve como finalidade estudar os processos de extração convencionais (Soxhlet e prensa) e não convencionais (ultrassom), a fim de aprimorar os métodos para se obter a maior quantidade de óleo, com características físico-químicas ideais para a produção de biodiesel. Primeiramente realizou-se a caracterização física e química da semente de moringa, da Fazenda Experimental da UEM. A caracterização física foi realizada por meio da determinação da esfericidade, massa específica aparente e ângulo de repouso. A caracterização química seguiu a metodologia proposta pela Official Methods of Analysis (AOAC, 2000), na qual determinou-se o teor de umidade, cinzas, lipídeos, proteína bruta, fibra brita e carboidratos totais. A semente apresentou um alto de teor de óleo (36,28%) e de proteína (33,03%) e baixa umidade (7,11%). Em seguida, foi estudado o processo de secagem da semente de moringa nas temperaturas de 40, 50, 60, 70 e 80°C com velocidade do ar constante de 1,5 m/s. O aumento da temperatura aumentou a taxa de secagem e a difusividade efetiva, que variou de 0,79x10-10 a 2,14x10-10 m/s² e a energia de ativação foi de 24,33 kJ/mol. O modelo que melhor se ajustou para a temperatura de secagem de 40°C foi o Logarítmico e para as temperaturas de 50, 60, 70 e 80 °C foi o de Aproximação da Difusão. Foi analisado se o processo de secagem influenciava na extração do óleo da semente de moringa, quando comparado com a semente in natura. Para a extração por Soxhlet as sementes in natura apresentaram um maior teor de óleo quando comparada com às sementes secas. Em contrapartida, para a extração por ultrassom e prensa, tanto as sementes secas quanto as sementes in natura apresentaram teores de óleo, estatisticamente, iguais. Para a extração por Soxhlet foi avaliado a influência do solvente (acetona, etanol, éter de petróleo, isopropanol e hexano) e tempo de extração (2, 4, 6 e 8 h) no teor de óleo obtido, sendo que o solvente hexano apresentou maior seletividade e obteve o maior teor de óleo (47,05%). Para a extração por prensa foi avaliada a influência da pressão (8, 11 e 14 ton/cm²) e do tempo, tal que o maior teor de óleo (25,60%) foi obtido para 14 ton/cm² e 4 horas de extração. Para a extração por ultrassom foi realizado um planejamento experimental 2³ DCCR, para os solventes hexano, éter de petróleo e acetona, sendo avaliados os parâmetros temperatura de extração (25, 35 e 45°C), tempo de residência (30, 45 e 60 min) e razão de mistura semente:solvente (1:6, 1:8 e 1:10). O solvente hexano foi o que apresentou maior seletividade, tal que a extração obteve 39,02 % de óleo, utilizando uma temperatura de 25°C, tempo de 60 min e razão de mistura 1:10. Por fim, a caracterização do óleo foi determinada pelos índices de acidez e saponificação, teor de umidade, densidade e viscosidade, bem como a composição de ácidos graxos livres presentes no mesmo. Os resultados obtidos revelaram que a oleaginosa apresentou elevada concentração de ácido oleico (~76%) e índice de acidez baixo (0,89-1,57 Kg KOH/mg) mostrando-se um óleo favorável para produção de biocombustíveis

ABSTRACT: The Moringa oleifera Lamarck is a woody plant that grows quickly and adapts well to poor soil conditions, requiring no special care. Being an inedible raw material, with high oil content, has been considered a promising raw material to production biodiesel. This work aimed to study the conventional extraction processes (Soxhlet and press) and unconventional (ultrasound) in order to improve the methods to obtain the largest amount of oil, with physicochemical characteristics ideal to biodiesel production. The moringa seed from the Experimental Farm of UEM was first physical and chemical characterized. The physical characterization was performed by determining the roundness, bulk density and angle of repose. The chemical characterization followed the methodology proposed by the Official Methods of Analysis (AOAC, 2000), in which it was determined the moisture content, ash, lipids, protein, fiber gravel and total carbohydrates. The seed had a high oil content (36.28 %) and protein (33.03 %) and low humidity (7.11 %). Next, were studied the drying process of Moringa seeds at temperatures of 40, 50, 60, 70 and 80°C with constant air speed of 1.5 m/s. The rise in temperature increased the rate of drying and the effective diffusivity, which ranged from 0.79x10-10 to 2.14x10-10 m/s² and the activation energy was 24.33 kJ/mol. The best fit to drying temperature of 40°C was the Logarithmic model and temperatures of 50, 60, 70 and 80°C was the diffusion approach. It was examined whether the drying process influenced the seed moringa oil extraction, when compared to the seed in nature. To the Soxhlet extraction the seeds in nature had a higher oil content compared to seeds to dry. In contrast, for extraction by ultrasound and press, both dry seeds as seeds in natura showed oil levels statistically equal. To the Soxhlet extraction was assessed the influence of the solvent (acetone, ethanol, petroleum ether, isopropanol and hexane) and extraction time (2, 4, 6 and 8 h) obtained in oil content, and the hexane solvent presented greater selectivity and showed the highest oil content (47.05 %). The pressing extraction was evaluated by the influence of pressure (8, 11 and 14 ton/cm²) and time such that the higher oil content (25.60 %) was obtained for 14 ton/cm² and 4 hours of extraction. To the extraction was carried out with ultrasound 2³ DCCR experimental design for the solvents hexane, petroleum ether and acetone, were evaluated for the extraction temperature parameters (25, 35 and 45°C), residence time (30, 45 and 60 min) and seed mixture ratio: solvent (1:6, 1:8 and 1:10). The hexane solvent showed the most selectivity, such that obtained extracted oil 39.02 %, using a temperature of 25°C, time 60 min and mixture ratio of 1:10. Finally, the characterization of the oil was determined by saponification and acid values, moisture content, density and viscosity, and the composition of free fatty acids present therein. The results revealed that the crop showed high concentration of oleic acid (~ 76 %) and low acid value (0.89 to 1.57 kg KOH/mg) showing a favorable oil for biofuel production