Influência do teor de umidade, temperatura e tempo sobre os ácidos graxos livres no óleo de palma bruto armazenado

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 9846 (2022) Citar este artigo

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Conseqüente à importância do óleo de palma bruto (CPO) para as indústrias globais de processamento de alimentos e à necessidade de garantia de qualidade do CPO. Foi desenvolvido um modelo cinético que descreve alterações de ácidos graxos livres (AGL) em CPO armazenado industrialmente. O CPO FFA é um indicador bem conhecido da deterioração do CPO. O efeito do teor de umidade inicial, temperatura de armazenamento e tempo no CPO FFA foi investigado neste trabalho. Especificamente, modelos estatísticos de multi-regressão para mudanças no AGL e no teor de umidade (MC) foram desenvolvidos com valor P <0,05 ou cerca de intervalo de confiança de 95%. Verificou-se que o CPO FFA aumenta com o aumento do teor de umidade, temperatura e tempo em seu termo linear e em relação às diminuições em seu termo quadrático e interação entre teor de umidade e temperatura. O CPO MC também diminuiu com o aumento da temperatura e do tempo e aumenta no termo quadrático da temperatura. Embora enquanto o modelo para CPO FFA, baseado no teste F de Fisher: \({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(6.80)<{\mathrm{F}}_{95\mathrm{\ %}}(19,30)\), não apresentou falta de ajuste; o do CPO MC mostrou falta de ajuste, \({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(13.67)\nmenos {\mathrm{F}}_{95\mathrm{\%}} (4.39)\). Além disso, com base na inferência do modelo estatístico, também foram desenvolvidos seus modelos cinéticos. Enquanto a cinética CPO FFA, considerada um modelo cinético de meia ordem, e seus outros modelos auxiliares apresentaram um ajuste muito bom (R2 {0,9933–0,8614} e RMSE {0,0020–3,6716}); o do CPO MC foi um modelo cinético de primeira ordem mal ajustado (R2 {0,9885–0,3935} e RMSE {0,0605–17,8501}).

O óleo de palma, o óleo vegetal mais produzido no mundo1, é normalmente utilizado na sua forma bruta ou refinada na indústria de transformação alimentar. Contribui significativamente para o produto interno bruto (PIB) da Indonésia, Malásia, Guatemala, Nigéria e Brasil2. Comercialmente, o óleo de palma bruto (CPO) é normalmente produzido em grandes quantidades por extração úmida (ou seja, melhorada com água) de seus frutos, extraídos de cachos de frutas frescas (FFB)3. A título de ilustração, a empresa de óleo de palma Okomu processa 60 toneladas de FFB/hora (ou seja, aproximadamente 13,2 toneladas de CPO por hora, para uma extração4 eficiente de 22% através deste método5. Esta produção em grande escala é essencial para responder à procura de CPO. Além disso, para também lidar com a variação sazonal da colheita de FFB, o CPO produzido é armazenado em tanques de teto fixo6 com extrator de umidade instalado, dentro de uma temperatura moderada para manter a viscosidade razoavelmente baixa 7. Normalmente o CPO é alimentado da linha de produção a aproximadamente 90 ℃ para o armazenamento. tanque, é resfriado naturalmente e mantido entre 35–55°C por um trocador de calor. As condições do processo de extração úmida (ou seja, ~90–140°C e teor de umidade (MC) >> 3%8) e temperatura de armazenamento facilitam um aumento no Ácido graxo livre CPO (FFA), devido à hidrólise de várias moléculas de triglicerídeos, diglicerídeos e monoglicerídeos.Essas moléculas são construídas com gliceróis ligados a cerca de 50% de ácido graxo saturado (principalmente ~ 44% de ácido palmítico e 5% de ácido esteárico), 40% ácidos graxos monoinsaturados (principalmente ácido oleico) e 10% de ácidos graxos poliinsaturados (ácidos linoléicos)9. A hidrólise dessas moléculas de triglicerídeos contribui em diferentes porções para o aumento de AGL10. No entanto, baixo valor de AGL (2–5%), entre outros padrões (como teor de umidade e impurezas (0,15–0,30%), índice de branqueabilidade (2,1–2,8), cor (laranja-vermelho), etc.8,11, 12,13,14) é um importante padrão de garantia de qualidade para vendas globais de CPO. Geralmente AGL, umidade e teor de impurezas são indicadores dos outros padrões15. Portanto, para evitar a deterioração do CPO além do valor FFA padrão, o CPO armazenado é continuamente seco com o extrator de névoa e vendido rapidamente.

Foi relatado que a formação de AGL é influenciada pela CM e pela temperatura do óleo vegetal e lipídios armazenados . Zhang et al.10 relataram que à medida que a temperatura aumenta, a porcentagem de degradação dos constituintes de triglicerídeos CPO em AGL é tal que o triglicerídeo com ácido linoléico > esteárico > oleico > ácido palmítico. Embora deva ser observado que existem mais triglicerídeos com cadeias palmíticas do que outros constituintes de triglicerídeos e, como tal, o ácido palmítico influencia significativamente o CPO FFA. Almeida et al.17 e Taluri et al.18 também relataram que a temperatura de armazenamento influenciou os AGL do CPO e do azeite, respectivamente. Além disso, Lin et al.19 relataram um modelo cinético para a formação de AGL em lipídios extraídos de amêndoas armazenadas, levando em consideração a influência da umidade relativa e da temperatura. Embora tenha destacado na literatura que o CM e a temperatura do óleo vegetal armazenado aumentam o valor de AGL, não há, no entanto, relatos sobre um modelo cinético para prever alterações de AGL no CPO com base nesses dois fatores de armazenamento destacados. Este modelo, quando desenvolvido, facilitaria a simulação, monitoramento e controle de FFA em CPO armazenado industrialmente. A dinâmica dos AGL no óleo vegetal pode ser investigada através dos reagentes (isto é, reação das moléculas de glicerídeo e água), Eq. (1)20,21,22,23,24. No entanto, as medições nesta abordagem requerem a análise simultânea de glicerídeos, água e AGLs, utilizando equipamentos caros e complexos, como Cromatografia Gasosa, Cromatografia Líquida e HPLC25,26,27. Portanto, uma abordagem simplificada baseada no produto (ou seja, mudança no CPO FFA, \(\mathrm{\%}\Delta \mathrm{FFA}\) via método de titulação), Eq. (2) é considerado neste trabalho. Além disso, a abordagem de desenvolvimento de modelo para a Eq. (1) é sugestivo de ser mais complexo que a Eq. (2), pois pode constituir múltiplas subequações do processo de hidrólise20, e como tal mais variáveis. Onde, \({\mathrm{r}}_{\mathrm{FFA}}\) é a cinética da reação, \({\mathrm{y}}_{\mathrm{FFA}}=\mathrm{\%} \Delta \mathrm{FFA}\), \(\mathrm{k}\) é a constante de reação, \(\mathrm{n}\) é a ordem da reação, \(\mathrm{i}\) é o específico molécula de glicerídeo considerada, \({\mathrm{x}}_{\mathrm{gly},\mathrm{i}}\) e \({\mathrm{x}}_{\mathrm{water}}\) são as composições de glicerídeos e água no CPO.