Produção de mono e diglicerídeos através da hidrólise catalítica do óleo de soja usando óxidos metálicos - Maciel, Samia Tássia Andrade (UFRJ, 2020)
[PT] A reação de hidrólise de triglicerídeos é amplamente conhecida na indústria por utilizar matérias-primas com alto índice de acidez e umidade para produzir ácidos graxos. O presente trabalho visou a obtenção de monoglicerídeos (MAG) e diglicerídeos (DAG) a partir da hidrólise parcial do óleo de soja na presença de catalisadores do tipo óxidos metálicos. A produção de mono e diglicerídeos são de grande interesse econômico devido à sua versatilidade e aplicabilidade, principalmente como emulsificantes, para as indústrias alimentícias, farmacêuticas e cosméticas. As reações de hidrólise do óleo de soja foram realizadas em reator Parr com capacidade de 300 mL em temperaturas entre 240 a 290 °C com 0 a 15 % m/m de catalisador (óxido de nióbio e fosfato de nióbio) num tempo reacional de 2 h. A quantificação dos ácidos graxos livres foi realizada por análise titulométrica e por HPLC. A caracterização dos catalisadores foi fundamental para compreensão dos resultados. Para as reações com fosfato e óxido de nióbio, foi convertido, aproximadamente, 100 % dos triglicerídeos. As reações de hidrólise a 270 °C com 9% de fosfato de nióbio apresentaram as maiores seletividades na formação de mono e diglicerídeos, obtendo 21,5 e 48,2 %, respectivamente, num tempo reacional de 10 min, com apenas 41 % de conversão dos triglicerídeos. Os resultados foram satisfatórios quando comparado aos rendimentos apresentados pelas rotas industriais via glicerólise e esterificação direta de glicerina com ácidos graxos, que requer um maior tempo de síntese, uso de solventes orgânicos e catalisadores homogêneos. O fosfato de nióbio pode ser reutilizado por até 4 ciclos sem perda significativa de atividade. A estimação de parâmetros confirmou o bom ajuste nas curvas cinéticas obtidas e apóiam a hipótese de que a hidrólise pode ser considerada uma reação pseudo-homogênea de primeira ordem.A reação simultânea de glicerólise e esterificação direta do óleo ácido de milho com glicerol bruto sugerida como reação complementar a esse estudo, promoveu a formação de DAG e MAG e também apresentou a flexibilidade do seu produto final ser direcionado para produção de biodiesel através da reação de transesterificação. Ambas as rotas tem potencial promissor e podem ser avaliadas como rotas alternativas, sustentáveis e de menor custo, para produção de DAG e MAG.[EN] The triglyceride hydrolysis reaction is widely known in the industry as it uses raw materials with high acid value and moisture content to produce fatty acids. However, the present project envisaged obtaining monoglycerides (MAG) and diglycerides (DAG) from the partial hydrolysis of soybean oil with subcritical water in the presence of metal oxides catalysts. The production of mono and diglycerides is of great economic interest due their versatility and applicability, mainly as emulsifiers, for food, pharmaceutical and cosmetic industries. The hydrolysis reaction of the soybean oil was carried out in a 300 mL Parr reactor at different temperatures, 240, 255, and 270 °C, with 3 % w/w catalyst (niobium oxide and niobium phosphate) during two hours, as reaction time. The quantification of free fatty acids was performed by titration analysis and identification by HPLC. The catalyst characterization was fundamental for understanding the results. The phosphate and niobium oxide reaction showed a triglyceeride conversion of approximately 100 %. The hydrolysis reactions at 270 °C with 9% niobium phosphate showed the highest selectivity in the formation of mono and diglycerides, obtaining 21.5 and 48.2 %, respectively, in a 10 min reaction time, with only 41% of conversion of triglycerides. The results obtained were promising when compared to the yields presented by the industrial routes, such as glycerolysis and direct esterification of glycerol with fatty acids. Industrial routes requires a longer analysis time, use of organic solvents and homogeneous catalysts. Niobium phosphate can be reused for up to 4 cycles without significant loss of activity. The parameter estimation confirmed the good fit in the obtained kinetic curves and support the hypothesis that hydrolysis can be considered a first order pseudohomogeneous reaction.The simultaneous of glycerolysis and direct esterification reaction of corn oil with crude glycerol suggested as a complementary reaction to this study, promoted the formation of DAG and MAG and also presented the flexibility of its final product to be directed to the production of biodiesel through the transesterification reaction. Both routes have promising potential and can be evaluated as alternative, sustainable and lower cost routes for the production of DAG and MAG.