Óxido de magnésio como catalisador da reação de poliesterificação da sacarose.

Sílvia Simone dos Santos de Morais (PG), Maria Helena da Silva Bentes (PQ), Geraldo Narciso da Rocha Filho (PQ)

Universidade Federal do Pará/Centro de Ciências Exatas e Naturais/Departamento de Química – Rua Augusto Corrêa, 1 –Bairro Guamá – CEP 66075010 – Belém-Pará.

palavras chaves: óxido de magnésio, poliéster de sacarose, catálise.


INTRODUÇÃO

Em resposta à exigência do consumidor de alimentos com baixa ou nenhuma caloria, tem sido pesquisado o desenvolvimento de substitutos de gorduras, os quais contêm os ácidos graxos encontrados em óleos e gorduras convencionais, e propriedades físicas e organolépticas similares, no entanto contribuem com pouca ou nenhuma caloria na dieta alimentar[1].

Com o objetivo de apresentar produtos com boa aceitação degustativa e garantir baixas calorias, a indústria alimentícia tem introduzido o uso de poliésteres de sacarose (PES) para atender àquele tipo de consumidor.

A indústria farmacêutica também tem manifestado grande interesse por esses poliésteres devido à sua potencial aplicação como redutor do mau colesterol. Volpenhein [2] faz referência a formulações farmacêuticas para inibir a absorção de colesterol, com dosagem única e eficaz de certa quantidade de poliésteres de poliois, bem como a um método para o tratamento de hipercolesterolemia usando esses poliésteres. Além disso, PES têm sido testados na remoção de toxinas halogenadas do corpo e no tratamento de pedras nos rins.

Os catalisadores mais usados para a síntese de poliésteres de carboidratos incluem metais alcalinos, metais alcalino-terrosos, ligas de dois ou mais metais, bem como alcóxidos, hidretos, carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos desses metais.

O MgO com alta área específica tem sido aplicado como catalisador em processos de química fina, como por exemplo, para a produção de emulsificantes alimentícios. Oferece grandes vantagens sobre os tradicionalmente utilizados, pelo fato, dentre outros, de ser fácil separá-lo do produto final e não favorecer a formação de subprodutos [3].


OBJETIVOS

O objetivo deste trabalho foi estudar a síntese de poliésteres de sacarose e testar o MgO como catalisador na transesterificação da sacarose. Nesta etapa, consolidada a fase de seleção do melhor método usando os catalisadores tradicionais partiu-se para a execução de testes catalíticos com MgO usando o palmitato de metila como reagente graxo, obtido da esterificação do ácido palmítico da hidrólise da gordura das sementes de bacuri (Platonia insignis).


MÉTODOS

A síntese e purificação do octapalmitato de sacarose foram realizadas com base no método descrito por Shieh et al. [4] com algumas modificações. Em uma síntese típica, 0,28g de hidróxido potássio dissolvido em 5,7mL de metanol e 10g de palmitato de metila (3,69mmol) foram misturados em um balão de fundo redondo de 125mL, então agitou-se à temperatura ambiente por 30min. depois foram adicionados 1g de sacarose (2,9 mmol) e 0,16g de óxido de magnésio. Submetidos à baixa pressão para formar uma fase homogênea entre a sacarose e o palmitato de metila na presença de um catalisador alcalino. O vácuo intermitente é permitido enquanto há formação de espuma, de modo a evitar a sua projeção, o vácuo completo foi aplicado para garantir a ausência de oxigênio e a retirada do metanol. A mistura foi aquecida à temperatura de 144C. Nesta temperatura o produto bruto é uma massa graxa de cor marrom escura. Ao final de 5,5horas a mistura foi resfriada a 80C e adicionado 0,1mL de ácido acético concentrado. Em seguida foi lavada com 100mL de água a 70C, e 30mL de etanol 95% a 80C.


RESULTADOS

A reação de sacarose com ésteres metílicos resulta em uma mistura de grande complexidade, que inclui ésteres de sacarose contendo de 1 – 8 grupos acila além do éster metílico remanescente.

O produto reacional anterior à lavagem com metanol contêm traços de palmitato de metila que não reagiu. Os valores de RF (1,00 e 0,59) nas ánálise por CCD de PES sintetizados foram similares àqueles encontrados por Rizzi & Taylor [5], indicando que o nosso produto contém 7 ou 8 grupos acila. As evidências nos espectros de RMN e IV garantem o sucesso da síntese de PES, usando MgO como catalisador.

A confirmação estrutural foi obtida através de análises de espectrometria no infravermelho e RMN de 13C , 1H e DEPT. Análises físicas como ponto de fusão (49,5-51,2C) e análise térmica diferencial completam a caracterização do produto.


CONCLUSÕES

Não foi identificado, na literatura especializada, nenhum outro trabalho utilizando o MgO como catalisador para obtenção de ésteres de sacarose.

MgO mostrou-se ativo nas reações de poliesterificação da sacarose, com rendimento médio de 50% referente ao octapalmitato de sacarose.


BIBLIOGRAFIA

[1]Akoh, C. C. Lipid-base fat substitutes. Critical reviews in food science and nutrition. 35:405, 1995.

[2]Volpenhein, R. A. Synthesis of higher polyol fatty acid polyesters using carbonate catalysts. U. S. Patent 4,517,360. 1985.

[3]Corma, A. et al. Catalysts for the Production of Fine Chemicals. J. Catal. 173: 315, 1998.

[4]Shieh, C. J., Akoh, C. C., and Koehler, P. E. Optimization of sucrose Polyester Synthesis Using Response Surface Methodology. J. Food. Sci. 61:97-100, 1996.

[5]Rizzi, G. P. and Taylor, H. M. A solvent-free synthesis of sucrose polyesters. J. Am. Oil chem. Soc. 55:398, 1978.

CAPES

INFLUÊNCIA DAS VARIÁVEIS DE PROCESSO SOBRE A ÁREA E A POROSIDADE DO MgO.

Sílvia Simone dos Santos de Morais (PG), José Roberto Zamian (PQ), Geraldo Narciso da Rocha Filho (PQ)

Universidade Federal do Pará/Centro de Ciências Exatas e Naturais/Departamento de Química – Rua Augusto Corrêa, 1 –Bairro Guamá – CEP 66075010 – Belém-Pará.

palavras chaves: óxido de magnésio, planejamento fatorial, catálise.


INTRODUÇÃO

Recentes estudos têm enfocado a diversidade de aplicação do óxido de magnésio como catalisador em processos tecnológicos. São enumeradas grandes vantagens no uso do óxido de magnésio na obtenção de mono e diglicerídeos à partir de óleos ou gorduras vegetais e animais [1].

O MgO com alta área específica tem sido aplicado como catalisador em processos de química fina, como por exemplo, para a produção de emulsificantes alimentícios. Oferece grandes vantagens sobre os tradicionalmente utilizados, pelo fato, dentre outros, de ser fácil separá-lo do produto final e não favorecer a formação de subprodutos [1].

Vários métodos para a obtenção do MgO têm sido aplicados. Alguns dos métodos publicados incluem etapas de pré-tratamento sob vácuo para se obter a superfície do catalisador altamente alcalina [2].

A literatura especializada descreve a síntese do MgO a partir de diversos precursores, mais freqüentemente: Mg(OH)2 e Mg5(OH)2(CO3)4. Corma et al.[1] sugerem a preparação do óxido de magnésio, com alta área específica, pelo tratamento térmico a elevadas temperaturas do oxalato de magnésio.

OBJETIVOS

Apresentar dados quanto ao efeito provocado pela temperatura de calcinação, pela velocidade de aquecimento e pelo tempo de permanência no patamar sobre as características físicas do óxido de magnésio, utilizando a estatística do planejamento multivariado bem como os Métodos da Superfície de Resposta .

Encontrar e controlar as condições adequadas para obter MgO com características específicas.

MÉTODOS

O óxido de magnésio teve como precursor o oxalato de magnésio. Os três parâmetros que foram avaliados foram: temperatura final de calcinação; velocidade de aquecimento e tempo de permanência no patamar.

Para obtenção do óxido de magnésio, o oxalato foi calcinado no forno MARKARI–40000, sob ar, nas condições experimentais apresentadas na TABELA 1.

TABELA 1: NÍVEIS CODIFICADOS PARA AS VARIÁVEIS INDEPENDENTES.

Níveis codificadosVariáveis+10-1T(C) [X1]600550500V (C/min) [X2]42,51t (min) [X3]18012060RESULTADOS

TABELA 2: RESPOSTAS DOS ENSAIOS. (experimentos em duplicata)

Calcinação (ordem de realização)X1X2X3Área específica (m2/g)Volume de poro (cc/g)Diâmetro de poro (Å)1(7)-1-1-1213,4/192,10,8/0,8148,8/166,42(4)+1-1-1117,1/137,80,7/0,8244,3/229,73(1)-1+1-1221,1/209,30,8/0,8146,8/150,24(3)+1+1-1150,1/141,80,7/0,7187,1/183,95(2)-1-1+1157,6/172,80,7/0,7190,8/168,66(6)+1-1+199,3/101,10,7/0,7262,8/278,97(8)-1+1+1171,/179,60,6/0,7146,8/163,38(5)+1+1+1103,8/99,30,6/0,6222,2/249,79(10)000169,5/177,60,7/0,7159,7/149,210(9)000200,8/204,50,7/0,7147,4/138,7A partir dos resultados obtidos da tabela da análise de variância (ANOVA) - através do valor P, com nível de confiança de 90%, pode-se verificar as variáveis independentes que apresentaram influência no processo:

Área específica: X1- temperatura final e X3- tempo de permanência no patamar.

Volume de poro: X1- temperatura final; X2- velocidade de aquecimento; X3- tempo de permanência no patamar.

Diâmetro de poro: X1- temperatura final; X2- velocidade de aquecimento; X3- tempo de permanência no patamar; as interações de 2a ordem: X1X2- temperatura*velocidade e X1X3- temperatura*tempo.

Assim, observa-se que os valores de correlação referentes aos graus de liberdade são maiores que 79%, resultando numa grande confiabilidade nos resultados referentes a essas variáveis. Isso pode ser confirmado pelos dados da tabela da estimativa dos efeitos [3].

CONCLUSÕES

Verifica-se então que os efeitos são realmente significativos, e que nenhuma das variáveis independentes podem ser eliminada do processo em estudo.

O estudo estatístico conseguiu indicar a direção dos próximos experimentos a serem realizados, visando à otimização do processo de obtenção de óxido de magnésio com propriedades controladas.

Para as variáveis de resposta ÁREA e DIÂMETRO DE PORO os valores máximos foram encontrados trabalhando nas imediações dos pontos 3 e 6, respectivamente.

BIBLIOGRAFIA

[1] Corma, A. et al. Catalysts for the Production of Fine Chemicals. J. Catal. 173: 315, 1998.

[2] Aramendía, M. A. et al. Synthesis and Characterization of Various MgO and Related Systems. J. Mater. Chem. 6:1943, 1996.

[3] Box, G. E. P., Hunter, W. G. & Hunter, J. S. Statistic for experiments (An introduction to design, data analysis, and model building), John Wiley & Sons 1978.

CAPES