BR102016012703A2

BR102016012703A2 - Analysis device for edible vegetable oils for determination of quality and destination

Info

Publication number: BR102016012703A2
Application number: BR102016012703-3A
Authority: BR
Inventors: Luiz Stevan Junior Sérgio; Ricardo Galvão José; Paiter Leandro
Original assignee: Universidade Tecnologica Federal Do Parana
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-12-19
Also published as: BR102016012703B1

Abstract

dispositivo de qualificação de óleos vegetais implementado eletronicamente que controla a temperatura da amostra e através de um sensor capacitivo e por meio da constante dielétrica de óleos vegetais alimentares, correlaciona as suas características físico-químicas alteradas (em especial o índice de acidez) em função do seu uso contínuo sob condições de aquecimento, como frituras. as recomendações da agência nacional de vigilância sanitária (anvisa) são as bases para a correlação e indicação da destinação.

Description

DISPOSITIVO DE ANÁLISE DE ÓLEOS VEGETAIS COMESTÍVEIS PARA DETERMINAÇÃO DA QUALIDADE E DESTINAÇÃO

Campo da Invenção [01] A presente invenção refere-se a um sensor capaz de correlacionar determinadas características físico-químicas de óleos vegetais com uma única grandeza elétrica (constante dielétrica) de modo a indicar as características gerais de um óleo vegetal após a aplicação de ciclos de temperatura e sua técnica/condições de utilização (em função do controle de temperatura da amostra para realização da medição).

Fundamentos da Invenção e Estado da Técnica [02] A análise para determinação da qualidade de óleos vegetais comestíveis se faz necessária em diferentes cenários. O primeiro, para analisar a pureza de um óleo virgem, como óleo de girassol ou canola, verificando se ele é puro ou se há outro óleo vegetal misturado. O segundo cenário está relacionado com a qualidade de óleos vegetais durante a sua utilização, por exemplo, com relação aos aquecimentos em restaurantes, onde um limite de utilização é determinado em função das recomendações dos órgãos de fiscalização. No Brasil, a ANVISA- Agência Nacional de Vigilância Sanitária recomenda desde 2003 que um óleo de fritura pode ser consumido desde que a quantidade de ácidos graxos livres não seja superior a 0,9%; o teor de compostos polares não seja maior que 25%; e, os valores de ácido linolênico do óleo de fritura não ultrapassem o limite de 2% (Osawa et al, 2010). O terceiro panorama é com relação à destinação de óleos vegetais residuais. Na reciclagem, o óleo residual pode ser utilizado como matéria prima para a obtenção de biodiesel, tintas, sabão, massa de vidraceiro, entre outros, dependendo basicamente da qualidade do óleo residual.

[03] A qualidade do óleo residual é determinada por meio de um conjunto de parâmetros físico-químicos como índice de acidez, índice de iodo, índice de refração, viscosidade, entre outros. Desta forma, analisar a qualidade de um óleo envolve custo de análise, custo com o transporte da amostra e tempo de análise, o que impacta no custo do processo de reciclagem, quando for esse o destino e inviabiliza a análise in loco no caso de restaurantes ou de coletores de óleo vegetal utilizado.

[04] Segundo Bernard Friedman, com a patente Method of treating fryer cooking oil US 5200224 A; Thomas H. Bivens, com a patente Treating cooking oil while frying food US 5709899 A; Bernard Friedman, com a patente Fryer oil treatment composition and method US 4330564 A; Jed C. Seybold, com a patente Method of frying oil treatment using an alumina and amorphous sílica composition CA 2051660 C e Willard S. Clewell, Jr. e Bernard Friedman, com a patente Treatment of cooking oü US 3947602 A, as invenções apresentadas nesses pedidos de patente referem-se a métodos de filtragem baseados na remoção de certas impurezas a partir de filtros ou a adição de certos líquidos orgânicos, portanto, toda avaliação do estado do óleo é realizada através de análises laboratoriais físico-químicas, e o índice de acidez é um dos principais parâmetros avaliados.

[05] Gauri S. Mittal, Satheesh Paul, Gordon L. Hayward, com a patente Method and apparatus for measuring quality offrying/cooking oil/fat US 5818731 A definiram um método e aparelho para a medição da qualidade de fritura em óleo in situ. O aparelho sensor de qualidade do óleo utiliza monitorização simultânea da alteração da capacitância e transmissão óptica do óleo na gama de temperaturas para cozinhar ou fritar. O sensor monitoriza a degradação química, bem como a aceitação sensorial do azeite. Uma elevada área de superfície de placa paralela é utilizada para medir a capacitância para fornecer uma medida confiável da concentração total de materiais polares na elevada região polar. Um laser de diodo operando a um comprimento de onda de 675 nm e um fotodetector são usados para medir a transmitância do óleo in situ com um microprocessador para processar os dados de transmitância e de capacitância. O sensor é programado para indicar quando o óleo deve ser substituído. Esta técnica correlaciona os materiais polares totais (MPT) como concentração polar, capacitância e transmitância óptica, o que se diferencia da técnica aqui apresentada por ser mais complexa, com muito mais peças e consequentemente condições para o seu reuso (limpeza).

[06] Segundo Mike Muhl, Juergen Hall, Markus Langenbacher, com a patente Method for testing a frying oil tester US 8287182 B2, a aplicação refere-se a um dispositivo de medição que verifica uma variável dependente da temperatura de um material, como a constante dielétrica (permissividade) de um material orgânico. Este parâmetro apresenta-se como uma função da idade do objeto de estudo e da temperatura. São necessárias pelo menos duas medições em temperaturas diferentes para haver a correlação da constate dielétrica com o estado da amostra, através de artifícios matemáticos. Esta patente relaciona a possibilidade de autocalibração em função da avaliação da amostra ao longo da análise correlacionando a dependência do material com a temperatura e utilizando funções matemáticas para sua correlação. Diferente do proposto neste documento, que correlaciona a constante dielétrica (a qual já foi parametrizada em laboratório com o índice de acidez) ao estado atual de uma amostra de óleo quando ela atinge uma temperatura específica, necessitando realizar somente uma correlação.

[07] Martin Behle, Jan Claesson e Janice Μ. K. Jaferian, na patente Oil quality sensor and adaptar for deep fryers US 8497691 B2 definem um sistema para medir o estado de degradação do óleo ou gordura através de um vaso em uma fritadeira. Há uma bomba de recirculação de óleo de cozinha e um sensor disposto que mede uma propriedade elétrica do óleo de cozinha. Durante a utilização, o óleo de fritura é degradado e perde a sua capacidade de cocção. Especificamente, a degradação é causada por oxidação, pois a temperatura aumenta a água liberada por hidrólise. As impurezas que são geradas durante o processo de fritura são chamadas de MPT.. Esses compostos são criados durante o processo de fritura como triglicerídeos ácidos graxos livres e resíduos da molécula de lipídio. Essas substâncias são caracterizadas por um aumento da polaridade e constante dielétrica em comparação com os originais triglicéridos do óleo. Assim, um aumento na medição da capacitância do óleo de cozinha é indicativo de um aumento do nível de impurezas. A presente invenção analisa a qualidade do óleo vegetal através dos compostos polares totais, analisando com um sensor quando o mesmo deve ser filtrado e posteriormente substituído.

[08] Diferentes estudos e patentes apontam para a caracterização da qualidade do óleo virgem e do óleo residual. Entretanto, sua grande maioria indica diferentes metodologias baseados em conjuntos de ensaios físico-químicos e, consequentemente, a necessidade de um laboratório especializado para realização destes.

[09] Baseado nisso, esta patente refere-se à técnica de correlação entre as características físico-químicas e a constante dielétrica de amostras de óleo vegetais, baseada no aquecimento da amostra e parametrização da mesma em temperaturas específicas. Esta técnica é aplicada a um dispositivo sensor capacitivo desenvolvido e proposto para apontar rapidamente (em segundos) o nível qualitativo das alterações físico-químicas definitivas nestes óleos, como por exemplo quando o óleo atinge a sua saturação.

Descrição do problema técnico [010] As aplicações diretas da presente invenção são: (i) a determinação da qualidade de óleos vegetais comestíveis de fritura em restaurantes; (ii) avaliação do grau de pureza de óleos vegetais no que se refere à contaminação e/ou misturas entre diferentes óleos, (iii) determinação da qualidade do óleo vegetal residual de fritura para definir sua destinação em função da viabilidade da reciclagem do resíduo. Em todas as situações, é importante mencionar que o sensor permite análises locais com elevada velocidade de resposta e de baixo custo, eliminando a necessidade do transporte da amostra à laboratórios especializados para a realização de análises físico-químicas.

Descrição detalhada da Invenção e das figuras [011] A figura 1 ilustra a estrutura da invenção apresentada. Como o objetivo do dispositivo é qualificar diferentes tipos de óleos, em diferentes situações, utilizamos um recipiente (9) para armazenar uma amostra do óleo. No interior do recipiente (6) estão o sensor capacitivo (8), um sensor de temperatura da amostra (1) e um sistema de aquecimento (2). Ao lado, um circuito eletrônico de condicionamento de sinais e processamento dos dados baseado em um circuito microcontrolado (7) analisa os dados de temperatura enquanto a amostra de óleo é submetida ao aquecimento, pressionando o botão de início (3). Externamente à amostra, um sensor de temperatura ambiente (10) é utilizado para referenciar a calibração do equipamento. Quando a temperatura da amostra atingir um determinado valor (Ti°C) de temperatura, o controlador analisa os dados obtidos pelo sensor correlacionando a constante dielétrica obtida em diferentes situações para a amostra com a parametrização de valores previamente balisados/calibrados por análises físico-químicas realizadas em laboratório especializado (STEVAN Jr et al, 2015). Posteriormente os valores correlacionados são apresentados em um display de cristal líquido (4), através de valores ou de uma escala de intensidade (4). Quando o processo é finalizado, há uma indicação luminosa de sucesso (5).

[012] O diagrama de blocos apresentado na figura 2 ilustra o processo descrito acima, onde são indicados os sensores envolvidos, que fornecem sinais para o microcontrolador (circuito de controle e análise de dados) (7) que, através da sua IHM (interface homem-máquina) é incialmente ativado através do comando de início de processo (3) e posteriormente, informa o fim de análise (término do aquecimento, aquisição dos sinais e tratamento dos dados) (5) e apresenta os parâmetros obtidos (4).

[013] A figura 3 apresenta o fluxograma de operação do dispositivo, onde a amostra é primeiramente identificada e aquecida até uma determinada temperatura. Posteriormente, o sistema de controle avalia o sinal do sensor e correlaciona com os parâmetros ajustados (calibrados anteriormente). Após a avaliação, o sistema sinaliza que o enquadramento foi realizado, e utiliza da interface de apresentação de valores ou conceitos para apresentar informações ao usuário (4).

[014] A temperatura ideal para medições da constante dielétrica nos óleos vegetais comestíveis deve estar no intervalo específico de temperatura de 150° a 180°C, necessitando estar controlada e calibrada para que a constante dielétrica possa ser corretamente correlacionada com os parâmetros físico-químicos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Osawa, Cibele Cristina et ai. Avaliação dos óleos e gorduras de fritura de estabelecimentos comerciais da cidade de Campinas/SP. As boas práticas de fritura estão sendo atendidas? Alimentos e Nutrição, Araraquara 21.1 (2010): 47-56.

Friedman, Bernard. "Method of treating fryer cooking oil." U.S. Patent No. 5,200,224. 6 Apr. 1993.

Bivens, Thomas H. "Treating cooking oil while frying food." U.S. Patent No. 5,709,899. 20 Jan. 1998.

Clewell Jr, Willard S., and Bernard Friedman. "Treatment of cooking oil." U.S. Patent No. 3,947,602. 30 Mar. 1976.

Mittal, Gauri S., Satheesh Paul, and Gordon L. Hayward. "Method and apparatus for measuring quality of frying/cooking oil/fat." U.S. Patent No. 5,818,731. 6 Oct. 1998.

Muhl, Mike, Juergen Hall, and Markus Langenbacher. "Method for testing a frying oil tester." U.S. Patent No. 8,287,182. 16 Oct. 2012.

Behle, Martin, Jan Claesson, and Janice MK Jaferian. "Oil quality sensor and adapter for deep fryers." U.S. Patent No. 8,497,691.30 Jul. 2013.

Stevan, Sérgio Luiz et ai. Sensor and Methodology for Dielectric Analysis of Vegetal Oils Submitted to Thermal Stress. Sensors, 15.10 (2015): 26457-26477.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Dispositivo de análise de óleos vegetais comestíveis para determinação da qualidade e destinação, caracterizado por um sensor capacitivo (8) que mede a constante dielétrica da amostra;

2. Dispositivo de análise de óleos vegetais comestíveis para determinação da qualidade e destinação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ter um circuito de condicionamento de sinais (7) dos sensores de temperatura (1) e de capacitância (8), e um elemento microcontrolador (7);

3. Dispositivo de análise de óleos vegetais comestíveis para determinação da qualidade e destinação, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por ter um elemento de aquecimento da amostra (2), controlado por um circuito de condicionamento de sinais e um circuito microcontrolado (7) e responsável pelo aquecimento (preparação) da amostra até uma temperatura determinada;

4. Dispositivo de análise de óleos vegetais comestíveis para determinação da qualidade e destinação, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado por estabelecer uma correlação entre o estado físico-químico do óleo e a sua constante dielétrica, determinando a qualidade do mesmo.

5. Dispositivo de análise de óleos vegetais comestíveis para determinação da qualidade e destinação, de acordo com as reivindicações 1,2, 3 e 4 caracterizado pela portabilidade do dispositivo, permitindo que a análise seja realizada próximo ao ambiente onde as amostras se encontram, sem a necessidade de submetê-las às análises físico-químicas em laboratórios especializados.