BR102019024432A2 - Mistura de extrato alcoólico de cascas de bacuri e extrato alcoólico de folhas de alecrim como aditivo antioxidante do biodiesel e sua aplicação - Google Patents

Abstract

mistura de extrato alcoólico de cascas de bacuri e extrato alcoólico de folhas de alecrim como aditivo antioxidante do biodiesel e sua aplicação. a presente invenção objetiva o uso de uma mistura de 50% de extrato alcoólico de casca de bacuri com 50% de extrato alcoólico de alecrim para aumentar a estabilidade oxidativa do biodiesel, diminuindo a constante de velocidade da reação de oxidação. a aplicação do extrato de casca de bacuri e do extrato de alecrim após a secagem do álcool etílico proporcionou a diminuição da degradação oxidativa do biodiesel, conferindo um maior período de estocagem.

Description

MISTURA DE EXTRATO ALCOÓLICO DE CASCAS DE BACURI E EXTRATO ALCOÓLICO DE FOLHAS DE ALECRIM COMO ADITIVO ANTIOXIDANTE DO BIODIESEL E SUA APLICAÇÃO CAMPO DE INVENÇÃO

[001] A produção do biodiesel abrange uma gama de diferentes matérias primas incluindo óleos comestíveis e não comestíveis, óleos utilizados em frituras e gorduras de origem animal. As principais matérias primas para a produção desse biocombustível apresentam propriedades químicas indesejáveis, como uma susceptibilidade às reações de oxidação. O número de insaturações presentes na matéria-prima está diretamente relacionado com a estabilidade oxidativa do biodiesel, logo a adição do extrato com propriedades antioxidantes possui a função de retardar ou inibir a reação de oxidação do biodiesel.

[002] O biodiesel é um exemplo prático do emprego da biomassa para produção de energia, apresentando diversas vantagens sobre o diesel de petróleo como mínima toxidade, proveniente de fontes renováveis e biodegradável. Entretanto, as principais desvantagens do biodiesel estão associadas a maior viscosidade, redução da lubrificação do motor, baixa estabilidade oxidativa e o alto custo de purificação, logo, pesquisas recentes buscam minimizar esses pontos negativos para que esse biocombustível seja viável economicamente.

[003] A reação de oxidação de biodiesel é uma reação radicalar que se inicia e propaga a partir da formação de radicais livres, e a inserção de moléculas com propriedades antioxidantes fornece a desativação ou remoção dessas moléculas reativas e ocasiona um maior período de armazenamento desse biocombustível.

[004] Moléculas sintéticas com propriedades antioxidantes são empregadas para evitar a oxidação do biodiesel, sendo na maioria das vezes de difícil decomposição no meio ambiente e de custo elevado. Extratos de plantas como alecrim, orégano, sene, hibisco, tomilho, sálvia e amora possuem compostos fenólicos com propriedades antioxidantes e são biodegradáveis. O emprego de extratos com antioxidantes naturais é uma opção viável para diminuir a degradação oxidativa do biodiesel, sendo uma alternativa de baixa toxicidade e renovável.

[005] A mistura de 50% do extrato de alecrim com 50% do extrato de casca de bacuri quando adicionada ao biodiesel fornece um aumento da sua estabilidade, aumentando a resistência à oxidação e possibilitando um maior tempo de armazenamento. Os extratos alcoólicos de casca de bacuri e de folhas de alecrim são de fácil obtenção, manipulação e aplicação, não tóxicos e de baixo custo, atuando como antioxidantes naturais.

[006] O bacuri, Platonia insignis Mart., é uma espécie frutífera e madeireira, tem origem na Amazônia oriental brasileira, no estado do Pará e é encontrada em todos os estados da região norte do Brasil, no Mato Grosso, Maranhão e Piauí. O fruto de P. insignis pode ser consumido cru, como suco, sorvete ou geleia. No Brasil seu uso popular é resultado das suas diversas propriedades, tais como, vaso relaxante, atividade antiparasitária sem citotoxicidade para células de mamíferos, antioxidantes e anticonvulsivos, dentre outros. Outro fato que faz com que esta espécie esteja sendo cada vez mais estudada é a sua capacidade antioxidante, nas quais pesquisas fitoquímicas identificam grupos dos metabólitos especializados como de interesse relevante.

[007] O alecrim é muito utilizado como condimento na culinária e, segundo pesquisadores, o óleo de alecrim apresenta boa atividade antioxidante tendo em sua composição alguns compostos fenólicos como cineol, cânfora, alfa-pineno e monoterpenos. Estes compostos são responsáveis por retardar a oxidação do biodiesel, conferindo-lhe melhor estabilidade.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[008] Há a relação do uso do bacuri com produtos alimentícios, antimicrobianos e cosméticos. Há o uso do óleo de alecrim como antioxidante de óleos e gorduras. Existem várias patentes utilizando o extrato de alecrim, porém em nenhuma dessas patentes é adicionado o extrato alcóolico de folhas de alecrim ao biodiesel. Não há nenhuma patente com relação à mistura de 50% do extrato alcóolico de folhas de alecrim com 50% do extrato alcóolico de cascas de bacuri.

[009] A invenção BR 10 2017 001529 7 A2, intitulada "Fitoterápico antimicrobiano obtido a partir do extrato das folhas de platonia insignis (Bacuri)” compreende a obtenção de um fitoterápico antimicrobiano a partir do extrato das folhas de Platonia insignis em diferentes apresentações, tais como cápsula, solução, xarope, comprimidos, gel, aerossóis, colutório, creme, pó, pasta, pomada e pellet com ação microbicida contra diversas bactérias e fungos de interesse clínico para tratamento isolado ou associado de infecções fúngicas e bacterianas para uso humano.

[010] O pedido de depósito de patente BR 10 2016 023701 7 A2, com título "Processo para produção de manteiga de bacuri refinada e clarificada, manteiga de bacuri refinada e clarificada, e seus usos cosméticos, farmacêuticos e nutracêuticos”, trata de processo para produção de manteiga de Bacuri (Platonia insignis) refinada e clarificada, da manteiga de Bacuri em si refinada e clarificada, assim como de seus usos, especialmente como importante insumo químico para a produção de artigos de cosmética, farmacêutica e nutracêutica. O processo segundo a presente invenção compreende as etapas básicas de: (i) moagem das sementes, (ii) seleção granulométrica das sementes, (iii) tratamento térmico de decocção das sementes, (iv) secagem das sementes, (v) extração da manteiga das sementes, (vi) filtração da manteiga extraída, e (vii) refino da manteiga filtrado, (viii) adição de vitaminas e envasamento.

[011] A invenção BR 10 2014 021702 9 A2, intitulada "Produto cosmético para os lábios a base de manteiga de bacuri (platonia insignis)’’, descreve a introdução de um novo ingrediente na produção de formulações cosméticas labiais. Os batons e brilhos labiais são constituídos pelas misturas de vários óleos e ceras, dentre as quais, destaca-se a cera de abelha com alto valor comercial e empregada como promotor de consistência e emoliência. Portanto, a estratégia lançada tem como finalidade substituir esse ingrediente pela manteiga de bacuri, rica em ácidos graxos que podem promover umectância, consistência e boas propriedades de textura. Por ser um resíduo oriundo das sementes do fruto (Platonia insignis), a manteiga de bacuri tem baixo valor comercial e pode ser considerado um ingrediente ecologicamente correto, agregando valor às matérias-primas da região amazônica e com alto potencial como um componente funcional para a produção de batons.

[012] A patente PI 1101608-6, com título, "Formulações farmacêuticas à base de óleo das sementes de platonia insignis mart’, diz respeito ao uso do óleo das sementes de Platonia insignis Mart., planta conhecida popularmente como bacuri, pertencente à família Clusiaceae, como agente anti-protozoário. Mais especificamente, a presente invenção refere-se ao potencial leishmanicida do extrato hexânico das sementes de bacuri e do acilfloroglucinol poliprenilado garcinielliptone FC e a sua utilização na formulação de produto(s) para a prevenção e/ou tratamento de doenças causadas por protozoários, principalmente leishmania.

[013] A invenção BR 10 2013 029693 7 A2, com título "Extrato natural de alecrim (rosmarinus officinallis) antioxidante para óleos e gorduras vegetais”, trata sobre algumas espécies vegetais como o alecrim apresentam atividade antioxidante, que possuem uma grande variedade de aplicações em produtos para a inibição da degradação oxidativa. Por isso a presente invenção trata da obtenção e aplicação de extrato natural antioxidante liofilizado a base de alecrim, como antioxidante em óleos e gorduras vegetais, durante o armazenamento e conservação, bem como nos processos de processamento, aquecimento e utilização alimentar, visando à redução processos oxidativos que comprometem a utilização e aplicação destas matérias-primas.

[014] A patente CN106811245 (A), nominada "Natural antioxidant for biodiesel” apresenta as propriedades antioxidantes do gengibre e a aplicação ao biodiesel.

[015] A patente CN104560230 (A), com nome “Biodiesel additive”, refere-se a um aditivo de biodiesel, particularmente um método de fabricação de um aditivo de biodiesel. O método compreende as seguintes etapas: utilizar como matéria-prima o mesocarpo, pedúnculo, galho, folha, raiz e similares de citros, lixiviação com biodiesel ou solução mista biodiesel-anidro-etanol, realizando a diluição gradiente na solução extratora. Os resíduos de materiais utilizados como resíduos são reciclados para desenvolver o aditivo antioxidante biodiesel não tóxico natural de baixo preço.

[016] A invenção PI9714605 (A), intitulada “Processo para produzir um extrato antioxidante natural e ácido camósico”, descreve um novo processo para a produção do antioxidante natural ácido carnósico, mediante a extração do mesmo de folhas de alecrim com uma solução aquosa de um alquil álcool inferior, na presença de um acido solúvel em água. A extração do ácido carnósico é muito seletiva, isto é, muito poucos produtos químicos diferentes, tais como pró-oxidantes, são extraídos da planta. Além disso, são descritos um método para a estabilização do ácido extraído de decomposição e um método de preparar o ácido em alta concentração.

[017] A patente PI1101608 A8, nominada “Formulações farmacêuticas à base de óleo das sementes de Platonia insignis mart” diz respeito ao uso do óleo das sementes de Platonia insignis mart., planta conhecida popularmente como bacuri, pertencente à família clusiaceae, como agente anti-protozoário. mais especificamente, a presente invenção refere-se ao potencial leishmanicida do extrato hexânico das sementes de bacuri e do acilfloroglucinol poliprenilado garcinielliptone fc e a sua utilização na formulação de produto(s) para a prevenção e/ou tratamento de doenças causadas por protozoários, principalmente leishmania.

[018] A invenção CN106811245 (A), intitulada “Natural antioxidant for biodiesel” apresenta as propriedades antioxidantes do gengibre e a aplicação ao biodiesel.

[019] A patente CN101781589A, com título “Natural antioxidant and application thereof” refere-se a um antioxidante natural e aplicação do antioxidante natural para melhorar a estabilidade do armazenamento do biodiesel. O antioxidante natural adota uma ou a mistura de folhas de yacon, acer truncatum e casca de laranja como matéria-prima com extração etanólica. O antioxidante natural contém ácido fenólico e substâncias flavones.

[020] A patente US20100287823A1, intitulada "Methods, systems, and apparatus for obtaining biofuel from coffee and fuels produced therefrom” propõe um método para produzir biocombustível a partir de uma matéria-prima que inclui uma ou mais fontes de café, como grãos de café verde, grãos de café torrados inteiros, café moído ou grãos de café usados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[021] A presente invenção propõe a aplicação da mistura de 50% de extrato alcoólico de cascas de bacuri e 50% de extrato alcoólico de folhas de alecrim como aditivo antioxidante natural para o biodiesel (B100).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Extrato de casca de bacuri

[022] Foram retiradas as cascas do bacuri, sendo que as cascas foram colocadas na estufa a 40°C por 48 horas para secagem. Pesou-se 10 g de cada amostra desidratada e adicionou 250 mL de etanol absoluto misturando com auxílio de um bastão de vidro. Esta mistura foi mantida durante 48 h em repouso e o extrato foi submetido à filtração. Evaporou-se os filtrados com auxílio de uma chapa aquecedora a 40°C até a obtenção de um volume aproximadamente menor que 50 mL, onde foram transferidos para balões volumétricos de 50 mL e aferidos com etanol absoluto.

Extrato de alecrim

[023] Pesou-se 10 g de folhas desidratadas e adicionou 250 mL de etanol absoluto misturando com auxílio de um bastão de vidro. Esta mistura foi mantida durante 48 h em repouso e o extrato foi submetido à filtração. Evaporou-se os filtrados com auxílio de uma chapa aquecedora a 40 °C até a obtenção de um volume aproximadamente menor que 50 mL, onde foram transferidos para balões volumétricos de 50 mL e aferidos com etanol absoluto.

Determinação de compostos fenólicos totais

[024] A determinação dos compostos fenólicos totais foi feita no Laboratório de Quimiometria em Ciência Naturais (LQCN) por espectrometria UV-Vis no equipamento Thermo Scientific (modelo: Evolution 60), na faixa de 760 nm pelo método de Folin-Ciocalteu, utilizando a metodologia de Kumazawa et al. (2004), com adaptações referentes as concentrações dos extratos utilizados, concentração do reagente de Folin (0,2 N no presente trabalho) e para a solução de carbonato de sódio (7,5 % (m/m)).

[025] Para as leituras, foram realizadas diluições dos extratos antioxidantes. Os volumes utilizados foram determinados por estudos prévios nos quais buscou-se diluições que apresentassem valores de absorbância dentro dos limites da curva padrão. As diluições foram preparadas pela coleta dos volumes dos extratos alcoólicos e sua transferência para balões volumétricos de 50 mL os quais foram, posteriormente, aferidos com álcool etílico absoluto. Foi utilizada a diluição de 0,1 mL de extrato para 25 mL solução, correspondendo a um fator de diluição de 250 vezes. O preparo da curva padrão e das amostras para a leitura no espectrofotômetro foi realizado, adicionando ao um tubo de ensaio 0,5 mL de amostra e/ou padrão, mais 0,5 mL do reagente de Folin 0,2 N e 0,5 mL da solução de carbonato de sódio 7,5 %(m/m). Após a homogeneização, as amostras foram mantidas ao abrigo da luz durante uma hora.

[026] Logo, após, centrifugadas e realizadas as leituras de absorbância. A curva padrão foi obtida por meio de diluições de ácido gálico e os valores obtidos após a determinação foram expressos em miligramas equivalente de Ácido Gálico por grama de massa seca (mg EAG/gmassa seca).

Determinação da estabilidade oxidativa e período de indução

[027] Para realizar o teste de estabilidade oxidativa a mistura biodiesel/extrato, primeiramente, foi definida uma quantidade fixa de compostos fenólicos que deveriam ser adicionados. Foi utilizado um biodiesel comercial para as análises. No presente estudo a quantidade estabelecida foi de 2 mL da mistura de 50% de extrato de casca de bacuri e 50% de extrato de alecrim para 100 gramas de biodiesel. O volume do extrato alcoólico foi transferido para béqueres e levados para a estufa na temperatura de 50°C para a evaporação do álcool presente. O extrato, praticamente seco, foi retirado da estufa e após resfriamento foi adicionado 100 gramas de biodiesel. A mistura foi agitada por, aproximadamente, 10 minutos e, posteriormente, mantida em repouso ao abrigo da luz durante 12 horas. Por fim, para serem analisadas pelo equipamento Rancimat®, pesou-se aproximadamente 3 gramas de cada amostra e também da amostra controle para cada temperatura de estudo 110, 115, 120 e 125°C.

Parâmetros Cinéticos

[028] A partir dos dados obtidos da estabilidade oxidativa, nas diferentes temperaturas, foi possível determinar os valores das constantes de velocidade (k), utilizando o coeficiente angular (equação 1) da reta dos dados ajustados do tempo em horas versus o logaritmo natural da condutividade elétrica (Λ). A condutividade elétrica foi considerada até o ponto de inflexão para cada ensaio nas diferentes temperaturas, considerando uma cinética de primeira ordem.
ln Λ = ln Λ0 - kt Eq 1

Resultados e discussão

[029] Os parâmetros de conformidade do biodiesel utilizado encontravam-se dentro do estabelecido pela ANP com exceção da estabilidade oxidativa. Para inibir ou retardar o processo oxidativo do biodiesel foi utilizado extrato alcoólico de casca de bacuri com concentração de compostos fenólicos totais de 19,60 mg de EAG/gmassa seca, enquanto que a concentração de compostos fenólicos totais do extrato de folhas de alecrim foi de 19,29mg de EAG/gmassa seca. Foram misturados os extratos isentos de álcool nas amostras de biodiesel B100 na concentração de 2 % (m/v), valor este estabelecido por meio de ensaios preliminares levando em consideração a norma EN 14112:2003.

[030] Para avaliar a eficiência da mistura de extratos antioxidantes na proteção do biodiesel contra a reação de oxidação, foram realizados ensaios de estabilidade oxidativa utilizando as temperaturas de 110, 115, 120 e 125°C com mostra a Tabela 1.
Tabela 1. Estabilidade Oxidativa do biodiesel contendo o extrato de casca de bacuri e alecrim, e do controle nas temperaturas de 110, 115, 120 e 125°C.

[031] A Tabela 1 mostra que o biodiesel contendo a mistura de 50% de extrato de casca de bacuri e 50% do extrato de folhas de alecrim apresentou valor do período de indução (PI) maior que 8 horas na temperatura de 110 °C. A amostra controle nesta temperatura apresentou PI de 4,50 horas, valor abaixo do permitido pelas normativas Europeia e Brasileira. Isso demonstra que a adição de extratos com propriedades antioxidantes aumenta o período de indução do biodiesel.

[032] Pela Tabela 1 também é possível observar que a temperatura é um dos fatores que influencia a estabilidade oxidativa do biodiesel, já que com o seu aumento, os valores de estabilidade oxidativa decresceram.

[033] A partir dos valores de condutividade elétrica obtidos até o ponto de inflexão versus tempo (h) apresentado pelo equipamento Rancimat® após a realização dos ensaios, foi possível determinar os valores de k pela equação 1 para a reação de oxidação do biodiesel nas diferentes temperaturas estudadas. Essa determinação foi realizada considerando a reação como sendo de 1a ordem, onde k é dada pelo ajuste linear por meio do gráfico do logaritmo natural da condutividade elétrica versus o inverso da temperatura em Kelvin, na qual o coeficiente angular obtido é o k correspondente para cada ensaio.

[034] A Tabela 2 apresenta os valores da constante de velocidade, obtidos nas diferentes temperaturas para os ensaios realizados. É possível observar que a adição da mistura de 50 % do extrato de folhas de alecrim e 50% do extrato de cascas de bacuri fornece uma diminuição das constantes de velocidades da reação de oxidação do biodiesel.
Tabela 2. Constantes de velocidades para os ensaios nas diferentes temperaturas.

Claims (6)

1. MISTURA DE EXTRATO ALCOÓLICO DE CASCAS DE BACURI E EXTRATO ALCOÓLICO DE FOLHAS DE ALECRIM COMO ADITIVO ANTIOXIDANTE DO BIODIESEL E SUA APLICAÇÃO, caracterizada pela mistura e aplicação de 50% de extrato alcoólico de cascas de bacuri e 50% de extrato de folhas de alecrim no biodiesel (B100).
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela retirada das cascas do bacuri e folhas de alecrim, secagem à 40°C por 48 h, pesagem de 10 gramas de cada amostra desidratada separadamente, adição de mistura de 250 mL de etanol e filtração.
3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1 e 2, caracterizado pelo aquecimento à 40°C da mistura filtrada, diminuição do volume em aproximadamente 50 mL e mistura de etanol absoluto.
4. PROCESSO, caracterizado pela determinação dos compostos fenólicos totais, por espectrometria UV-Vis na faixa de 760 nm.
5. PROCESSO, caracterizado pela diluição de 0,1 mL de extrato para 25 mL solução, correspondendo a um fator de diluição de 250 vezes. O preparo da curva padrão e das amostras para a leitura no espectrofotômetro foi realizado, adicionando ao um tubo de ensaio 0,5 mL de amostra e/ou padrão, mais 0,5 mL do reagente de Folin 0,2 N e 0,5 mL da solução de carbonato de sódio 7,5 %(m/m).
6. PROCESSO, caracterizado por inibir ou retardar o processo oxidativo do biodiesel utilizando extrato alcoólico de casca de bacuri com concentração de compostos fenólicos totais de 19,60 mg de EAG/gmassa seca, e concentração de compostos fenólicos totais do extrato de folhas de alecrim de 19,29mg de EAG/gmassa seca.