Valorização de resíduos da indústria vinícola através de processos de extração por solventes

Abstract

A indústria vinícola é um setor de atividade muito importante em Portugal e no mundo, gerando elevadas quantidades de resíduos sólidos e líquidos. O bagaço de uva é um dos resíduos sólidos resultantes do processo de vinificação que é rico em compostos de valor acrescentado, os polifenóis. Estes compostos são uma classe de metabolitos produzidos pelas plantas, com elevado poder antioxidante, e com inúmeros benefícios biológicos, podendo ser utilizados na indústria alimentar ou farmacêutica. O objetivo deste trabalho consistiu na análise da possibilidade de valorização do bagaço de uva por processos de extração com solvente, de modo a recuperar os polifenóis. O resíduo foi caracterizado física e quimicamente e realizaram-se ensaios preliminares com cinco solventes, a diferentes tempos de operação, temperatura e pH para estudar o comportamento do sistema de extração. A extração de compostos fenólicos foi otimizada mediante um desenho de experiências (DoE), para a acetona e o etanol, variando a temperatura, o tempo de contacto, a concentração de solvente e a razão sólido-líquido (L/S). O resíduo estudado tem características muito semelhantes às reportadas na literatura. As condições ótimas de extração foram identificadas, correspondendo a um tempo de 1,5 h, concentração do solvente em 50 % (v/v) e razão L/S igual a 25 mL/g. Para o etanol, a temperatura de operação ótima foi de 60 ºC, o que permitiu uma recuperação de polifenóis de 40,4 mg GAE/ g TS. Para a acetona, a temperatura ótima correspondeu a 50 ºC, recuperando-se 54,6 mg GAE/ g TS. Este trabalho permitiu concluir que a extração é favorecida usando misturas de um solvente orgânico e água, geralmente, em proporções próximas de 50 % (v/v), pelo aumento da temperatura até um limite máximo de 60 / 70 ºC, pelo aumento do tempo de extração e por razões L/S entre 20 e 30 mL/g. Concluiu-se que dos solventes estudados, a acetona é o que permite recuperar maior quantidade de polifenóis, mesmo usando temperaturas mais baixas que nas extrações que o etanol.

The wine industry is a very important industrial sector in Portugal and in the world, producing high amounts of solid and liquid wastes. Grape pomace is one of the solid wastes produced during the wine making process and it is rich in polyphenols, which are valuable compounds. Polyphenols are a family of molecules commonly produced by plants, with high antioxidant capacity and several biological functions, which can be used in the food and pharmaceutical industries. The main objective of this work was the analysis of the valorization of grape marc through processes of extraction with solvents for recovering polyphenols. The residue was characterized in terms of the main physical and chemical parameters and preliminary assays were conducted with five different solvents, to understand the behavior of the extraction system as a function of time, temperature, and pH. The extraction of polyphenols was optimized using a design of experiments approach (DoE), based on the Central Composite Design. Ethanol and acetone were the solvents investigated. The operating variables considered were temperature, contact time, solvent concentration, and solid-liquid ratio (L/S). The characterization showed that the physico-chemical parameters of the residue are very similar to those reported in the literature. The optimal conditions to operate the extraction were identified as: contact time of 1,5 h, solvent concentration 50 % (v/v), and L/S ratio 25 mL/g for both solvents. For ethanol, the optimal temperature was 60 ºC, which led to a polyphenol recovery of 40,4 mg GAE/ g TS. For acetone, the optimal temperature was 50 ºC, with a polyphenol recovery of 54,6 mg GAE/ g TS. With this work, it was concluded that the extraction is improved with the use of a mixture of water and an organic solvent, with the proportion of the organic solvent rounding 50 %, with the increase of temperature up to a limit between 60 and 70 ºC, with the increase of the extraction time and with L/S ratios between 20 and 30 mL/g. Moreover, acetone was the best solvent with higher polyphenol recuperations, even using lower temperatures than those practiced with ethanol.