ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA

Consulta

Integrantes: Byron Freire Fecha: 2010-07-01

Gabriela Echeverría

Nivel: Segundo Nivel B Asignatura: Química Orgánica II

1) TEMA

Métodos industriales de obtención de aceites comestibles.

2) OBJETIVO

Describir el procedimiento empleado en la extracción industrial de aceites comestibles, determinar procesos y aditivos químicos que son empleados.

3) MARCO TEÓRICO

3.1. OBTENCIÓN DE ACEITE DE SOYA

Las semillas de soya se someten a limpieza para retirar impurezas como tierra, tallos, partículas minerales. La soya limpia se pasa y se tritura para facilitar la separación de cascarilla, luego se somete a un proceso de acondicionamiento que consiste en calentar la semilla y humedecerla para facilitarla formación de láminas y extracción del aceite por solvente.

El aceite de soya contiene de 48 a 60% de ácido linoleico de 16 a 30% de ácido oléico y de 8 a 9% de ácido linolénico. Los ácidos grasos saturados están alrededor del 15%. En la refinación del aceite se obtiene lecitina y de la torta se obtiene proteínas “aisladas” y “concentradas”.

El contenido de aminoácidos esenciales en la soya es bueno. La metionina se encuentra presente en un nivel de 1,5% y es un aminoácido limitante. Pero un contenido de lisina de más del 6% hace las proteínas de soya ideales para su mezcla con cereales, los cuales carecen de éste aminoácido esencial. No solamente se adiciona lisina, sino que la soya suministra proteína extra, cuando se mezcla con trigo o maíz, tal como se muestra a continuación (Vega,):

3.2. OBTENCIÓN DE ACEITE DE OLIVA

3.2.1. PREPARACIÓN DE MATERIA PRIMA

a) Recepción

Deben llegar a la almazara por separado los frutos procedentes del vuelo y del suelo, por lo tanto es necesario disponer al menos de dos puntos distintos de descarga. En las zonas productoras donde hay mas de una variedad de aceituna, la recepción también se realiza de forma diferenciada.

b) Limpieza

Proceso basado en la utilización de una corriente de aire. El fruto pasa por una criba en la que se eliminan las impurezas más ligeras, como: hojas, tallos, etc.; y sin embargo no se eliminan otra serie de elementos: barro, piedras, hierros, etc. Es por tanto, fundamental realizar el proceso de lavado, cuando haya este tipo de suciedad.

c) Lavado

El medio fundamental que se utiliza es el agua, y se lleva a cabo por un mecanismo de agitación del agua con los frutos y dispositivos de separación entre ellos.En este proceso se debe evitar el lavado conjunto de frutos, es decir, lavar la aceituna procedente del árbol con la misma agua que la procedente del suelo, ya que ésta lleva más tierra e impurezas, que podrá dañar a la del vuelo.

d) Almacenamiento

Una vez limpio y pesado el fruto pasará a la zona de espera hasta el momento de la molturación. Para evitar que las aceitunas se alteren han de permanecer poco tiempo en espera. Lo aconsejable es molturarlas dentro de las 24 horas siguientes a su recepción.

Si la almazara tiene escasa capacidad de molturación, se atrojarán las aceitunas del suelo y las que se encuentren alteradas.

3.2.2. PRPARACIÓN DE LA PASTA

a) Molienda

La molienda tiene como fin la rotura de los tejidos donde se aloja la materia oleosa y debe realizarse con la mayor uniformidad posible. Esta operación se puede realizar con varios tipos de molinos: troncocónicos y cilíndricos.

b) Batido

El batido reúne las gotículas liquidas dispersas en la pasta molida, en fases continuas afines, con el fin de facilitar y aumentar la separación sólido-líquido en las siguientes operaciones de elaboración.

Para ello es necesario tener en cuenta una serie de factores: El material de la pared y paletas de la batidora debe ser de acero inoxidable, es necesario un control esmerado de temperatura , la Tª óptima es de 25-30º C en la masa final del batido, y la duración del batido, debe ser suficiente para conseguir el mayor porcentaje posible de aceite suelto.

3.2.3. SEPARACIÓN DE FASES

a) Extracción parcial

Es un proceso intermedio de separación sólido-líquido, en el cual se obtiene el aceite de máxima calidad, el rendimiento de éste oscila entre un 10-15% del aceite total.

Esta práctica se debe realizar si se quiere obtener una fracción de aceite de excelente calidad que se diferencie del obtenido por presión o centrifugación.

b) Prensado.

Ha sido tradicionalmente el método más utilizado para la separación de la fase líquida de la sólida. La pasta preparada se coloca en capas finas sobre los capachos, estos se colocan unos encima de otros y se someten al proceso de presión.

c) Centrifugación de pastas

Este sistema de separación sólido-líquido, está basado en el efecto clasificador que produce la fuerza centrífuga generada por un rotor que gira aproximadamente a 3.000 R.P.M., en los constituyentes de la masa de aceitunas batida.

3.2.4. SEPARACIÓN DE FASES LÍQUIDAS

a) Decantación

Método clásico de separación de aceite y alpechín, basado en la diferencia de densidad entre ambos, se realiza en una batería de recipientes comunicados entre si, con alimentación continua.

b) Centrifugación.

Basada también en la separación de las diferentes fases por diferencia de densidades, aumentando la gravedad con el centrifugado.

Decantación Centrifugación

3.2.5. ALMACENAMIENTO

El almacén o bodega es el lugar donde el aceite va a permanecer hasta su comercialización:

Las características que debe reunir una buena bodega son las siguientes:

Las paredes y techos deben ser aislantes de las temperaturas y no aportar olores extraños, debe disponer de un sistema de calefacción que no desprenda olores y mantenga una temperatura uniforme, alrededor de 15-18º C, que permita una maduración de los aceites, sin favorecer la oxidación. Poca luminosidad. Y fácilmente limpiable.

El material de construcción de los depósitos debe ser inerte. Entre los materiales que cumplen estos requisitos se encuentran: el azulejo vitrificado, el acero inoxidable, el poliéster-fibra de vidrio. En ningún caso el hierro ni cobre, ya que son catalizadores de la oxidación.

Los depósitos no deben tener en general un tamaño superior a 50 Tm. para poder realizar una diferenciación de calidades. Deben tener el fondo cónico para realizar un buen sangrado, ya que los aceites pasan a la bodega con cierta humedad e impurezas, estas precipitan, fermentan y aportan a los aceites olores y sabores anómalos.

3.3. OBTENCIÓN DE ACEITE DE GIRASOL

3.3.1. ACOPIO

A partir de la cosecha las semillas se envían a las instalaciones destinadas a su almacenamiento hasta el envío a las plantas procesadoras. Cualquiera sea el sistema o volumen de acopio utilizado, este debe asegurar que la semilla minimice su deterioro por

causas tales como humedad elevada, falta de aireación e impurezas, las que provocarían deterioro en la calidad y cantidad del aceite a obtener.

3.3.2. RECEPCIÓN Y ALMACENAMIENTO EN FÁBRICA

Las semillas que arriban a las plantas procesadoras de aceite son muestreadas antes de proceder a su descarga para evaluar su grado sanitario, presencia de insectos, mohos y/o curasemillas. Las cargas satisfactorias se descargan del vagón o del camión mientras se toman muestras para formar un conjunto representativo.

Sobre el mismo se hacen determinaciones para darle destino (silo, secadora) y hacer la liquidación de pago: impurezas, humedad y contenido de aceite. Si la humedad es superior a 14 % se la reduce mediante un secado con aire caliente en contracorriente. También se eliminan las impurezas por zarandeo.

Estas operaciones son fundamentales para mantener la calidad del aceite en la semilla durante todo el período que permanecerá en el silo, donde se mantienen controles para evitar elevaciones de temperatura. Hay sistemas que permiten mantener los granos en silos con atmósfera controlada.

3.3.3. ACONDICIONADO, DESCASCARADO, PRENSADO

Desde el almacenamiento la semilla se transporta hasta la planta de procesado donde se la acondiciona. Esto es limpiarla de impurezas (si no se lo hizo en la recepción) y secarla hasta alcanzar la humedad ideal para el descascarado, alrededor de 6%. Esta operación de separar la cáscara de la pepa se hace por impacto en un sistema de rodillos diseñados para ese fin. La cáscara debe desprenderse lo más grande posible, sin formar muchas astillas y la pepa debe permanecer entera o en grandes trozos.

La separación de los dos materiales se hace por zarandas y con aire a contracorriente. Normalmente se deja un porcentaje de cáscara para facilitar los procesos posteriores. En cambio la cantidad de pepita arrastrada en la fracción cáscara debe minimizarse. Es aceite que se pierde.

Para facilitar la extracción del aceite de las células que lo contienen las pepas se laminan y se tratan con vapor de agua durante un cierto tiempo en los equipos denominados cocinadores. El material acondicionado pasa por las prensas, tornillos sin fin que lo van arrastrando y comprimiendo para que el aceite fluya de la masa. El aceite obtenido se denomina Aceite Crudo de Prensa y el material que queda Torta o Expeller.

3.3.4. EXTRACCIÓN POR SOLVENTE

La torta es rica en aceite, contiene alrededor de 15%, y para obtenerlo se la acondiciona convenientemente antes de ingresar a los extractores. Allí mediante hexano caliente se extrae el aceite. Este solvente cumple con requisitos especiales en cuanto a su pureza y facilidad para su eliminación total en las etapas siguientes.

Hay variados diseños para los equipos extractores, donde la torta entra en contacto con el solvente por lavado en contracorriente o por inmersión. La mezcla solvente más aceite, llamada miscela, se envía a un equipo donde mediante vacío y temperatura se destila el solvente que condensa para ser usado nuevamente. Este Aceite Crudo de Extracción se envía a tanques donde se mezcla con el Aceite de Prensa constituyendo

lo que es el Aceite Crudo. Este producto se comercializa como tal y sus principales características son:

Acidez 0,7 –1.5 %

Color Lovibond, celda 3” Rojo 3 – 3,5

Sedimento 0.1 – 0,2 %

Humedad 0.1 – 0,15 %

Fósforo 100 – 200 ppm

Estos valores dependen de la tecnología de extracción, de la calidad del grano y de la época del año.

El residuo sólido resultante, también se desolventiza, se seca y se compacta en pequeños cilindros llamados “pellets”. Constituyen las Harinas Proteínicas que se destinan a las raciones balanceadas.

3.4. ACEITE DE GIRASOL REFINADO

El proceso de refinación comprende varias etapas. El orden y la tecnología delas mismas puede variar de acuerdo con las preferencias del industrial.

El aceite crudo contiene un conjunto desustancias que deben ser eliminadas para llegar a un aceite refinado de sabor, aroma, color y aspecto que satisfaga las necesidades del consumidor y cumpla con las normas bromatológicas.

3.4.1. DESCERADO

El aceite crudo se enfría hasta 5 – 8ºCcon agitación lenta, permaneciendo a esa temperatura durante varias horas. Los cristalitos de ceras que se forman van creciendo y

luego pueden separarse por centrifugación o filtración o bien continuar hasta etapas posteriores.

3.4.2. DESGOMADO ÁCIDO

El aceite se trata con solución diluida de ácido fosfórico o cítrico para hidratar los fosfolípidos o lecitinas.

3.4.3. NEUTRALIZACIÓN ALCALINA

La mezcla anterior se trata con soda cáustica para neutralizar la acidez residual del ácido utilizado y la propia del aceite proveniente de los ácidos grasos libres. El material resultante pasa por centrífugas y allí se separan el aceite neutro y las “borras de neutralización” que arrastran todo lo que se fue eliminando en las etapas anteriores: ceras, lecitinas, acidez libre y también algo de aceite neutro, formando una emulsión consistente con el agua agregada.

3.4.4. LAVADOS Y SECADO

El aceite neutro debe lavarse con agua para eliminar restos de los jabones formados en la etapa anterior. Esta fase acuosa se elimina por centrifugación. El aceite húmedo pasa por una torre de secado, donde los restos de humedad se eliminan a90ºC bajo un vacío parcial.

3.4.5. BLANQUEADO

Los aceites neutros contienen pequeñas cantidades de pigmentos colorantes, minerales, restos de fosfolípidos y jabones que deben ser removidos para lograr un aceite estable en el tiempo en sus características organolépticas y funcionales. Para lograrlo se le adicionan sustancias que tienen la propiedad de retener esas impurezas en la superficie de partículas muy finas y porosas. Este tratamiento se hace a 100ºC y bajo vacío durante unos 15 minutos. Luego se filtra para retener las partículas.

3.4.6. DESODORIZACIÓN

Las sustancias volátiles, responsables de olores y sabores, son eliminadas en la desodorización. Esta operación se realiza mediante inyecciónde vapor que pasa a través del aceite arrastrando los volátiles y condensándolos en forma separada. La desodorización se realiza a aproximadamente 240ºC y 2-3mm de presión. Los tiempos de contacto vapor-aceite son variables ya que dependen del diseño del desodorizador.

Antes de salir del equipo el aceite puede ser adicionado o no de antioxidantes, dependerá del uso al que será destinado. Mientras se lo enfría a temperatura ambiente el aceite es mantenido bajo una atmósfera inerte con corriente de nitrógeno.

3.4.7. PULIDO

Esta etapa es opcional. Se la realiza para pulir o abrillantar el aceite, eliminando muy intensamente sustancias que podrían dar leve opacidad. Se logra un brillo muy atractivo, aun en el aceite que se destina a zonas muy frías, donde no cristalizará por las bajas temperaturas.

3.4.8. ALMACENAMIENTO Y ENVASADO

A la salida de la elaboración el aceite se envía a los tanques de almacenamiento o directamente a la línea de envasado En ambas situaciones es habitual protegerlo con nitrógeno, gas inerte que lo protege del oxígeno del aire, haciéndolo más estable en el tiempo.

Los envases más utilizados son el PET, material plástico muy liviano, inerte y con gran resistencia a la rotura, el vidrio y la hojalata. Las capacidades más comunes que se expenden para el consumo doméstico son 0.5, 1.0, 1.5, 3 y 5 litros. Para gastronomía se dispone también de envases de 10 litros y para uso industrial generalmente se despacha a granel.

Aceite refinado: los parámetros que definen un buen aceite refinado son los siguientes:

Sabor y aroma Insípido e inodoro

Acidez 0.03 – 0.07%

Indice de peróxido máximo 2 mEq/kg

Color Lovibond celda 5” Rojo máximo 1

Fósforo máximo 3 ppm

Resistencia al frío mínimo 8 hs a 0ºC

3.5. OBTENCIÓN ACEITE DE PALMA AFRICANA

3.5.1. ESTERILIZACIÓN FRUTA

La esterilización es la primera etapa y posiblemente la más importante del proceso de extracción del aceite de palma. Los objetivos primordiales son:

1- Inactivar las enzimas que causan el desdoblamiento del aceite y en consecuencia el incremento del porcentaje de ácidos grasos libres.

2- Acelerar el proceso de ablandamiento de la unión de los frutos con su soporte natural ( raquiz o tuza ) .

3- Disminuir la resistencia de los tejidos de la pulpa para lograr el fácil rompimiento de las celdas de aceite durante los procesos de digestión y prensado.

4- Deshidratar parcialmente las almendras contenida en la nuez, para facilitar su recuperación posterior.

El proceso de esterilización se lleva a cabo, generalmente sometiendo los racimos de fruto fresco de palma a la acción de vapor de agua en recipientes cilíndricos horizontales (autoclaves), en donde los factores principales son el tiempo de cocción y la temperatura, dependiendo del tamaño de los racimos y del grado de madurez del racimo.

Luego que un grupo de 8 góndolas es llenado se procede a introducirlos en el autoclave, luego de haber cerrado la puerta se procede a abrir la válvula de alimentación de vapor que será suministrado a una presión de 45 psi (libras por pulgada cuadrada; por sus siglas en inglés) saturado y no seco.

La fruta se mantiene por un periodo de 90 minutos dentro del autoclave de los cuales se aplican lo que se denomina pico, los primeros 45 minutos se procede a eliminar el aire y bajar y subir la presión 5, 10 y 15 minutos para finalmente tener un pico a presión constante de 45 psi y una temperatura aproximada de 147 grados centígrados para luego utilizar 15 minutos en cargue y descargue del esterilizador. Se pierde un 1 % en humedad y grasa.

3.5.2. DESFRUTADO

Luego de haber esterilizado los racimos se procede a separar el fruto del racimo esto se hace en un tambor rotatorio, el fruto se separa para luego enviarlo al digestor por medio de un elevador y el racimo vacío es llevado al campo para utilizarlo cómo abono orgánico. Se produce el racimo vacío cómo desecho que representa 23 % sobre fruta

3.5.3. DIGESTIÓN

El fruto es depositado en un cilindro llamado digestor el cual presenta unas paletas en las cuales va a macerar el fruto por medio de la agitación circular, ade más se le aplica vapor a 45 psi, esto ayuda a que las células de aceite se desprendan del fruto y la recuperación del aceite en el momento del prensado sea eficiente.

3.5.4. PRENSADO

El fruto ya digestado se procede a prensarlo. En esta etapa se le aplica agua a la salida del digestor y en la parte inferior de la prensa con el fin de lavar la fibras y lograr que la extracción del aceite sea lo más eficientemente posible y mantener las pérdidas de aceite dentro de los estándares, además de dar la dilución adecuada para realizar la separación en la sección de clarificación. La eficiencia del prensado depende de dos factores; la presión adecuada aplicada a los conos de lo s tornillos y el estado de por desgaste de canastas tornillos y conos, además de la buena digestión que se hizo.

Del prensado se producen dos efluentes uno sólido y otro líquido, el sólido está compuesto por la semilla del fruto y las fibras producidas en el proceso de prensado, el

líquido va a ser una mezcla aceite – agua – lodos. Representa 60 % sobre fruta, además se produce 6 % de semilla (4% almendra y 2% de cáscara) el 9 % es fibra.

3.5.5. CLARIFICACIÓN

El aceite crudo de Palma, proveniente del prensado del mesocarpio del fruto de la palma de aceite contiene cantidades variables de impurezas de tipo vegetal (solubles e insolubles), arena y agua, que deben ser removidos con el fin de dar al producto terminado claridad, estabilidad y buena apariencia, lo anterior se logra mediante el clarificado del licor por decantación y centrifugado.

Debido a que el aceite crudo de Palma Africana es altamente viscoso, se hace necesario adicionar suficiente agua de dilución para lograr una buena separación del aceite y lodos. La adición de agua a 90 °C ayuda a obtener aceite en volumen del 35 a 40 % y lograr un rápido decantado.

Ya en la sección de clarificación, la mezcla aceite – agua – lodos es pasada por un proceso de desarenado con el fin de remover las arenas y tierras. Luego del desarenado, la mezcla aceite – agua – lodos pasa al tamizado cuya función es remover una alta cantidad de sólidos con un mínimo de arrastre de aceite y lograr la máxima reducción en la viscosidad con una mínima reducción en el tamaño de las gotas de aceite.

Después de haber tamizado la mezcla se procede a elevar la temperatura de la me zcla llevándola a 95– 98 grados, por medio de un recalentador que se instala a la entrada al clarificador, luego de calentado el aceite pasa al tanque clarificador donde se le aplica agitación constante con el fin de acelerar la separación de la mezcla, el clarificador cuenta además con serpentines de vapor que logran mantener las temperaturas y así lograr una separación eficiente, el aceite ya separado de las otras fases es decantado y enviado a un tanque de aceite el cual cuenta con serpentines para mantener la temperatura a 80 grados , este aceite decantado se le elimina la humedad en una unidad de vacío, para luego ser almacenado a una humedad no mayor al 0.20 % y una temperatura no mayor de 50 grados.

Los lodos de la clarificación son depositados en un tanque para luego procesarlos en las centrífugas y así recuperar el aceite contenidos en ellos (aceite recuperado), este lodo centrifugado es mandado a los florentinos donde se trata de recuperar el aceite residual, y luego se manda a las lagunas de tratamiento.

3.5.6. PALMISTERIA

La mezcla sólida del prensado es separada por medio de una columna de aire la cual separa las fibras y las enviará a la caldera por medio de transportador sinfín para ser utilizadas como combustible en las calderas la semilla o nuez es mandada a los quebradores donde se clasifica por tamaño y es alimentada a cualquiera de los tres quebradores, después de quebrada la nuez se procede a separar la almendra de la cáscara por medio de un ciclón, la almendra es mandada a un secador donde se le elimina la humedad para luego ser almacenada con una humedad no mayor del 5 % y la cáscara es enviada por medio de un transportador sinfín a la caldera para ser utilizada como combustible. La almendra producida se prensa y se extrae 40 % de aceite sobre almendra y 50 % harina sobre almendra y un 10 % humedad sobre almendra.

4) CONCLUSIONES

La obtención de aceites comestibles en el aspecto industrial es uno en esencia, sin embargo difiere dependiendo del tipo de materia prima y la maquinaria que se va a emplear.

La principal diferencia en los procesos industriales está en el tipo de fases que se van a originar junto con el aceite, puede ser de tres o de dos fases, lo cual dependerá del tipo de maquinaria y la cantidad de agua que se suministre al sistema.

El principal solvente empleado en la extracción de aceites comestibles es el hexano, el cual luego forma una mezcla con el aceite obtenido, sin embargo se separa por medio de destilación y puede ser empleado nuevamente.

Otros aditivos son empleados como ácido fosfórico o cítrico para hidratar los fosfolípidos o lecitinas, la soda cáustica se añade para neutralizar la acidez residual del ácido utilizado y la propia del aceite proveniente de los ácidos grasos libres.

La extracción de aceites también necesita de procesos mecánicos agresivos como el prensado y la centrifugación del aceite para la separación de ceras, lecitinas, acidez libre y también algo de aceite neutro.

5) BIBLIOGRAFÍA

VEGA, A. (2004). Guía para la elaboración de aceites comestibles, caracterización y procesamiento de nueces. UPAR. Bogotá-Colombia: CAB.

ALFARO, M. (2006). Descripción del Proceso de Producción del Aceite de Palma Africana. Ministerio de Agricultura. Extraído el 30 de junio de 2010:

http://www.galeon.com/subproductospalma/proceso1.pdf

N/N. (2010). Extracción de aceite de Girasol. Asociación Argentina de Girasol, ASAGIR. Extraído el 30 de junio de junio:

http://www.asagir.org.ar/cuad_4.pdf

http://www.oas.org/dsd/publications/unit/oea60s/ch19.htm