las grasas y aceites en la industria
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LAS GRASAS Y ACEITES EN LA INDUSTRIA
CONGRESO AOCS
Manta, Diciembre 2003
REFERENCIAS HISTORICAS
El el viejo testamento se mencionan tres usos para las grasas:
En la alimentación
En el cuidado del cuerpo
Como combustible de iluminación
Hitos en la historia de las grasas Homero menciona el uso de grasas en los
telares Los constructores egipcios y los marinos
griegos usan grasas como agentes de deslizamiento
Los egipcios aplican los aceites secantes como lacas para la proteger la madera
En el tiempo de los romanos, Plinio el Grande describe una instalación para la extracción del aceite de oliva
Hitos en la historia de las grasas
Plinio el Grande describe el Jabón de los Galos, elaborado a partir de sebo y cenizas de madera de haya, el cual se utilizaba para el cuidado del cuerpo
El conocimiento de la estructura química de las grasas comienza con K. W. Scheeles, quien en 1.780 obtiene glicerina a partir de aceite de oliva
Por 1.815, M. E. Chevreul explica que las grasas se componen por la unión de glicerina con ácidos grasos. Mas tarde aisla e identifica a los ácidos esteárico y oleico. Comienzo de la oleoquímica
Hitos en la historia de las grasas En 1.833, de Milly y A. Motard describen un proceso
que fracciona parcialmente las grasas, por cocción bajo presión, en presencia de agua
A mediados del siglo 19: se fabrica el “Aceite rojo Turco” por medio de la sulfonación del aceite de ricino. Se aplica como surfactante en la industria textil y del cuero
En 1.898, E. Twitchell desarrolla el proceso industrial de fraccionamiento catalítico a presión atmosférica. Comienzo el uso extensivo de las grasas como materia prima para la industria
Hitos en la historia de las grasas
En 1.928, en Alemania: se producen industrialmente los alcoholes grasos. Comienza la producción continua y en gran escala de derivados químicos basados en las grasas
Actualmente se consumen en el mundo unas 3´300.000 ton/año de grasas y aceites para la fabricación de insumos industriales. Equivale al 5 % de la producción mundial ( 71´000.000 ton/año)
LA PETROQUIMICA VS. LAS GRASAS
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Año
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el t
ota
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DE LA PETROQUIMICA
A PARTIR DE GRASAS Y ACEITES
PRODUCCION MUNDIAL DE INSUMOS QUIMICOS
VENTAJAS DE LOS DERIVADOS GRASOS NATURALES RESPECTO
A LOS PETROQUIMICOS
Baja toxicidad No cancerígenos No mutagénicos Fácilmente
biodegradables
Fomenta la producción agrícola
DESVENTAJAS
Precio alto
Calidad variable o insuficiente
FORMAS DE USO DE LAS GRASAS EN LA INDUSTRIA,
EXCEPTUANDO LA ALIMENTICIA
1. Sin transformación de su estructura química
Industria textil y curtiembres Industria cosmética Otras
FORMAS DE USO DE LAS GRASAS EN LA INDUSTRIA
2. Con transformación de su estructura química
Producción de jabón Producción de lubricantes Producción de tensoactivos Producción de polímeros Producción de plastificantes Producción de explosivos y agroquímicos Producción de combustibles
GRASAS EMPLEADAS POR LA INDUSTRIA QUIMICA A NIVEL MUNDIAL
Grasas animales 48% Jabón, pinturas, varnices, sindets, ácidos grasos y plastificantes
Aceite de coco 18%Alcoholes grasos, jabón y surfactantes
Aceite de linaza 18%Pinturas, varnices, recubrimientos, aceites y grasas lubricantes
GRASAS EMPLEADAS POR LA INDUSTRIA QUIMICA A NIVEL MUNDIAL
Aceite de soya 9% Pinturas, varnices, recubrimientos, grasas lubricantes
Aceite de castor 6%Recubrimientos protectores, plásticos, plastificantes, lubricantes, fluidos hidráulicos
Aceite de tung 3%Pinturas y varnices
LA ESTRUCTURA QUIMICA DE LAS GRASAS
CH2 - OOR1
l
CH - OOR2
l
CH2- OO R3
Glicerina Radical graso
Al producir el jabón, el hombre modificó por primera vez la
estructuta quimica de la grasa
Grasa + álcali Jabón + glicerina CH2 – OOR CH2- OH l I
CH - OOR + 3 Na OH 3 ROONa + CH - OH l I
CH2- OO R CH2 - OH
LA MODIFICACION QUIMICA DE LAS GRASAS PARA SU USO
INDUSTRIAL
1. Sin disociación de los enlaces glicerina – ácidos grasos
2. Con disociación de dichos enlaces
LA MODIFICACIÓN DE LAS GRASAS SIN DISOCIACIÓN DE
LOS ENLACES ESTER
CH2 . OOC.CH2
.CH2.CH2
. CH = CH .CH2
... CH3
l
CH . OOC.CH2 .CH2
.CH2 .CH2
. CH2 . CH2
... CH3
l
CH2 OOC.CH2 .CH2
.CH2 .CH2
. CH . CH2
... CH3
l
OH
LA MODIFICACIÓN DE LAS GRASAS LUEGO DE DISOCIAR EL
ENLACE ESTER
1. Reacción de los ácidos grasos con otras especies químicas, con o sin cambio en su cadena grasa
2. Cambio de la naturaleza del grupo carboxilílico de los ácidos grasos, con o sin cambio en su cadena grasa
3. Reacción de la glicerina con otras especies químicas
METODOS PARA EL FRACCIONAMIENTO GLICERINA –
ACIDOS GRASOS
Por saponificación con álcalisPor catálisis ácidaPor alcoholisis y trans-esterificaciónPor acción enzimática
EJEMPLO DE UN ESQUEMA DE FABRICACION DE DERIVADOS
GRASOS
El jabón tiene propidades especiales gracias a su
estructura química bipolar
CH3 – ( CH2 )n - COO- Na
+
Grupo hidrófobo Grupo hidrófilo
LOS TENSOACTIVOS
La mayor parte de los tensoactivos modernos imitan la estructura bipolar del jabón
Incluyen nuevos grupos funcionales que les confieren propiedades mas específicas
Funciones especificas de los tensoactivos
HumectaciónDetergenciaEmulsionamientoDispersiónEspumación o antiespumaciónHidrofobación
Manifestación de la humectación
Gotas de líquido
Con tensoactivoSin tensoactivo
Sin tensoactivo Con tensoactivo
EL EFECTO DE LA HUMECTACION
Penetración
Al disminuir la tensión superficial del agua, ésta penetra más fácilmente al
interior de los sólidos porosos
Detergencia Es el efecto que facilita la remoción de la grasa
y suciedad de la piel o de otras superficies
El tensoactivo permite que la grasa forme una emulsión estable con el agua
EL EFECTO EMULSIONANTE
Dispersión Permite mantener sólidos en suspensión
en el agua u otros solventes:
Aplicaciones:
–Acción coadyuvante en la limpieza
–Dispersión de partículas, pigmentos, etc
Control de espuma
Los tensoactivos permiten producir o eliminar la espuma
La hidrofobación
Ciertos tensoactivos permiten hacer repelentes al agua las superficies
Funciones especiales de los tensoactivos:
Acción micobicida y microstáticaAcción lubricanteAcción retardante y nivelante en el
tinturadoAcción suavizante y mejoradora del
tactoAcondicionamiento capilar
Estructura química de los tensoactivos
Cadena Grupohidrófoba hidrofílico
Clasificación de los tensoactivos
De acuerdo a la naturaleza del grupo hidrofílico, o grupo funcional:
•Aniónicos
•Catiónicos
•No iónicos
•Anfóteros
Tensoactivos aniónicos
Contienen grupos hidrofílicos ionizables con carga negativa:
Carboxílicos R-COO- M+ Sulfonatos R-SO4
- M+
Tensoactivos catiónicos
El grupo polar contiene carga iónica positiva:
Amonios cuaternarios: 4R-N+ Cl-
Oxidos de amina: 3R-N+ : O+
Tensoactivos no iónicos
El grupo hidrófilo no se ioniza y por lo tanto no tiene carga iónica:
Polioles y poliéteres derivados del óxido de etileno y propileno:
(-OCH2 -CH2 O-)n
Tensoactivos anfóteros
Contienen grupos funcionales aniónicos y catiónicos en la misma molécula:
Betainas R-N+(CH3)2-CH2-COO-
Sulfobetainas R-N+ (CH3)2-CH2-SO3 -
EJEMPLO DE LA FABRICACION DE UNA RESINA
( -CH2-CH=CH-CH2- ) + CH2 - CH2 + HC = CH l l l l
OH OH O=C-O-C=OAceite insaturado glicol anh. maleico
l
(-CH2 - CH2 –O- CO-CH-CH-CO-O-CH2 - CH2 )n
l
H2 C – CH2
l
(-CH2 - CH2 –O- CO-CH-CH-CO-O-CH2 - CH2 )n
l
H2 C – CH – CH2
l l
Resina alquídica
LA INDUSTRIA QUIMICA REQUIERE, RESPECTO AL SUPLO
DE GRASAS:
Precio competitivo a nivel internacional
Cumplir los estándares de calidad requeridos por el sector químico
Seguridad en el suplo
GRACIAS POR SU ATENCION
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