capitulo grasas y aceites

Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCH

Dr. Jorge Efrén Silva Y.

GRASAS VEGETALES Y ANIMALES

Dr. Jorge Efrén Silva Y Las grasas animales y vegetales son triglicéridos o esteres de glicerina y ácidos grasos (ácidos carboxílicos) desde el C6 hasta C26 saturados o insaturados, aunque los más comunes son C12 (láurico) al C18 (esteárico).

Tripalmitato de glicerina (palmitina)

Cuando en los triglicéridos predominan los ácidos grasos insaturados tenemos lo que conocemos como aceites mientras que si predominan ácidos grasos saturados tenemos lo que conocemos como sebos y mantecas.

H2C

HC

H2C

O

O

O

C (CH2)14

C (CH2)14

C (CH2)14

O

O

O

CH3

CH3

CH3

COMPOSICIÓNDE GRASAS

TRIGLICÉRIDOS

GLICEROL

Saturados

Saturados

Insaturados

Insaturados

Sebos ymantecas

Aceites

Vitaminas

ÁCIDOS GRASOS LIBRES

ÁCIDOS GRASOS

EsterolesColesterol

Fitosterol

Fosfolípidos

Fosfatidos Lecitinas

Fosfoglicéridos

Esf i ngolí pi do

Alcoholes de cadena larga

Hidrocarburos

Agua

CarotenosColorantes Clorof il a

Xantóf il a

Tocoferoles

95 %

5 %MATERIA NO SAPONIFICABLE



CARACTERÍSTICAS FÍSICOQUÍMICAS DE LAS GRASAS Existen una serie de índices que sirven para caracterizar, tecnológicamente, las grasas comerciales. Los más importantes son los siguientes: El índice de saponificación.- indica los mg de potasa (KOH) necesarios para saponificar un g de materia grasa. Es una sencilla volumetría que da idea de la proporción de glicéridos en el total. La saponificación se hace con exceso de KOH alcohólica, cuya fracción no fijada se valora con HCl (fenolftaleína). El índice de acidez.- representa la cantidad de ácidos libres presentes en la grasa, es muy parecido al anterior, pero la operación se practica en frío de manera que el álcali reactivo sólo reaccione con los ácidos libres. Se determina por valoración con hidróxido sódico y se expresa como porcentaje de ácido oleico. El índice de yodo.- indica la proporción de dobles enlaces en los radicales ácidos constituyentes de la grasa, y se mide por los mg de yodo que fijan por adición en 100 mg de grasa. Se practica provocando la adición del yodo con exceso de reactivo y valorando volumétricamente el yodo no fijado. Se considera que un índice de yodo inferior a 100 es propio de grasas no secantes; superior a 170, de aceites secantes, y entre uno y otro están los aceites semisecantes. El índice de acetilo.- es el número de mg de KOH necesarios para saponificar los grupos acetilo de 1 g de grasa, previamente acetilada con anhídrido acético. El índice de peróxido.- expresa la cantidad de peróxidos contenidos en 1 Kg. de grasa expresada como miliequivalentes de Oxigeno, evalúa el estado de oxidación de un lípido, cuando no se conoce la historia previa. Da la idea de la estabilidad y del grado de evolución hacia la rancidez. El índice de Reichert-Meissl.- es el número de ml de NaOH 0.1 N necesarios para neutralizar los ácidos grasos volátiles solubles en agua a 15 °C obtenidos de 5 g de grasa. El índice de Polenske.- es el número de ml de NaOH 0.1 N necesarios para neutralizar los ácidos grasos volátiles insolubles en agua a 15 °C pero solubles en alcohol etílico obtenidos de 5 g de grasa. El índice de Hehner.- es una relación entre los ácidos volátiles solubles y los insolubles en agua. O es una relación entre los índices de Reichert-Meissl y Polenske.

APLICACIONES O USOS DE LAS GRASAS VEGETALES Y ANIMALES Existen un sinnúmero de aplicaciones o usos que se les da a las grasas vegetales y animales sean estos aceites o sebos y mantecas. Entre los principales usos y aplicaciones podemos mencionar los siguientes: Obtención industrial de aceites vegetales comestibles o refinados. Elaboración de jabones y polvo de jabón. Obtención de vehículos secantes para la obtención de pinturas. Aprovechamiento de las tortas o expeler productos de la extracción de aceites. Los aceites vegetales como combustibles de motores diesel. Obtención de biopolímeros.



OBTENCIÓN INDUSTRIAL DE ACEITES VEGETALES MATERIAS PRIMAS Las sustancias a partir de las cuales se producen los aceites son semillas o frutos. En realidad, todas las semillas y frutos contienen aceite, pero sólo los llamados oleaginosos sirven para la producción industrial de aceite.

AJONJOLÍAceite de Ajonjolí o Sésamo

CÁRTAMO, ALAZOR,AZAFRANCILLO OAZAFRÁN FLORAceite de Cártamo

ALGODÓNAceite de Algodón

GIRASOLAceite de Girasol

LINOAceite de Linaza

MANÍ O CACAHUETEAceite de Maní

SOJA O SOYAAceite de soya o soja

MAÍZAceite de Maíz

COLZAAceite de Colza

RICINO O CATAPUCIAAceite de Ricino

OLIVOAcite de Oliva

COCOAceite de Copra

PALMAAceite de Palma

MATERIASPRIMASPARA LA

OBTENCIÓN DEACEITES VEGETALES



PROCESO DE EXTRACCIÓN

Preparación y acondicionamiento de las diferentes clases de semillas para la extracción Limpieza.- De las semillas a través de separadores magnéticos para eliminar cualquier fragmento de metal que pudieran contener, por flotación por aire, etc., para eliminar metales, suciedad, piedras y semillas extrañas. Secado.- Consiste en el ajuste de la humedad y temperatura idóneas para las siguientes operaciones, generalmente se lo realiza en cilindros giratorios perforados atravesados por aire caliente. La humedad debe ser inferior a 8 - 10 %. El secado es importante para evitar la degradación del color el enranciamiento y la hidrólisis que generarían los ácidos grasos libres y deteriorarían tanto la materia prima como el producto. Descascarillado.- Cuando sea necesario, y separación de las cáscaras (se realiza por flotación en varias etapas). Se recomienda para producir aceite de alta calidad y aumenta la tasa de extracción a menores presiones. Algunas semillas son sólo descascarilladas parcialmente eliminándose las partículas de mayor tamaño. De esta forma se ayuda a la rotura de las paredes celulares a presiones no mucho más altas que para las semillas descascarilladas. Trituración / Laminado.- En algunos casos se realiza una trituración en molinos de rodillos. También se puede llevar a cabo la laminación directa de las semillas. Se utilizan laminadores de cilindros de superficie lisa. Se forman láminas o "copos" de bajo espesor. Esta trituración de las semillas o de la torta de prensado es una molienda gruesa para evitar la aparición de demasiadas materias finas en el aceite.

Extracción propiamente dicha de aceite vegetal Tecnológicamente se pueden describir dos métodos de obtención de aceite vegetal. La extracción por prensas continuas o discontinuas.- es el procedimiento más antiguo y el que tiene menores rendimientos. Partiendo de la preparación y acondicionamiento de las semillas el siguiente paso en la elaboración de aceites es la molienda o molturación de la semilla, la cual se realiza con molinos a martillos, cilindros o espolones. La finalidad de esta etapa es colapsar las estructuras vegetales para que el aceite sea liberado de la semilla. Los pasos a seguir son los siguientes: - las semillas ya molidas pasan a un acondicionador donde se obtienen una masa homogénea. - la masa pasa a una prensa de tornillo, que en un solo paso prensa la masa separando el aceite y

dejando una "torta proteínica" - el aceite pasa a un tamiz vibratorio con el fin de proceder a una primera etapa de filtración de

grandes impurezas - el aceite tamizado pasa a un filtro del que se obtiene el aceite crudo filtrado



- la torta proteínica puede generar un extra de aceite siendo sometida a extracción por disolventes, o puede también destinarse a producir alimento equilibrado para animales.

La extracción por solventes.- el solvente empleado en la extracción es hexano Para la extracción del aceite vegetal mediante esta técnica, los pasos a seguir son los siguientes: - las semillas molidas son trituradas en forma de rodillo - el rodillo pasa a un acondicionador para su homogeneización - el rodillo homogéneo pasa a un molino donde es en partes muy finas para facilitar la extracción - el rodillo dividido pasa a un extractor, donde es sometido a la acción de un disolvente de materias

grasas, siendo el hexano el más utilizado en la industria moderna - el disolvente arrastra las grasas a un evaporador donde son separadas, en tanto aquel vuelve al

extractor - la harina restante se lleva a un separador del disolvente para eliminarlo

Proceso de obtención de los aceites de semillas oleaginosas

PROCESO DE REFINACIÓN Desfangado.- Eliminación de impurezas sólidas. Se realiza en centrifugas de descarga intermitente de sólidos. Su necesidad depende del tipo de proceso (en los procesos que incluyen extracción o separación de fases por centrifugación no suele realizarse)

LimpiezaSecado

DescascarilladoSeparación de las cáscarasTrituración/Laminado

Aceite

Tamizado

Filtrado

FiltradoPreconcentración

Eliminación disolvente

Harina + solventeAceite + solvente

Harina

Eliminación de disolvente

Secado

Aceite de semillas Aceite de semillas

Torta proteica

Concentradoproteico

Aisladoproteico

POR PRESIÓN POR SOLVENTES

EXTRACCIÓN



Desgomado o Desmucilaginación.- Consiste en la eliminación de mucílagos, gomas y resinas. Se consiguen eliminar principalmente fosfolípidos, la mayoría lecitinas, pero también se reducen los niveles de proteínas, ceras y peróxidos del aceite crudo. La presencia de considerables cantidades de fosfolípidos puede conducir a aceites de color oscuro y pueden servir también como precursores de sabores desagradables. Se trata también de facilitar la desacidificación.

Instalación de desgomado de aceites y grasas

El desgomado o desmucilaginación se puede realizar por insolubilización mediante hidratación (formación mucílagos), tratando el aceite crudo con una pequeña cantidad de agua (o con NaCl y agua) o mediante inyección de vapor y de ácido fosfórico (H3PO4) o cítrico, seguido de una separación en centrífuga de los fosfolípidos insolubilizados mediante la hidratación. Los aceites se desgoman a veces antes de la neutralización, ya que ésta se ve facilitada y cuando interesa la recuperación de algún compuesto; por ejemplo, la capa de emulsión de fosfolípidos que se obtiene a partir de aceites como el de maíz y soja es muy rica en lecitina, un emulgente muy usado en la industria alimentaria, por lo que se suele aprovechar comercialmente. Desacidificación o neutralización.- Los ácidos grasos libres y fosfátidos presentes en el aceite se reducen tratándolos con una solución acuosa de hidróxido sódico (sosa cáustica) o con carbonato sódico. La mezcla es agitada a una temperatura elevada y controlada durante un tiempo determinado, en tanques para proceso discontinuo o en mezcladoras en línea. En el caso de refinado discontinuo, la emulsión acuosa de abones formada por los ácidos grasos libres y la sosa, junto con otras impurezas, se deposita en el fondo del tanque, por donde se saca. En el caso del refinado continuo, la mezcla se separa por centrifugación.

TIC

LCFIC

FIC1

5. Depósito de aglomeración6. Centrífuga para la separación del aceite7. Salida del aceite desgomado8. Salida de las gomas

1. Bomba de impulsión del aceite crudo2. Calentador de placas3. Mezclador del aceite con ácido fosfórico4. Sistema de adición de ácido fosfórico

2

3

5



Tras este paso, el aceite neutralizado debe lavarse en profundidad con agua caliente, en agitadores de velocidad controlada para evitar emulsiones y separación en centrífugas con alimentación presurizada.

Acondicionamiento, neutralización y lavado de aceites y grasas Generalmente, los aceites refinados son neutros, sin sustancias que se separen con el calentamiento, de color más claro, menos viscosos y más susceptibles de sufrir rancidez. Después de la desacidificación los aceites son secados por calentamiento a vacío o mediante filtrado, antes de pasar a la decoloración. Decoloración o blanqueado.- Se trata de eliminar la coloración excesiva del aceite debida a la presencia de distintos pigmentos responsables de coloraciones no deseadas o excesivas en el aceite, como los carotenos, clorofila y derivados, xantofila, gosipol y derivados de oxidaciones del ?-tocoferol. La decoloración se realiza por suspensión en el aceite de materiales adsorbentes. Estos materiales son distintos agentes blanqueantes, generalmente tierras o carbones absorbentes (carbón activo) y vapor de agua o con arcillas activadas (mezclas de arcillas, activadas por tratamiento con H2SO4). Los pigmentos son adsorbidos por los agentes decolorantes o blanqueantes y la separación posterior de estos materiales se realiza por filtración en filtros rotatorios y filtros prensa. El aceite retenido en los adsorbentes se extrae con un disolvente y se destila. Se emplean entre 1 y 2 kg de adsorbente por 100 kg de aceite. La decoloración a menudo aumenta la tendencia del aceite a la rancidez debido a que algunos antioxidantes naturalmente presentes en el aceite son eliminados con las impurezas.

TIC

FIC

FIC

FI

FIC

FIC1

2

3 3 3 3

45

9 9

7

8

7

6 6 6

1. Bomba de entrada de aceite crudo2. Calentador de placas3. Mezcladores4. Sistema de adición de ácido (bomba y depósito)5. Sistema de adición de sosa cáustica concentrada

6. Centrífugas7. Sistema de adición de agua8. Salida de aceite neutralizado9. Salida de gomas



Desodorización.- El objetivo es eliminar distintos compuestos responsables de aromas no deseados en los aceites, o conseguir aceites sin olor ni sabores destinados a la producción de margarinas. Estos compuestos son principalmente aldehídos, cetonas, carotenoides, tocoferoles, ácidos grasos libres de cadena corta (como el butírico, isovaleriánico o caproico) y esteroles., y algunos compuestos azufrados. El proceso de desodorización se realiza mediante una destilación al vacío en corriente de vapor de agua o por destilación molecular. La utilización de sistemas continuos en este punto del refinado va aumentando cada vez más, en los que el aceite caliente va pasando a través de una columna en contracorriente con el paso de vapor. Se suele añadir cerca de un 0.01 % de ácido cítrico a los aceites desodorizados para inactivar metales traza como compuestos de hierro o cobre solubles que podrían provocar la oxidación y desarrollo de rancidez. Winterización.- La winterización se emplea para obtener un aceite de mayor nitidez, que no presente turbios (debido a la suspensión de un precipitado fino) durante el almacenamiento. Consiste en separar del aceite las sustancias con punto de fusión elevado (estearinas, glicéridos muy saturados, ceras y esteroles) que provocarían turbidez y precipitaciones en el aceite al encontrarse este a baja temperatura. Generalmente se realiza por enfriamiento rápido del aceite con agua fría o equipos frigoríficos, con lo que se consigue la cristalización de los compuestos que queremos eliminar. Estos sólidos (las “estearinas”) se separan de las “oleínas” por filtración o centrifugación. Típicamente, se somete al aceite a un enfriamiento rápido hasta 5ºC y se mantiene durante 24 horas. Envasado.- El aceite refinado es envasado principalmente en botellas de PET. La materia prima se seca, plastifica e inyecta en moldes de alta capacidad para producir preformas que luego se transformarán en la botella final durante el soplado. Para realizar el soplado las preformas son acondicionadas en un horno de lámparas de cuarzo, estiradas mecánicamente y luego sopladas con aire comprimido de alta presión en moldes de paredes refrigeradas que le confieren la forma final diseñada para cada botella. La principal causa de deterioro de los aceites es la oxidación, producto del contacto con el oxígeno del aire. Por tal motivo para extender la vida útil del producto se desplaza el oxígeno contenido en el aceite y en el interior del envase por un gas inerte. En general el gas empleado es nitrógeno, dado que además de no ser reactivo es abundante, poco soluble y no altera el sabor ni el aroma de los alimentos. Desde el punto de vista de su función se consideran Coadyuvantes de Tecnología. El nitrógeno se puede inyectar en las cañerías, a alta presión, en un proceso llamado stripping. Este agregado de gas inerte en forma de pequeñas burbujas, desplaza al oxígeno disuelto y previene las reacciones de deterioro. Otra alternativa es el agregado de nitrógeno líquido en el espacio de cabeza en el instante previo al cierre de la botella. El nitrógeno agregado se expande bruscamente desplazando al oxígeno y una vez tapada la botella genera una sobre presión interna que aumenta la rigidez del envase. Este incremento de la rigidez redunda en una mejor apariencia del envase, previene el colapsado luego del enfriamiento del producto y reduce perdidas por daños durante el transporte y distribución. Con el mismo fundamento se emplea nitrógeno para inertizar los tanques de almacenamiento donde se deposita temporariamente el aceite.



Esquema de una planta de refinado de aceites comestibles de flujo discontinuo.

Proceso general de obtención y refinación de aceite de semillas oleaginosas.



APROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS (TORTAS O EXPELER) DE EXTRACCIÓN Según el método de extracción empleado nos quedara como residuo: - Torta, residuo de una extracción por solvente - Expeler residuo de extracción por prensado. En cualquiera de los dos queda algo de aceite además de aquello que no es aceite, proteína, hidrato de carbono. El objetivo económico es tratar de sacar la mayor cantidad de aceite posible, pero la extracción absoluta no se puede lograr. Es por eso que normalmente la industria aceitera en el mundo apuntaba a un límite de aceite residual en torta del 1 %. Las harinas de extracción constituyen el principal subproducto de la industrialización de oleaginosas. En el caso del girasol por cada tonelada de aceite obtenida se obtiene una de harina mientras que para la soja, son cuatro las toneladas de harina obtenidas por cada tonelada de aceite. Para este caso particular la harina puede considerarse tanto o más valiosa que el aceite. El aceite que queda en torta se aprovecha ya que es una fuente de proteínas e hidratos de carbono por ejemplo para la alimentación animal en la elaboración de alimentos balanceados. Si se trata de residuo de soja se aplica un tratamiento, aislados proteicos y se utiliza para alimentación humana. La venta de la torta deja bastante dinero, normalmente se paga por el PRO- FAT (proteína - grasa) para lo cual se analiza el contenido en proteína y en grasa y la suma de ambos en los mercados de exportación normalmente debe ser 44%, si se tiene menos baja el precio del PRO- FAT. Recuperación de las harinas del proceso de extracción por solventes.- La harina resultante de la extracción de aceite contiene, en promedio un 30 % en peso de solvente y una humedad del 12 %. En las siguientes etapas del proceso se debe eliminar el solvente embebido y reducir el contenido de humedad. Para ello se emplea un desolventizador – tostador. Este dispositivo es un recipiente cilíndrico encamisado que cuenta en su interior con bandejas calefaccionadas perforadas. Sobre las bandejas actúan paletas que vuelcan las escamas de harina desde las bandejas superiores a las inferiores. En las primeras bandejas se realiza una inyección directa de vapor sobre el producto, que aumenta su humedad hasta aproximadamente 19 %. Este incremento del contenido de agua favorece la inactivación de factores antinutricionales. Las bandejas reciben también calefacción indirecta con vapor. De esta manera se llega a temperaturas cercanas a los 107°C que favorecen el secado y tostado de la harina. El tiempo de residencia oscila entre los 10 a 20 minutos. Un excesivo tiempo de tostado produciría una disminución en la solubilidad de las proteínas y por consiguiente las disminución del valor nutricional. Luego del proceso de desolventización, la harina tiene un contenido residual de hexano de 300 a 500 ppm. Esta constituye la principal pérdida de solvente del proceso. De la torta desolventizada se pueden obtener 2 productos: Concentrado proteico: se calienta la torta para inactivar las enzimas y se lava para eliminar los solubles aprox. 48% se obtiene un concentrado de 44- 52% en proteínas que se destina a los frigoríficos para elaboración de chacinados y embutidos ya que tienen buenas propiedades emulsionantes.



En la obtención de los concentrados no se daña a las proteínas sino que se van eliminando los solventes y se va concentrando. Aislado proteico: se obtienen por selección de proteínas por ajuste de pH, se van obteniendo por el punto isoeléctrico de la proteína. Se lo texturiza imitando la carne y se emplean en hamburguesas, milanesas. ELABORACIÓN DE JABONES Jabones.- los que resultan de la saponificación de las grasas o de la neutralización de los ácidos grasos comprendidos entre C12 y C18 saturados o no con NaOH, KOH, Na2CO3 o K2CO3.

Saponificación de una grasa Saponificación.- es la reacción que se produce cuando se escinde una grasa con un álcali, obteniéndose glicerina y una sal del metal alcalino con el ácido graso, conocida comúnmente como jabón.

Neutralización de un ácido graso

Propiedades del jabón.- La detergencia, o poder limpiador de un jabón, depende en parte del gran descenso que produce en la tensión superficial. Otro factor que contribuye es que las moléculas de jabón se caracterizan por contener dos partes diferenciadas: un grupo hidrófobo (repelente al agua) apolar y uno o más grupos polares o hidrófilos (afines al agua). Esto le confiere un poder emulsionante, esto es, habilidad para suspender en agua sustancias que normalmente no se disuelven en agua pura. La cadena hidrocarbonada (parte hidrófoba) de la sal (el jabón), tiene afinidad por sustancias no polares, tales como las grasas de los alimentos. El grupo carboxilato (parte hidrofílica) de la molécula tiene afinidad por el agua.

H2C

HC

H2C

O

O

O

C (CH2)14

C (CH2)14

C (CH2)14

O

O

O

CH3

CH3

CH3

NaO C (CH2)14

O

CH3H2C CH

OH

CH2

OH OH+3NaOH+

grasa

jabón glicerina

HOC(H2C)14

O

Ácidos grasos Jabón Agua

NaOC(H2C)14

O

+ NaOH + H2O

Hidróxido de sodio

H3C H3C



Molécula de jabón y sus propiedades

MATERIAS PRIMAS Las materias primas más importantes para fabricar jabón son el sebo y el aceite de coco. Se emplean también otros materiales como el aceite de palma y aceite de palmiste. Si es preciso, los aceites pueden tratarse antes de la saponificación, por ejemplo, decolorarse con tierra de batán para eliminar impurezas coloreadas o, en el caso de aceites con un elevado contenido en triglicéridos no saturados, hidrogenarse parcialmente para mejorar el color y la estabilidad. Índices de saponificación.- Para obtener una correcta saponificación de las materias primas es necesario conocer el índice de saponificación de la grasa o aceite utilizado. Ello nos permitirá calcular las proporciones adecuadas de cada componente. Se define el índice de saponificación de una grasa como el número que indica la cantidad en miligramos de hidróxido potásico (KOH) necesaria para saponificar por completo un gramo de esa grasa en concreto. Con hidróxido de potasio se elaboran jabones líquidos, y con hidróxido de sodio (NaOH) se obtienen jabones sólidos. Por lo tanto, para la fabricación de jabón sólido es necesario transformar el índice de saponificación de cada grasa en otro tipo de índice alternativo que esté expresado en peso de hidróxido de sodio. Para ello, basta con multiplicar el índice de saponificación de cada grasa concreta por la masa molar del hidróxido sódico (utilizado para la obtención de jabón sólido) y dividir por la masa molar del hidróxido potásico (utilizado para la obtención del jabón líquido).

Así, la Tabla mostrada a continuación es la más utilizada en jabonería, y sus parámetros están basados en los valores medios de los índices de saponificación reales de cada grasa en relación al hidróxido de sodio (en lugar del hidróxido potásico), es decir con la conversión ya realizada y expresado en gramos.



Índices de saponificación referentes a NaOH expresados en gramos Por lo tanto, para saponificar totalmente 100 g de aceite de oliva se necesitan 13,4 g de NaOH. El hidróxido de sodio debe disolverse en agua con proporciones entre el 25% y el 33%. PROCESOS DE ELABORACIÓN Existen varios métodos y variaciones para obtener jabones. Básicamente pueden resumirse en dos tipos de procesos: · Proceso en Frío o también llamado CP (Cold Process) · Proceso en Caliente o HP (Hot Process). Ambos procesos usan la saponificación como reacción principal, aunque cada uno de ellos presenta una gran cantidad de variantes. El proceso en frío es el más común en la elaboración artesanal de jabón por ser el más sencillo de realizar, y es el utilizado en la presente planta piloto. El proceso en caliente es más complicado y requiere de más temperatura, pero en cambio posibilita la recuperación de productos cuya consecución no ha sido exitosa, mediante el fundido y reutilización de los mismos. Por esta razón es por lo que este es el proceso más utilizado para la elaboración industrial de jabón natural. El producto final así obtenido tiene como característica su aspecto translúcido. A continuación se detallan las recetas de estos dos procesos. Receta de proceso en frío.- Los pasos para su realización son los siguientes:



1. Preparar y pesar las proporciones de los distintos aceites a utilizar. 2. Verter el aceite en un recipiente y calentar lentamente, hasta una temperatura de aproximadamente

55º C. 3. Pesar el hidróxido de sodio (sosa cáustica) y el agua, disolver en el agua el hidróxido de sodio (debe

evitarse inhalar los vapores emanados). La concentración de la mezcla debe oscilar entre el 25% y el 33%.

4. La disolución de NaOH en agua produce una reacción exotérmica que calienta la mezcla. Esperar a que la disolución alcance una temperatura aproximada de 55º (la misma que los aceites).

5. Añadir la solución de hidróxido de sodio a los aceites paulatinamente. 6. Agitar continuada pero moderadamente la mezcla hasta que se espese apareciendo la “traza”

(aumenta la viscosidad de forma que la superficie del producto no queda lisa al gotear parte del producto sobre la misma).

7. Añadir los colorantes y aceites de esencias. 8. Agitar y verter la mezcla en el molde. 9. Opcionalmente cubrir el jabón con un tejido y dejarlo asentar durante 24 horas o hasta que se

endurezca. 10. Extraer el jabón del molde y cortarlo en pastillas. Cubrir el jabón con un tejido y ponerlo a secar

durante cuatro semanas antes de usarlo, periodo durante el cual la reacción continua. Receta de proceso en caliente.- La primera parte del proceso es idéntica al proceso en frío, hasta el apartado 7). A partir de ahí: 8. Calentar el jabón lentamente. No es necesaria la agitación. 9. Esperar a que la mezcla empiece a hervir. 10. Transcurrido un intervalo de 20-30 minutos puede darse una fase de separación. Es posible que el

jabón aparente cortarse y separarse los aceites del NaOH. En este caso hay que remover enérgicamente hasta volver a alcanzar la homogeneización y volver a calentar durante 20-30 minutos más. Esta circunstancia no afectará al producto final.

11. A continuación se da la fase de gelificación. El jabón toma aspecto de gel espeso, traslúcido y algo oscuro. Agitar cada 15 minutos aproximadamente. Aparecen burbujas en la masa gelificada.

12. Se continuará agitando cada 15 minutos hasta que se evapore el agua sobrante. 13. Verificar que el pH está alrededor de 9. 14. Añadir aceites en un 10% para conseguir sobreengrasar el producto. 15. Para conseguir una pasta más fluida puede añadirse lactato de sodio o carbonato potásico para

facilitar el removido y vertido en moldes. 16. Colocar en el molde la pasta obtenida, cubrir con papel de aluminio o plástico.

Dejar secar durante un día. La reacción es completa en este proceso, por lo que no es necesario esperar cuatro semanas como en el caso del proceso en frío.

Otros procesos en la fabricación de jabón.- Existen otros dos procesos muy utilizados que se caracterizan por fundir una base que ya es jabón y obtener otro con el agregado de aditivos. Estaos métodos tienen la ventaja que no es necesario el uso directo de hidróxido de sodio. Los más conocidos son el proceso de derretido y vertido y el proceso del recalentado.



El proceso de derretido y vertido (Melt & Pour) o también llamado de la Glicerina, consiste en derretir, por medio de calentamiento, un jabón base que se vende preparado a tal efecto. Ello permite realizar mezclas con jabones y colorantes diversos. El proceso del recalentado parte del jabón obtenido mediante el proceso en frío. Es necesario disponer de una pieza recientemente elaborada (menos de dos días). El jabón se trocea, se añade agua o leche para disolver el jabón y se calienta la mezcla hasta llegar casi al punto de ebullición. Se cubre el recipiente y se calienta hasta 110ºC-130ºC durante un periodo de 1 a 3 horas. Posteriormente se añaden colorantes o fragancias, y se vierte en un molde. Puede retirarse del molde entre 6 y 12 horas después.

Esquema general en la fabricación de jabón FABRICACIÓN INDUSTRIAL DE JABÓN En la industria del jabón el proceso más comúnmente utilizado para su obtención es el proceso en caliente. Las grasas se saponifican en una solución de hidróxido sódico en una caldera abierta para evitar el rebosamiento, que tiene en el fondo tubos de vapor cerrados, para el calentamiento indirecto, y otros abiertos para un calentamiento directo, pasando el vapor a una velocidad adecuada para mantener la agitación y la ebullición (1). Cuando la reacción ha sido completada, se añade sal el cloruro de sodio actúa como electrolito haciendo que el jabón se insolubilice con lo que precipitan gruesos coágulos de jabón. La capa acuosa, que contiene glicerina, se elimina y se concentra, purificando la glicerina por destilación al vacío.

Grasa animalAceite vegetal

Saponif i caci ó Salinización

Lavado

Coloreado

Destilación Glicerina

Secado

Adicion de silicato

Aditivos

Mezcla

Acabado

CorteSalNaOHVapor

Empaque

Jabón

Extrusión

Filtración

Evaporación



Esquema tecnológico para la obtención industrial de jabón y polvo de jabón. El jabón crudo contiene glicerina, álcali y sal y, para separar estas impurezas, se hierve con suficiente cantidad de agua para que se forme un líquido homogéneo, volviendo a precipitar el jabón por adición de sal. Este proceso puede repetirse, para recuperar totalmente la glicerina y eliminar las impurezas. Finalmente, se hierve con agua suficiente para que se forme una mezcla blanda de la que, dejándola en reposo, se separa arriba una capa homogénea del llamado jabón de caldera, producto que contiene un 69- 70% de jabón, 0,2-0,5% de sal y alrededor de un 30% de agua (2) este jabón tiene aún demasiada humedad y está muy flojamente unido, es aún más ligero que el agua por ello se lo somete al secado (3) hasta que no contenga más del 5% de agua lo que puede lograrse por dos modos, por filtración (4) para separar las lejías madres. El jabón seco y troceado se lleva a una máquina mezcladora (5) en la que se mezcla con colorante, productos químicos y sustancias de relleno, a continuación pasa a una máquina (7) por medio de una serie de rodillos de acero (6), se lo mastica y homogeneiza, se lo hace más denso y finalmente se conduce a una prensa de husillo (8) en la que adquiere la forma deseada y se imprime la marca. El nombre de jabón de grano dado a ésta clase de producto se debe a su condición sólida. Entre los jabones de grano existen diferentes variedades, se diferencias por su mayor o menor contenido en jabón, en rellenos y por su alcalinidad (ácidos, básicos o neutros). Si deseamos obtener polvo de jabón de la máquina (7) pasas a una picadora (9) que transporta los trozos por medio de bandas (10) a unos rodillos trituradores que convierten en polvo el jabón (11).

2 3

56

7

8 9

10

11

4

Legias madres

a la prensay etiquetado

polvo de jabón

Grasa

Vapor

NaOH NaCl



Jabón de tocador: El jabón neto procedente de la saponificación contiene sobre el 30% de agua. El contenido en agua se reduce al 12%. Después se añaden aditivos menores como por ejemplo: perfumes, agentes conservantes como ácido etilendiaminotetracético, blanqueantes como TiO2, o colorantes, y en algunos casos germicidas. Se mezcla todo de manera que quede homogéneo. Los jabones de tocador contienen normalmente de 20-50% de jabón de aceite de coco y 50-80% de jabón de sebo, y pueden contener también hasta el 10% de ácido graso no neutralizado. El jabón de aceite de coco, más caro, es necesario para dar un producto con buena espuma y propiedades de disolución satisfactorias. Jabones en polvo para lavado de ropa: Las formulaciones típicas constan de jabón sódico, perborato sódico, silicato sódico y pequeñas cantidades de reforzadores de espuma, carboximetilcelulosa sódica, agentes fluorescentes de blanqueado, perfumes y agua. Pueden también estar presentes carbonato sódico y/o fosfatos sódicos. Estos productos dominaron una vez el mercado del lavado de ropa, pero ahora han sido desplazados casi por completo en la mayoría de los mercados del mundo por productos basados en alquilbencenosulfonatos. Una notable excepción ocurre en Gran Bretaña, donde los jabones en polvo todavía tienen una importante proporción del mercado del lavado de ropa. Desdoblamiento de las grasas con vapor de agua en contracorriente.- A veces en la industria en lugar de trabajar directamente con las grasas el proceso de saponificación se prefiere realizar un tratamiento previo de desdoblamiento de las grasas y a continuación realizar la neutralización de los ácidos grasos obtenidos. El procedimiento moderno consiste en desdoblar la grasa a presión, por medio de vapor de agua sobrecalentado, en ácidos grasos y glicerina. Los ácidos grasos pueden neutralizarse con sosa o potasa para convertirlos en jabones o bien elaborarlos químicamente de otra forma. En la actualidad se realiza el desdoblamiento por arrastre de vapor de agua a una temperatura de 250 ºC y a 45 atm de presión. Se añade óxido de cinc o de magnesio para facilitar la emulsión de la mezcla. El desdoblamiento se realiza en recipientes de presión, con revestimiento de acero noble para evitar la corrosión por ácidos grasos calientes que quedan en libertad, alcanzando la presión y temperatura deseada, se facilita el proceso de desdoblamiento por que el agua disuelve hasta el 23 % de la grasa. El agua y la grasa se introducen en forma independiente (1 y 2) en el autoclave (3), en proporción 2:5. Los ácidos grasos se separan en la parte superior y se retiran por medio de una válvula de descompresión. La solución acuosa de glicerina sale por el fondo de la autoclave, se retiran las impurezas en el filtro (4) y se concentra en el evaporador (5), hasta obtener glicerina en un 80%. Este concentrado se deja en reposo por algún tiempo para separar completamente algún sedimento que todavía permanece en la glicerina. Luego se elimina el agua que se encuentra en la glicerina purificada por destilación al vacío (6).



Esquema tecnológico del desdoblamiento de grasas con vapor de agua en contracorriente. BTENCIÓN DE VEHÍCULOS SECANTES La estructura molecular de un aceite secante convencional, como el aceite de lino, es la siguiente:

Se considera que un índice de yodo inferior a 100 es propio de grasas no secantes; superior a 170, de aceites secantes, y entre uno y otro están los aceites semisecantes. Al exponer esta sustancia al aire, el oxígeno ataca los extremos no saturados de la cadena de hidrocarburos en los dobles enlaces, CH=CH-. Como consecuencia de ello se forma un óxido o éter, y los enlaces cruzados entre las moléculas forman una macromolécula insoluble:

Ácidos grasos

6

5

3

4

2

1

Água

Grasa

Solución acuosade glicerina

Bomba de vacío

Glicerina

Glicerina

GlicerinaResiduosGlicerina al 80%

Vapor de agua

H2C

HC

H2C

O

O

O

C C7H14

C C7H14

C C7H14

O

O

O

CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH2 CH CH

CH2 CH CH

CH2 CH CH

C5H11

C5H11

C5H11



El aceite secante es, por tanto, un monómero cuando está en la lata y se convierte en un polímero después de aplicarse a una superficie expuesta al aire.

CH CH

CH CH

CH CH

CH CH

O OO2

H2C

HC

H2C

O

O

O

C C7H14

C C7H14

C C7H14

O

O

O

CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH2 CH CH

CH2 CH CH

CH2 CH CH

C5H11

C5H11

C5H11

H2C

HC

H2C

O

O

O

C C7H14

C C7H14

C C7H14

O

O

O

CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH2 CH CH

CH2 CH CH

CH2 CH CH

C5H11

C5H11

C5H11

O O

O O

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