mÓdulo: tecnologÍa de cereales y oleaginosas
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MÓDULO: TECNOLOGÍA DE
CEREALES Y OLEAGINOSAS
Dra. Beatriz Navas
Dra. Carmen Virginia Liendo
Semestre 2017-I
Abril-Julio 2017
1
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PROCESAMIENTO INDUSTRIAL
PARA LA OBTENCIÓN DE
ACEITES VEGETALES
2
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Introducción
Fuentes de
aceites
vegetales
Oleaginosas
Semillas
Frutos
El procesamiento de las oleaginosas está
condicionado a su composición y
estructura
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4
Estructura de las oleaginosas
Semillas
1. Epispermo
2. Almendra Embrión
Endospermo
Frutos
1. Epicarpio
2. Mesocarpio
3. Endocarpio
4. Semilla
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5
Estructura de las oleaginosas
¿Cómo
obtener estos
lípidos?
EXTRACCIÓN
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6
Tratamientos previos a la extracción
Limpieza
Descascarado
Molienda y Laminado
Acondicionamiento y
cocción
EXTRACCIÓN
Recepción
Almacenamiento
Actividades previas al
procesamiento
Procesamiento
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Limpieza
Eliminación de impurezas
Limpiadoras de tambor
Limpiadoras tipo criba
vibratoria
Limpiadoras neumáticas
Equipos:
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Descascarado
Separación de la cascarilla de la semilla
Mayor eficiencia en la extracción.
Mayor capacidad de las prensas.
Menor desgaste de los molinos.
Torta residual de mayor calidad.
Ventajas:
Equipos:
Descascaradoras de bandas
Descascaradoras de discos8
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Molienda
¿Qué ocurre durante la molienda?
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Molienda
Equipos
Molino de rodillos Características
Los rodillos giran a
diferentes velocidades
Los cilindros no hacen
contacto entre sí
El espacio entre los
cilindros es regulado por
un sistema mecánico
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Molienda
Equipos
Características
Los rodillos giran a la
misma velocidad
Los cilindros trabajan
con un fuerte contacto
La presión entre los dos
cilindros se genera por
un sistema mecánico o
hidraúlico
Laminadores
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Cocción
Tratamiento térmico a las semillas laminadas
Los objetivos son:
Cambio de color
Desnaturalización parcial de las proteínas
Desventajas :
Coagular las proteínas
Aumentar la fluidez
Mejorar la extracción
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Acondicionamiento
Ajuste de la humedad
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Mayor movimiento
térmico molecular
Mejor extracción
del aceite
A mayor
humedad
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Acondicionamiento y cocción
Equipos:
Cocinas horizontales Cocinas verticales
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Tipos de extracción
Extracción
Mecánica
Química
Acuosa
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Extracción mecánica
Aplicación de presión sobre una masa de
productos oleaginosos
Aplicable a materia prima con alto contenido de aceite
Rendimiento de extracción de 90 a 95%
Ausencia de residuos tóxicos
Equipos de relativo bajo costo
Características :
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Extracción mecánica
Prensado
Hidráulico Expulsión
Prensas
discontinuas
Prensas
continuas
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Extracción mecánica
Prensado hidráulico
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Extracción mecánica
Prensado hidráulico
Tomar en cuenta:
- Tiempo de drenaje
de la prensa.
- Temperatura
- Viscosidad del
aceite
- Contenido del
aceite
- Contenido de fibra
de la materia prima
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Extracción mecánica
Prensado por expulsión
Características
- Funcionamiento continuo
- Facilidad del proceso
- Mayor capacidad
- Requiere menor mano de obra
- Mayores rendimientos20
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Extracción química
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Transferencia de materia basada en la disolución de los
componentes de una mezcla en un solvente selectivo
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Extracción química
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Factores a tomar en cuenta:
Tipo de solvente
No tóxicoNo inflamable, no explosivoBajo punto de ebullición Tener excelentes propiedades disolventesFácil de recuperarAlta selectividad
Contenido de agua en la semilla
Temperatura y tiempo de extracción
Cantidad del solvente
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Extracción química
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Tipos de extracción química
Extracción
química
Por inmersión
Por percolación
Mixto
Velocidad de
recambio es
lentaVelocidad de
recambio
continua
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Extracción química
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Extractores por inmersión
Extractor Hildebrandt
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Extracción química
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Extractores por inmersión
Extractor Olier
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Extracción química
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Extractores por percolación
Extractor Rotocel
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Extracción química
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Extractores por percolación
Extractor C.M.B.
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Extracción química
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Extractores mixtos
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Extracción química
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Tratamiento de la miscela
Filtración
Pre-concentración
Destilación
ACEITE
CRUDO
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Extracción química
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Ventajas
Mejor calidad del aceite (menos impurezas)
Harinas con elevado contenido de proteínas
Mayores rendimientos (99 -99,9%)
Desventajas
Elevada inversión inicial
Requerimientos de equipos de seguridad
Produce residuos tóxicos
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Extracción acuosa
31ACEITE
MATERIAL OLEAGINOSO
PRENSADO
DESCASCARADO
MOLIENDA HUMEDA
LIQUIDO BLANQUECINO (LECHE)
CENTRIFUGADO (MATERIAL SÓLIDO)
LIQUIDO
CENTRIFUGADO
(AGUA)
Insolubilidad del aceite en agua
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Extracción acuosa
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Ventajas de la Extracción Acuosa
Menor costo de Inversión
Mayor seguridad de operación
Obtención de más productos
Desventajas de la Extracción Acuosa
Rendimientos del 91-93%
Menos eficiente que la extracción mecánica y química
Solo se usa con éxito en aceite de coco y maní
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Obtención de aceite
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Obtención de aceite
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Refinación de aceite
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Filtración
Desgomado
Neutralización
Blanqueo
Hidrogenación
Desodorización
Winterización
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Refinación de aceite: Desgomado
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Extracción de compuestos hidrosolubles como
proteínas, hidratos de carbono y fosfolípidos
Floculación por adición de agua
REPOSO 2 h
ACEITE
AGITACION 10-15’
AGUA (2-3%)
CALENTAMIENTO 60-70 ºC
SEPARACIÓN
(Centrifugación o Decantación)
Aceite
Goma
Agua
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Refinación de aceite: Desgomado
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Floculación por adición de ácido fosfórico
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Refinación de aceite: Desgomado
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Refinación de aceite: Neutralización
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Eliminación de los ácidos grasos libres.
Formación de jabones
Química
(Sustancia alcalina)
Física
(Inyección de vapor)
R-COOH + NaOH R-COONa + H2O
Reacción de saponificación
Reacción no deseable
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Refinación de aceite: Neutralización
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• % pérdida de aceite = 4,7%
• %pérdida de tocoferoles = 40-45%
• Uso de temperaturas bajas Química
• % pérdida de aceite = 6,3%
• %pérdida de tocoferoles = 10%
• Uso de temperaturas altasFísica
Neutralización química vs. física
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Refinación de aceite: Neutralización
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¿Qué cantidad de NaOH se requiere?
200.000 Kg de aceite con una acidez de 3% AGL (ácido oleico)
Cantidad de solución de NaOH al 14%Tomar en cuenta la adición de un exceso del 0,1% AGL
100Kg de aceite 3,1 Kg de Ac. Oleico200.000Kg de aceite 6.200Kg de Ac. oleico
R-COOH + NaOH R-COONa + H2O
PM (NaOH) = 40g/mol
PM (Ac. oleico) = 282g/mol
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Refinación de aceite: Neutralización
42
¿Qué cantidad de NaOH se requiere?
282Kg de Ac. oleico 40Kg de NaOH6.200Kg de Ac. oleico 879,43Kg de NaOH
Solución de NaOH al 14%
Se requieren 6.282Kg de solución de NaOH al 14% para neutralizar los AGL
de 200 Tn de aceite
14Kg de NaOH 100Kg de solución NaOH879,43Kg de NaOH 6.282Kg de solución
de NaOH
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Refinación de aceite: Neutralización
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Esquema de neutralización química convencional
Aceite crudo
Calentador
Mezcladores
Adición
de
ácido
Adición
de soda
cáustica
Centrifugas
Sistema
de
adición
de agua
Salida de
aceite
neutralizado
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Refinación de aceite: Neutralización
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Con la neutralización se originan las mayores
pérdidas por saponificación o emulsificación
Altas temperaturas
Altas concentraciones
de NaOH
Poco tiempo de reposo
Favorece la
saponificación
Bajas temperaturas
Bajas concentraciones
de NaOH
Mucho tiempo de
reposo
Favorece la
emulsificación
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Refinación de aceite: Neutralización
45
Tanque de almacenamiento aceite crudo
Neutralización o Refinación Zenith
Centrifugación
Clarificación
Tanque de refinación
Centrifugación x30´
Calentamiento 45ºC
Aceite desgomado
Calentamiento 95ºC
Neutralización NaOH 0,4-3,5%
Mezcla con Acido fosfórico
Secado aire caliente
Filtración
ETAPA I
ETAPA II
ETAPA III
Gomas
Soapstock
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Refinación de aceite: Neutralización
46
Neutralización química
convencional
Refinación alcalina
Zenith
Rendimiento 97%
[NaOH] del 15-20%
T max de 88°C
Usa agitación
Lavado del aceite
Contacto con aire
Puede ser continuo o
semicontinuo
Rendimiento 99%
[NaOH] del 0,4-3,5%
T max de 95°C
No hay agitación
No hay lavado
Mínimo contacto con aire
Es semicontinuo
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Refinación de aceite: Blanqueo
47
Remoción de sustancias que aportan color al
producto
Clarificación
Física Química
Uso de absorbentes como arcillas naturales o activadas y carbonos
activados
Uso de agentes químicos con oxidantes
reductores
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Refinación de aceite: Blanqueo
48
Tanque de refinación
Agitación al vacío x 30´
Adición de arcilla
Filtración
Aceite blanqueado
Calentamiento
Proceso Discontinuo
100 – 110ºC
30 min.
Con vapor 70-80 ºC
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Refinación de aceite: Hidrogenación
49
Eliminación de ácidos grasos insaturados
Transformar una grasa liquida en una de
consistencia semi-sólida adicionando
hidrógeno directamente en los puntos de
insaturación de los ácidos grasos, en
condiciones determinadas de T y P y en
presencia de un catalizador.
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50
Refinación de aceite: Hidrogenación
La hidrogenación puede ser:
Selectiva:
Es un proceso ordenado en base al grado de insaturación
de los ácidos grasos:
k1 k2 k3
Ác. Linolénico Ác. Linoleíco Ác. Oleíco Ác. Estear.
Altas temperaturas ( 200 ºC) y bajas presiones (6 Lb/pulg2)
Alta Concentración de Hidrógeno y baja concentración de
catalizador
Tiempo aprox 30min
K 1 > k2 > k3
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51
Refinación de aceite: Hidrogenación
Hidrogenación No selectiva
• La adición de H2 es al azar• Bajas temperaturas (132ºC) • Altas presiones (60 Lb/pulg2)• Baja concentración de hidrogeno y alta concentración de catalizador
• Tiempo > 30 min
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Refinación de aceite: Hidrogenación
52
Isomerización Cis –Trans
Al hidrogenar puede ocurrir:
Cambios en propiedades físicas y químicas
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Refinación de aceite: Hidrogenación
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Isomerización posicional
Al hidrogenar puede ocurrir:
CH3 - (CH2)7 - CH = CH – (CH2)7 - COOH
Ácido oleico
CH3 - (CH2)10 - CH = CH – (CH2)4 - COOH
Ácido elaidico
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Obtención de margarinas
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Refinación de aceite: Desodorización
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Eliminación de sustancias volátiles responsables de
olores indeseables
Baja presiónElevadas temperaturas
Inyección de vapor
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Refinación de aceite: Winterización
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Separación de glicéridos con altos puntos de fusión
para evitar enturbiamiento y aumento de viscosidad
Enfriamiento
(Lento y gradual)
Filtración
(Separación de estearinas)
Obtención de aceite refinado
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Gracias!
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