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
PROCESAMIENTO INDUSTRIAL
PARA LA OBTENCIÓN DE
ACEITES VEGETALES
2
3
Introducción
Fuentes de
aceites
vegetales
Oleaginosas
Semillas
Frutos
El procesamiento de las oleaginosas está
condicionado a su composición y
estructura
4
Estructura de las oleaginosas
Semillas
1. Epispermo
2. Almendra Embrión
Endospermo
Frutos
1. Epicarpio
2. Mesocarpio
3. Endocarpio
4. Semilla
5
Estructura de las oleaginosas
¿Cómo
obtener estos
lípidos?
EXTRACCIÓN
6
Tratamientos previos a la extracción
Limpieza
Descascarado
Molienda y Laminado
Acondicionamiento y
cocción
EXTRACCIÓN
Recepción
Almacenamiento
Actividades previas al
procesamiento
Procesamiento
Limpieza
Eliminación de impurezas
Limpiadoras de tambor
Limpiadoras tipo criba
vibratoria
Limpiadoras neumáticas
Equipos:
7
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
Molienda
¿Qué ocurre durante la molienda?
9
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
10
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
11
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
12
Acondicionamiento
Ajuste de la humedad
13
Mayor movimiento
térmico molecular
Mejor extracción
del aceite
A mayor
humedad
Acondicionamiento y cocción
Equipos:
Cocinas horizontales Cocinas verticales
14
Tipos de extracción
Extracción
Mecánica
Química
Acuosa
15
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 :
16
Extracción mecánica
Prensado
Hidráulico Expulsión
Prensas
discontinuas
Prensas
continuas
17
Extracción mecánica
Prensado hidráulico
18
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
19
Extracción mecánica
Prensado por expulsión
Características
- Funcionamiento continuo
- Facilidad del proceso
- Mayor capacidad
- Requiere menor mano de obra
- Mayores rendimientos20
Extracción química
21
Transferencia de materia basada en la disolución de los
componentes de una mezcla en un solvente selectivo
Extracción química
22
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
Extracción química
23
Tipos de extracción química
Extracción
química
Por inmersión
Por percolación
Mixto
Velocidad de
recambio es
lentaVelocidad de
recambio
continua
Extracción química
24
Extractores por inmersión
Extractor Hildebrandt
Extracción química
25
Extractores por inmersión
Extractor Olier
Extracción química
26
Extractores por percolación
Extractor Rotocel
Extracción química
27
Extractores por percolación
Extractor C.M.B.
Extracción química
28
Extractores mixtos
Extracción química
29
Tratamiento de la miscela
Filtración
Pre-concentración
Destilación
ACEITE
CRUDO
Extracción química
30
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
Extracción acuosa
31ACEITE
MATERIAL OLEAGINOSO
PRENSADO
DESCASCARADO
MOLIENDA HUMEDA
LIQUIDO BLANQUECINO (LECHE)
CENTRIFUGADO (MATERIAL SÓLIDO)
LIQUIDO
CENTRIFUGADO
(AGUA)
Insolubilidad del aceite en agua
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
Obtención de aceite
33
Obtención de aceite
34
Refinación de aceite
35
Filtración
Desgomado
Neutralización
Blanqueo
Hidrogenación
Desodorización
Winterización
Refinación de aceite: Desgomado
36
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
Refinación de aceite: Desgomado
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Floculación por adición de ácido fosfórico
Refinación de aceite: Desgomado
38
Refinación de aceite: Neutralización
39
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
Refinación de aceite: Neutralización
40
• % 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
Refinación de aceite: Neutralización
41
¿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
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
Refinación de aceite: Neutralización
43
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
Refinación de aceite: Neutralización
44
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
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
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
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
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
Refinación de aceite: Hidrogenación
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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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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
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
Refinación de aceite: Hidrogenación
52
Isomerización Cis –Trans
Al hidrogenar puede ocurrir:
Cambios en propiedades físicas y químicas
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
Refinación de aceite: Desodorización
55
Eliminación de sustancias volátiles responsables de
olores indeseables
Baja presiónElevadas temperaturas
Inyección de vapor
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
Gracias!
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