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Capitulo grasas y aceites
 

Capitulo grasas y aceites

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    Capitulo grasas y aceites Capitulo grasas y aceites Document Transcript

    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHGRASAS VEGETALES Y ANIMALES Dr. Jorge Efrén Silva YLas grasas animales y vegetales son triglicéridos o esteres de glicerina y ácidos grasos (ácidos carboxílicos) desde elC6 hasta C26 saturados o insaturados, aunque los más comunes son C12 (láurico) al C18 (esteárico). O H2C O C (CH2)14 CH3 O HC O C (CH2)14 CH3 O H2C O C (CH2)14 CH3 Tripalmitato de glicerina (palmitina)Cuando en los triglicéridos predominan los ácidos grasos insaturados tenemos lo que conocemos como aceitesmientras que si predominan ácidos grasos saturados tenemos lo que conocemos como sebos y mantecas. GLICEROL TRIGLICÉRIDOS Sebos y 95 % Saturados mantecas ÁCIDOS GRASOS Insaturados Aceites Saturados ÁCIDOS GRASOS LIBRES Insaturados COMPOSICIÓN Vitaminas Tocoferoles DE GRASAS Colesterol Esteroles Fitosterol Fosfatidos Lecitinas MATERIA NO SAPONIFICABLE 5% Fosfoglicéridos Fosfolípidos Esf i ngo p do lí i Carotenos Colorantes Clorof il a Xantóf il a Alcoholes de cadena larga Hidrocarburos Agua Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHCARACTERÍSTICAS FÍSICOQUÍMICAS DE LAS GRASASExisten una serie de índices que sirven para caracterizar, tecnológicamente, las grasas comerciales. Los másimportantes son los siguientes:El índice de saponificación.- indica los mg de potasa (KOH) necesarios para saponificar un g de materia grasa. Esuna sencilla volumetría que da idea de la proporción de glicéridos en el total. La saponificación se hace con excesode 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, perola operación se practica en frío de manera que el álcali reactivo sólo reaccione con los ácidos libres. Se determinapor 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 semide por los mg de yodo que fijan por adición en 100 mg de grasa. Se practica provocando la adición del yodo conexceso de reactivo y valorando volumétricamente el yodo no fijado. Se considera que un índice de yodo inferior a100 es propio de grasas no secantes; superior a 170, de aceites secantes, y entre uno y otro están los aceitessemisecantes.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 comomiliequivalentes de Oxigeno, evalúa el estado de oxidación de un lípido, cuando no se conoce la historia previa. Dala 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 grasosvolátiles 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 volátilesinsolubles 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 relaciónentre los índices de Reichert-Meissl y Polenske.APLICACIONES O USOS DE LAS GRASAS VEGETALES Y ANIMALESExisten un sinnúmero de aplicaciones o usos que se les da a las grasas vegetales y animales sean estos aceites osebos 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. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHOBTENCIÓN INDUSTRIAL DE ACEITES VEGETALESMATERIAS PRIMASLas sustancias a partir de las cuales se producen los aceites son semillas o frutos. En realidad, todas las semillas yfrutos contienen aceite, pero sólo los llamados oleaginosos sirven para la producción industrial de aceite. AJONJOLÍ Aceite de Ajonjolí o Sésamo LINO Aceite de Linaza MANÍ O CACAHUETE Aceite de Maní MAÍZ Aceite de Maíz COLZA Aceite de Colza MATERIAS RICINO O CATAPUCIA PRIMAS Aceite de Ricino PARA LA OBTENCIÓN DE OLIVO ACEITES VEGETALES Acite de Oliva COCO Aceite de Copra PALMA Aceite de Palma GIRASOL Aceite de Girasol SOJA O SOYA Aceite de soya o soja ALGODÓN Aceite de Algodón CÁRTAMO, ALAZOR, AZAFRANCILLO O AZAFRÁN FLOR Aceite de Cártamo Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHPROCESO DE EXTRACCIÓN Preparación y acondicionamiento de las diferentes clases de semillas para la extracciónLimpieza.-De las semillas a través de separadores magnéticos para eliminar cualquier fragmento de metal quepudieran contener, por flotación por aire, etc., para eliminar metales, suciedad, piedras y semillasextrañas.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 humedaddebe ser inferior a 8 - 10 %. El secado es importante para evitar la degradación del color elenranciamiento y la hidrólisis que generarían los ácidos grasos libres y deteriorarían tanto la materiaprima como el producto.Descascarillado.-Cuando sea necesario, y separación de las cáscaras (se realiza por flotación en varias etapas). Serecomienda 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 lassemillas descascarilladas.Trituración / Laminado.-En algunos casos se realiza una trituración en molinos de rodillos. También se puede llevar a cabo lalaminación directa de las semillas. Se utilizan laminadores de cilindros de superficie lisa. Se formanláminas o "copos" de bajo espesor. Esta trituración de las semillas o de la torta de prensado es unamolienda gruesa para evitar la aparición de demasiadas materias finas en el aceite. Extracción propiamente dicha de aceite vegetalTecnológicamente 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 tienemenores rendimientos.Partiendo de la preparación y acondicionamiento de las semillas el siguiente paso en la elaboración deaceites es la molienda o molturación de la semilla, la cual se realiza con molinos a martillos, cilindros oespolones. La finalidad de esta etapa es colapsar las estructuras vegetales para que el aceite sea liberadode 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 Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCH- 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 hexanoPara 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 Limpieza Secado Descascarillado Separación de las cáscaras Trituración/Laminado EXTRACCIÓN POR PRESIÓN POR SOLVENTES Aceite Torta proteica Aceite + solvente Harina + solvente Filtrado Tamizado Eliminación de disolvente Preconcentración Filtrado Eliminación disolvente Secado Concentrado Aislado Aceite de semillas Aceite de semillas Harina proteico proteico Proceso de obtención de los aceites de semillas oleaginosasPROCESO DE REFINACIÓNDesfangado.-Eliminación de impurezas sólidas. Se realiza en centrifugas de descarga intermitente de sólidos. Sunecesidad depende del tipo de proceso (en los procesos que incluyen extracción o separación de fasespor centrifugación no suele realizarse) Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHDesgomado o Desmucilaginación.-Consiste en la eliminación de mucílagos, gomas y resinas. Se consiguen eliminar principalmentefosfolípidos, la mayoría lecitinas, pero también se reducen los niveles de proteínas, ceras y peróxidos delaceite crudo. La presencia de considerables cantidades de fosfolípidos puede conducir a aceites de coloroscuro y pueden servir también como precursores de sabores desagradables. Se trata también defacilitar la desacidificación. 5 LC FIC 3 TIC 2 1 FIC 1. Bomba de impulsión del aceite crudo 5. Depósito de aglomeración 2. Calentador de placas 6. Centrífuga para la separación del aceite 3. Mezclador del aceite con ácido fosfórico 7. Salida del aceite desgomado 4. Sistema de adición de ácido fosfórico 8. Salida de las gomas Instalación de desgomado de aceites y grasasEl 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) omediante inyección de vapor y de ácido fosfórico (H3PO4) o cítrico, seguido de una separación encentrífuga 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 interesala recuperación de algún compuesto; por ejemplo, la capa de emulsión de fosfolípidos que se obtiene apartir de aceites como el de maíz y soja es muy rica en lecitina, un emulgente muy usado en la industriaalimentaria, 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 soluciónacuosa de hidróxido sódico (sosa cáustica) o con carbonato sódico. La mezcla es agitada a unatemperatura elevada y controlada durante un tiempo determinado, en tanques para procesodiscontinuo o en mezcladoras en línea. En el caso de refinado discontinuo, la emulsión acuosa de abonesformada por los ácidos grasos libres y la sosa, junto con otras impurezas, se deposita en el fondo deltanque, por donde se saca. En el caso del refinado continuo, la mezcla se separa por centrifugación. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHTras este paso, el aceite neutralizado debe lavarse en profundidad con agua caliente, en agitadores develocidad controlada para evitar emulsiones y separación en centrífugas con alimentación presurizada. 3 3 3 3 8 6 6 6 TIC 2 FIC1 FI 9 9 FIC FIC FIC 5 4 7 7 1. Bomba de entrada de aceite crudo 6. Centrífugas 2. Calentador de placas 7. Sistema de adición de agua 3. Mezcladores 8. Salida de aceite neutralizado 4. Sistema de adición de ácido (bomba y depósito) 9. Salida de gomas 5. Sistema de adición de sosa cáustica concentrada Acondicionamiento, neutralización y lavado de aceites y grasasGeneralmente, los aceites refinados son neutros, sin sustancias que se separen con el calentamiento, decolor 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 pigmentosresponsables de coloraciones no deseadas o excesivas en el aceite, como los carotenos, clorofila yderivados, xantofila, gosipol y derivados de oxidaciones del ?-tocoferol.La decoloración se realiza por suspensión en el aceite de materiales adsorbentes. Estos materiales sondistintos agentes blanqueantes, generalmente tierras o carbones absorbentes (carbón activo) y vapor deagua 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 deestos materiales se realiza por filtración en filtros rotatorios y filtros prensa. El aceite retenido en losadsorbentes 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 latendencia del aceite a la rancidez debido a que algunos antioxidantes naturalmente presentes en elaceite son eliminados con las impurezas. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHDesodorización.-El objetivo es eliminar distintos compuestos responsables de aromas no deseados en los aceites, oconseguir aceites sin olor ni sabores destinados a la producción de margarinas. Estos compuestos sonprincipalmente aldehídos, cetonas, carotenoides, tocoferoles, ácidos grasos libres de cadena corta (comoel 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 aguao por destilación molecular. La utilización de sistemas continuos en este punto del refinado vaaumentando cada vez más, en los que el aceite caliente va pasando a través de una columna encontracorriente con el paso de vapor.Se suele añadir cerca de un 0.01 % de ácido cítrico a los aceites desodorizados para inactivar metalestraza como compuestos de hierro o cobre solubles que podrían provocar la oxidación y desarrollo derancidez.Winterización.-La winterización se emplea para obtener un aceite de mayor nitidez, que no presente turbios (debido ala suspensión de un precipitado fino) durante el almacenamiento.Consiste en separar del aceite las sustancias con punto de fusión elevado (estearinas, glicéridos muysaturados, ceras y esteroles) que provocarían turbidez y precipitaciones en el aceite al encontrarse este abaja temperatura.Generalmente se realiza por enfriamiento rápido del aceite con agua fría o equipos frigoríficos, con loque 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 einyecta en moldes de alta capacidad para producir preformas que luego se transformarán en la botellafinal durante el soplado. Para realizar el soplado las preformas son acondicionadas en un horno delámparas de cuarzo, estiradas mecánicamente y luego sopladas con aire comprimido de alta presión enmoldes 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 delaire. Por tal motivo para extender la vida útil del producto se desplaza el oxígeno contenido en el aceite yen el interior del envase por un gas inerte.En general el gas empleado es nitrógeno, dado que además de no ser reactivo es abundante, pocosoluble y no altera el sabor ni el aroma de los alimentos. Desde el punto de vista de su función seconsideran 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, desplazaal 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 alcierre de la botella. El nitrógeno agregado se expande bruscamente desplazando al oxígeno y una veztapada la botella genera una sobre presión interna que aumenta la rigidez del envase. Este incrementode la rigidez redunda en una mejor apariencia del envase, previene el colapsado luego del enfriamientodel 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 sedeposita temporariamente el aceite. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCH Esquema de una planta de refinado de aceites comestibles de flujo discontinuo. Proceso general de obtención y refinación de aceite de semillas oleaginosas. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHAPROVECHAMIENTO DE LOS RESIDUOS (TORTAS O EXPELER) DE EXTRACCIÓNSegún 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 decarbono. El objetivo económico es tratar de sacar la mayor cantidad de aceite posible, pero la extracciónabsoluta no se puede lograr. Es por eso que normalmente la industria aceitera en el mundo apuntaba aun límite de aceite residual en torta del 1 %.Las harinas de extracción constituyen el principal subproducto de la industrialización de oleaginosas. Enel caso del girasol por cada tonelada de aceite obtenida se obtiene una de harina mientras que para lasoja, son cuatro las toneladas de harina obtenidas por cada tonelada de aceite. Para este caso particularla 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 porejemplo 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 alimentaciónhumana.La venta de la torta deja bastante dinero, normalmente se paga por el PRO- FAT (proteína - grasa) para locual se analiza el contenido en proteína y en grasa y la suma de ambos en los mercados de exportaciónnormalmente 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 unahumedad del 12 %.En las siguientes etapas del proceso se debe eliminar el solvente embebido y reducir el contenido dehumedad.Para ello se emplea un desolventizador – tostador. Este dispositivo es un recipiente cilíndrico encamisadoque cuenta en su interior con bandejas calefaccionadas perforadas. Sobre las bandejas actúan paletasque 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 suhumedad hasta aproximadamente 19 %. Este incremento del contenido de agua favorece la inactivaciónde factores antinutricionales.Las bandejas reciben también calefacción indirecta con vapor. De esta manera se llega a temperaturascercanas a los 107°C que favorecen el secado y tostado de la harina. El tiempo de residencia oscila entrelos 10 a 20 minutos.Un excesivo tiempo de tostado produciría una disminución en la solubilidad de las proteínas y porconsiguiente las disminución del valor nutricional.Luego del proceso de desolventización, la harina tiene un contenido residual de hexano de 300 a 500ppm. 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 solublesaprox. 48% se obtiene un concentrado de 44- 52% en proteínas que se destina a los frigoríficos paraelaboración de chacinados y embutidos ya que tienen buenas propiedades emulsionantes. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHEn la obtención de los concentrados no se daña a las proteínas sino que se van eliminando los solventesy se va concentrando.Aislado proteico: se obtienen por selección de proteínas por ajuste de pH, se van obteniendo por elpunto isoeléctrico de la proteína. Se lo texturiza imitando la carne y se emplean en hamburguesas,milanesas.ELABORACIÓN DE JABONESJabones.- los que resultan de la saponificación de las grasas o de la neutralización de los ácidos grasoscomprendidos entre C12 y C18 saturados o no con NaOH, KOH, Na2CO3 o K2CO3. Saponificación de una grasaSaponificación.- es la reacción que se produce cuando se escinde una grasa con un álcali, obteniéndoseglicerina y una sal del metal alcalino con el ácido graso, conocida comúnmente como jabón. O H2C O C (CH2)14 CH3 O O OH OH OH HC O C (CH2)14 CH3 + 3NaOH NaO C (CH2)14 CH3 + O H2C CH CH2 jabón glicerina H2C O C (CH2)14 CH3 grasa Neutralización de un ácido graso O O H3C (H2C)14 C O H + NaOH H3C (H2C)14 C O Na + H2O Ácidos grasos Hidróxido de sodio Jabón AguaPropiedades del jabón.-La detergencia, o poder limpiador de un jabón, depende en parte del gran descenso que produce en latensión superficial.Otro factor que contribuye es que las moléculas de jabón se caracterizan por contener dos partesdiferenciadas: 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 aguasustancias 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. Elgrupo carboxilato (parte hidrofílica) de la molécula tiene afinidad por el agua. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCH Molécula de jabón y sus propiedadesMATERIAS PRIMASLas materias primas más importantes para fabricar jabón son el sebo y el aceite de coco. Se empleantambién otros materiales como el aceite de palma y aceite de palmiste. Si es preciso, los aceites puedentratarse antes de la saponificación, por ejemplo, decolorarse con tierra de batán para eliminar impurezascoloreadas o, en el caso de aceites con un elevado contenido en triglicéridos no saturados, hidrogenarseparcialmente para mejorar el color y la estabilidad.Índices de saponificación.-Para obtener una correcta saponificación de las materias primas es necesario conocer el índice desaponificación de la grasa o aceite utilizado. Ello nos permitirá calcular las proporciones adecuadas decada componente.Se define el índice de saponificación de una grasa como el número que indica la cantidad en miligramosde 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 obtienenjabones sólidos. Por lo tanto, para la fabricación de jabón sólido es necesario transformar el índice desaponificación de cada grasa en otro tipo de índice alternativo que esté expresado en peso de hidróxidode sodio. Para ello, basta con multiplicar el índice de saponificación de cada grasa concreta por la masamolar del hidróxido sódico (utilizado para la obtención de jabón sólido) y dividir por la masa molar delhidróxido 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 enlos 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. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCH Índices de saponificación referentes a NaOH expresados en gramosPor lo tanto, para saponificar totalmente 100 g de aceite de oliva se necesitan 13,4 g de NaOH. Elhidróxido de sodio debe disolverse en agua con proporciones entre el 25% y el 33%.PROCESOS DE ELABORACIÓNExisten varios métodos y variaciones para obtener jabones. Básicamente pueden resumirse en dos tiposde 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 unagran cantidad de variantes.El proceso en frío es el más común en la elaboración artesanal de jabón por ser el más sencillo derealizar, y es el utilizado en la presente planta piloto. El proceso en caliente es más complicado yrequiere de más temperatura, pero en cambio posibilita la recuperación de productos cuya consecuciónno ha sido exitosa, mediante el fundido y reutilización de los mismos. Por esta razón es por lo que este esel proceso más utilizado para la elaboración industrial de jabón natural. El producto final así obtenidotiene 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: Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCH1. 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 yobtener otro con el agregado de aditivos. Estaos métodos tienen la ventaja que no es necesario el usodirecto de hidróxido de sodio. Los más conocidos son el proceso de derretido y vertido y el proceso delrecalentado. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHEl 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 realizarmezclas con jabones y colorantes diversos.El proceso del recalentado parte del jabón obtenido mediante el proceso en frío. Es necesario disponerde una pieza recientemente elaborada (menos de dos días). El jabón se trocea, se añade agua o lechepara disolver el jabón y se calienta la mezcla hasta llegar casi al punto de ebullición. Se cubre elrecipiente y se calienta hasta 110ºC-130ºC durante un periodo de 1 a 3 horas. Posteriormente se añadencolorantes o fragancias, y se vierte en un molde. Puede retirarse del molde entre 6 y 12 horas después. Grasa animal Aceite vegetal Lavado Aditivos Saponif i cac ó i Salinización Coloreado Mezcla Extrusión Sal Adicion de silicato Corte NaOH Vapor Acabado Secado Empaque Filtración Jabón Evaporación Destilación Glicerina Esquema general en la fabricación de jabónFABRICACIÓN INDUSTRIAL DE JABÓNEn la industria del jabón el proceso más comúnmente utilizado para su obtención es el proceso encaliente.Las grasas se saponifican en una solución de hidróxido sódico en una caldera abierta para evitar elrebosamiento, que tiene en el fondo tubos de vapor cerrados, para el calentamiento indirecto, y otrosabiertos para un calentamiento directo, pasando el vapor a una velocidad adecuada para mantener laagitación y la ebullición (1).Cuando la reacción ha sido completada, se añade sal el cloruro de sodio actúa como electrolito haciendoque el jabón se insolubilice con lo que precipitan gruesos coágulos de jabón. La capa acuosa, quecontiene glicerina, se elimina y se concentra, purificando la glicerina por destilación al vacío. Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCH NaOH NaCl Grasa 2 3 Vapor 4 Legias madres 5 6 7 10 11 8 9 a la prensa y etiquetado polvo de jabón 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 suficientecantidad de agua para que se forme un líquido homogéneo, volviendo a precipitar el jabón por adiciónde 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 enreposo, se separa arriba una capa homogénea del llamado jabón de caldera, producto que contiene un69- 70% de jabón, 0,2-0,5% de sal y alrededor de un 30% de agua (2) este jabón tiene aún demasiadahumedad 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) paraseparar las lejías madres. El jabón seco y troceado se lleva a una máquina mezcladora (5) en la que semezcla 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 yfinalmente se conduce a una prensa de husillo (8) en la que adquiere la forma deseada y se imprime lamarca. El nombre de jabón de grano dado a ésta clase de producto se debe a su condición sólida. Entrelos jabones de grano existen diferentes variedades, se diferencias por su mayor o menor contenido enjabón, en rellenos y por su alcalinidad (ácidos, básicos o neutros). Si deseamos obtener polvo de jabónde la máquina (7) pasas a una picadora (9) que transporta los trozos por medio de bandas (10) a unosrodillos trituradores que convierten en polvo el jabón (11). Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCHJabón de tocador:El jabón neto procedente de la saponificación contiene sobre el 30% de agua. El contenido en agua sereduce al 12%. Después se añaden aditivos menores como por ejemplo: perfumes, agentes conservantescomo ácido etilendiaminotetracético, blanqueantes como TiO2, o colorantes, y en algunos casosgermicidas. Se mezcla todo de manera que quede homogéneo. Los jabones de tocador contienennormalmente de 20-50% de jabón de aceite de coco y 50-80% de jabón de sebo, y pueden contenertambién hasta el 10% de ácido graso no neutralizado. El jabón de aceite de coco, más caro, es necesariopara 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 pequeñascantidades de reforzadores de espuma, carboximetilcelulosa sódica, agentes fluorescentes deblanqueado, 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 casipor completo en la mayoría de los mercados del mundo por productos basados enalquilbencenosulfonatos. Una notable excepción ocurre en Gran Bretaña, donde los jabones en polvotodavía 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 seprefiere realizar un tratamiento previo de desdoblamiento de las grasas y a continuación realizar laneutralización de los ácidos grasos obtenidos.El procedimiento moderno consiste en desdoblar la grasa a presión, por medio de vapor de aguasobrecalentado, en ácidos grasos y glicerina.Los ácidos grasos pueden neutralizarse con sosa o potasa para convertirlos en jabones o bien elaborarlosquímicamente de otra forma.En la actualidad se realiza el desdoblamiento por arrastre de vapor de agua a una temperatura de 250 ºCy a 45 atm de presión.Se añade óxido de cinc o de magnesio para facilitar la emulsión de la mezcla. El desdoblamiento serealiza en recipientes de presión, con revestimiento de acero noble para evitar la corrosión por ácidosgrasos calientes que quedan en libertad, alcanzando la presión y temperatura deseada, se facilita elproceso 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 dedescompresión. La solución acuosa de glicerina sale por el fondo de la autoclave, se retiran las impurezasen el filtro (4) y se concentra en el evaporador (5), hasta obtener glicerina en un 80%. Este concentradose deja en reposo por algún tiempo para separar completamente algún sedimento que todavíapermanece en la glicerina. Luego se elimina el agua que se encuentra en la glicerina purificada pordestilación al vacío (6). Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCH Ácidos grasos Água 3 6 1 Bomba de vacío 4 Vapor de agua Grasa Glicerina Glicerina 2 5 Solución acuosa Glicerina al 80% Residuos Glicerina de glicerina Esquema tecnológico del desdoblamiento de grasas con vapor de agua en contracorriente.BTENCIÓN DE VEHÍCULOS SECANTESLa estructura molecular de un aceite secante convencional, como el aceite de lino, es la siguiente: O H2C O C C7H14 CH CH CH2 CH CH C5H11 O HC O C C7H14 CH CH CH2 CH CH C5H11 O H2C O C C7H14 CH CH CH2 CH CH C5H11Se considera que un índice de yodo inferior a 100 es propio de grasas no secantes; superior a 170, deaceites 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 dehidrocarburos en los dobles enlaces, CH=CH-.Como consecuencia de ello se forma un óxido o éter, y los enlaces cruzados entre las moléculas formanuna macromolécula insoluble: Dr. Jorge Efrén Silva Y.
    • Ingeniería Agroindustrial – Décimo semestre – Ingeniería Química - ESPOCH CH CH CH CH O2 O O CH CH CH CHEl aceite secante es, por tanto, un monómero cuando está en la lata y se convierte en un polímerodespués de aplicarse a una superficie expuesta al aire. O H2C O C C7H14 CH CH CH2 CH CH C5H11 O HC O C C7H14 CH CH CH2 CH CH C5H11 O O O H2C O C C7H14 CH CH CH2 CH CH C5H11 O O O H2C O C C7H14 CH CH CH2 CH CH C5H11 O HC O C C7H14 CH CH CH2 CH CH C5H11 O H2C O C C7H14 CH CH CH2 CH CH C5H11 Dr. Jorge Efrén Silva Y.