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

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PROCESAMIENTO INDUSTRIAL

PARA LA OBTENCIÓN DE

ACEITES VEGETALES

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3

Introducción

Fuentes de

aceites

vegetales

Oleaginosas

Semillas

Frutos

El procesamiento de las oleaginosas está

condicionado a su composición y

estructura

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Estructura de las oleaginosas

Semillas

1. Epispermo

2. Almendra Embrión

Endospermo

Frutos

1. Epicarpio

2. Mesocarpio

3. Endocarpio

4. Semilla

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Estructura de las oleaginosas

¿Cómo

obtener estos

lípidos?

EXTRACCIÓN

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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:

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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

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

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

Extracción química

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Transferencia de materia basada en la disolución de los

componentes de una mezcla en un solvente selectivo

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

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

Extracción química

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Extractores por inmersión

Extractor Hildebrandt

Extracción química

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Extractores por inmersión

Extractor Olier

Extracción química

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Extractores por percolación

Extractor Rotocel

Extracción química

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Extractores por percolación

Extractor C.M.B.

Extracción química

28

Extractores mixtos

Extracción química

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Tratamiento de la miscela

Filtración

Pre-concentración

Destilación

ACEITE

CRUDO

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

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

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Refinación de aceite

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Filtración

Desgomado

Neutralización

Blanqueo

Hidrogenación

Desodorización

Winterización

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

Refinación de aceite: Desgomado

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Floculación por adición de ácido fosfórico

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

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

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

Refinación de aceite: Neutralización

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¿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

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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

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

Refinación de aceite: Neutralización

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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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