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DESCRIPCION GLOBAL DEL PROCESO. Se puede encontrar en esta sección información referente a los procesos procesos,, tecnologías y productos propios de la Actividad Industrial Producción de Aceites y Grasas Vegetales sin Refinar y Residuos. PROCESO DE REFINACION El objetivo fundamental de la refinación de aceites y grasas es hacerlos aptos para el consumo humano, al eliminarle todas las sustancias que tienen un efecto desfavorable en el aroma, apariencia, sabor, color y estabilidad. El proceso de Refinación, se puede realizar de dos formas que son : Química o Física. Refinación Física El proceso de Refinación física se esquematiza en la siguiente figura. Proceso de Refinación física de Aceites Vegetales.
El proceso en general es como sigue : se realiza un filtrado inicial que limpia el aceite crudo de partículas indeseables. Luego en el secado se evapora la humedad que pueda traer el crudo. Posteriormente se somete el aceite a un proceso de desgomado, en el cual se usa ácido cítrico, ácido fosfórico ó ambos, para eliminar las gomas, resinas y proteínas para permitir la remoción por métodos gravitacionales. Si las gomas son hidratables, se remueven, como su nombre lo indica, con agua; seguidamente se adicionan tierras de blanqueo que adsorben sustancias colorantes; el proceso culmina con la desodorización, en donde se separan los ácidos grasos libres presentes en el aceite y las sustancias que ocasionan mal olor. La Refinación Física basa su técnica en utilizar los desodorizadores para destilar por vapor no sólo los productos causantes del mal olor, sino también los ácidos grasos libres. De esta forma se elimina el tratamiento con soda cáustica, disminuyendo las pérdidas de aceite ( el Soapstock arrastra algo de aceite ) y la consecuente eliminación de los efluentes contaminates. Además, la Refinación Física proporciona ácidos grasos de mayor pureza, que son un subproducto del proceso, utilizado en la industria de jabones. Refinación Química El proceso de Refinación Química difiere sólo en algunas etapas del anterior : el aceite se somete primero a un proceso de remoción de gomas, que pueden ser hidratables y no hidratables. Después del desgomado los ácidos grasos libres presentes en el aceite, se neutralizan con soda cáustica para formar el Soapstock (Sal sódica o Jabonadura), el cual se puede separar por medios mecánicos del aceite neutro aprovechando su solubilidad en agua. Las etapas de Blanqueo y desodorización son similares a las descritas en Refinación Física, sólo que el consumo de tierras y de vapor es menor. La siguiente figura esquematiza el proceso de refinación química : Proceso de Refinación Química de Aceites Vegetales.
TECNOLOGIAS
Tecnología de Refinación física de aceite vegetal con fraccionamiento Tecnología de Refinación física de aceite vegetal sin fraccionamiento Tecnología de Refinación química de aceite vegetal con fraccionamiento Tecnología de Refinación química de aceite vegetal sin fraccionamiento
PRODUCTOS. Como se muestra en la tabla de producción de aceites en Colombia, el aceite de Palma, de Soya y de Palmiste, son los de mayor consumo en el país. A continuación se describen las principales características de estos aceites: Aceite de Palma. Palma. Aceite de Palmiste. Palmiste. Este aceite se caracteriza por el alto contenido de ácidos grasos de cadena corta de 12 carbonos o menos. Tiene punto de fusión relativamente bajo y marcado, y es bastante duro y frágil a temperaturas más bajas. El aceite de Palmiste es un buen componente de las margarinas, presentando un punto eutéctico al mezclarse con el aceite de palma u otras grasas como la manteca de cacao, mejorando la suavidad y textura en la boca. Sin embargo, en lo que se refiere a confitería, no se puede mezclar con la manteca de cacao, puesto que los productos se hacen demasiado suaves. Debido a que el aceite de palmiste tiene un alto contenido de ácidos no saturados C18, puede producir una gama más amplia de productos, después del fraccionamiento y/o la hidrogenación. Algunas propiedades físico-químicas son m ostradas en la siguiente tabla.
Características Fisicoquímicas del Aceite de Palmiste. Peso específico
0.925 - 0.935
Punto de Fusión
19 - 26°C
Punto de refracción a 40°C
1.45 - 1.452
Punto de saponificación
239 - 257
Indice de Yodo
12 - 18
Aceite de Soya. El aceite de soya es muy utilizado en la preparación de los productos refinados, aunque no tanto como el de palma. Su cultivo en Colombia es bastante restringido, debido a la falta de tierras y condiciones climáticas apropiadas que ofrezcan un producto de alta calidad, obligando a las empresas refinadoras a su importación. El aceite de Soya presenta las características mostradas en la siguiente tabla. Características Fisicoquímicas del Aceite Soya. Densidad a 15 °C
0.922-0.930
Indice de Yodo
121-135
Indice de refracción a 25 °C
1.4729-1.4742
Indice de Saponificación
190-193
Punto de Fusión
27°C
Materias Primas. La materia prima principal como es lógico, es el aceite crudo que proviene de las plantas extractoras. En algunas ocasiones, estas plantas se encuentran acopladas a las de Refinación, de no ser así, el aceite crudo es transportado en carrotanques cuidando sus condiciones de acidez y de humedad. Ver Productos para la descripción de las materias primas, ya que el proceso de refinación sólo le elimina impurezas al aceite, pero sus características son esencialmente las mismas. Los aceites químicamente considerados, son compuestos orgánicos, pertenecientes al grupo de los ésteres o sales alquílicas cuyos componentes inmediatos son los ácidos grasos y la glicerina. La glicerina, que es el componente alcohólico de los aceites (es decir, posee en su estructura un grupo OH), es un Triol, (tiene tres radicales OH), y como indica este nombre es capaz se combinarse con uno, dos o tres radicales ácidos monovalentes, para formar los ésteres llamados monoglicéridos, diglicéridos o triglicéridos, según que dichos radicales ácidos sustituyan a uno, dos o tres de los hidroxilos (OH), que entran en su composición. Insumos y Recursos Naturales.
Agua. El principal recurso natural consumido en una planta refinadora de aceite de palma es el agua, la cual es tomada directamente del acueducto o pozos subterráneos, para luego someterla a tratamientos químicos y físicos de acuerdo con su posterior utilización. La mayoría del agua consumida se emplea para la generación de vapor, sistema de vacío, lavado de equipos e instalaciones y uso doméstico. Aire. Es utilizado en la combustión y su consumo depende del tipo de combustible y funcionamiento de la caldera. Existen otros componentes utilizados en la refinación como son, el ácido fosfórico y/o cítrico, empleados en el proceso de desgomado, y la soda cáustica en la neutralización, para la refinación química. En la decoloración se usan tierras diatomáceas y silicatos .
ETAPAS Y EQUIPOS DEL PROCESO. Los procesos de refinación física y química son en principio similares, por lo tanto, a medida que se describen las etapas se aclaran las diferencias o características de cada una en particular. Etapa 1. Almacenamiento. El aceite crudo llega de las extractoras de acuerdo a determinadas especificaciones exigidas para la empresa, como son la acidez (aprox. 5%) y la cantidad de impurezas (aprox. 1%) que debe traer. Normalmente cada punto por debajo de estos máximos se bonifica en dinero. Es práctica común la entrega del aceite en la extractora, mientras la operación del transporte y su costo a cargo de la industria compradora. Después de almacenados se hace un control, el cual consiste básicamente en mantener los aceites a una temperatura cercana al punto de fusión para que se mantengan líquidos y periódicamente se drenan para hacer el retiro de impurezas y del agua que se decantan. La temperatura de control depende del tipo de aceite almacenado, por ejemplo: El punto de fusión del aceite de palma es de 32°C aproximadamente, por lo tanto se mantiene a una temperatura aproximada de 35°C, el aceite de palmiste es más o menos igual; mientras que el aceite de soya es líquido y por tanto no necesita ningún tipo de calentamiento. Etapa 2. Precalentamiento y/o Secado Los aceites y las grasas que no necesitan desgomado húmedo, deben ser sometidos a un proceso de secado ya que la presencia de agua afecta las etapas siguientes, de lo contrario, sólo se precalientan. Etapa 3. Eliminación de Impurezas Insolubles en el Aceite. Los fragmentos de semillas de aceite y tejidos celulares contienen enzimas que desdoblan los aceites; los métodos principales para eliminar las impurezas en suspensión son: Filtración. El proceso de filtración es la separación de líquidos de partículas sólidas mediante una membrana porosa que sólo permite el paso de los líquidos. Para ello, se requiere presión para vencer la resistencia que ofrece la membrana al paso del líquido. La tela o saco del filtro no es el verdadero medio filtrante, sino la torta que aumenta gradualmente y que se retiene en y sobre la
tela; el tamaño promedio de las partículas frecuentemente es menor que los poros que hay entre las fibras del medio filtrante. Equipos. Para esta etapa se utilizan generalmente filtros prensa, equipos conformados por un cierto número de placas filtrantes con un diseño tal, que cuando se prensan una con otra se forman espacios o cámaras, capaces de resistir presiones internas en las cuales el aceite con los sólidos son forzados a pasar a través de los espacios. Las superficies filtrantes se cubren con tela y permiten el paso de la grasa clara, mientras que el sedimento es retenido en las superficies, formándose lo que se llama la torta, la que una vez que ha terminado la filtración se elimina abriendo la prensa. Casi todos los filtros-prensa se hacen de hierro vaciado, acero inoxidable o de aluminio. Los de madera se usan en aplicaciones especiales, por ejemplo, con los ácidos grasos o donde el aceite contiene constituyentes corrosivos. Centrifugación. La centrifugación da excelente resultado en la clarificación de aceites que contienen impurezas muy finas en suspensión. Equipos. Centrífugas. Etapa 4. Desgomado. Las impurezas pueden estar en solución verdadera o en un suspensión coloidal y pueden ser proteínas, gomas, resinas, materias colorantes fosfatadas, hidrocarburos, cetonas y aldehído ; las más comunes son los ácidos grasos libres y las gomas. Algunas de las dificultades de la refinación tienen su origen en la falta de conocimiento acerca de la naturaleza química de las impurezas. La naturaleza de estas impurezas varía de aceite a aceite. El refinador deberá siempre considerar el método por el cual se haya obtenido el aceite crudo ya que esto puede afectar seriamente el costo de un proceso adecuado de refinación. El material extraño que acompaña la grasa depende de las condiciones en las que ésta se obtiene de la semilla, tales como humectación y calentamiento, quebrado y prensado y extracción por solventes, así como el tipo de solvente usado. Existe cierto número de métodos para eliminar gomas, resinas, proteínas y fosfátidos de las grasas y aceites crudo y su diferencia esencial consiste en si aíslan o no las gomas para su venta como "lecitina". Esta etapa es a veces innecesaria para muchos aceites crudos, como el aceite de coco, palma y grasas animales que tienen un contenido de materia mucilaginosa muy bajo. Por otra parte, los aceites extraídos con solventes y los prensados de no muy buena calidad tienen muchas veces altos contenidos, aún si se les ha eliminado algo de gomas mediante hidratación en el lugar de prensado o extracción. Existen varios métodos, pero sólo se consideran los más importantes y comunes: Desgomado ácido. Uno de los métodos más antiguos y efectivos es el tratamiento con ácido sulfúrico concentrado a temperaturas bajas o moderadas, pero se requiere cuidado y experiencia para lograr resultados satisfactorios. Recientemente se han usado los ácidos cítrico o fosfórico, o una combinación de los dos. El ácido tiene el efecto de precipitar y carbonizar las proteínas, pigmentos colorantes, etc. Es importante tener una agitación intensa durante la mezcla para evitar reacciones. Para el aceite crudo de soya, que generalmente tiene 500 ppm de Fe, se adiciona 2500-3000 ppm de ácido cítrico al 60%.
Desgomado húmedo. Este es el método más popular, especialmente si el precipitado debe aislarse y venderse como lecitina (caso de la soya). Los fosfátidos, proteínas y suspensiones coloidales se hinchan cuando se humedecen o hidratan formando geles de gravedad específica mayor y si el aceite se deja reposar, se hunden gradualmente. Los aceites crudos del proceso de extracción con solventes a menudo sufren un tratamiento por hidratación. Si se ha burbujeado vapor de agua a través del aceite para eliminar las últimas trazas de solvente, la mezcla de fosfátidos presentes que en el aceite de soya alcanzan 1,5 a 3% se presentan en pequeñas proporciones. En otros aceites aunque sea poca esta impureza, es justificable el tratamiento de hidratación antes de la neutralización. Todos los tratamientos son en principio similares: se inyecta una pequeña porción, de 2 a 5%, de agua tibia o caliente agitando vigorosamente y separando los coloides hidratados del aceite purificado. Se debe tener cuidado de no agregar mucha agua para que no se presenten problemas de emulsificación con la subsecuente pérdida de aceite. La eliminación de mucílago y fosfátidos es de especial importancia en conexión con la hidrogenación de aceites. Desgomado con reactivos especiales. Muchas sustancias químicas han sido recomendadas en la literatura de patentes como efectivas para el desgomado: además de la sal y soluciones salinas, también han sido propuestas algunas sustancias anhidras como la amida fórmica, glicerina, ácido acético glacial, ácido fórmico, glicol y otros alcoholes. Desgomado con soda. Es el método más usado en la refinación química y se realiza junto con la neutralización con soluciones de soda cáustica. La solución de jabón, formada por la neutralización de los ácidos grasos libres, arrastra con ella, cuando se asienta, la mayoría de las impurezas, y usando una concentración apropiada de soda cáustica también se reduce la materia colorante.
Etapa 5. Neutralización o Desacidificación (Refinación Química). El término neutralización generalmente se aplica al proceso de eliminar ácidos grasos libres (a.g.l.) de aceites y grasas crudas y se basa en el hecho de que todo ácido reacciona con una base (hidróxido) produciendo una sal y agua. Una acidez alta en las grasas es siempre una advertencia de la baja calidad de sus materias primas, mal o prolongado almacenamiento o inadecuado proceso. Los tratamientos con soda cáustica son los más importantes y los más usados, y se clasifican según su concentración y el proceso empleado. Se combina con los a.g.l para formar jabones sódicos, pero con la tendencia a formar emulsiones, en las que algo de la grasa neutra se dispersa, pasando a los productos menos valiosos. Asimismo, puede atacar algo de la grasa neutra y si se usa en exceso - casi siempre se hace - puede causar la formación de grandes cantidades de jabón. La sal sódica formada, la cual se conoce en la industria como soapstock, es soluble en agua, lo cual permite su fácil separación. En general, todas las instalaciones de neutralización están equipadas con una o dos etapas de lavado. El propósito es reducir el jabón residual contenido en el aceite luego de la neutralización con soda cáustica y separación del soapstock o borra. Las plantas se caracterizan por su gran flexibilidad, es decir que pueden usarse para procesar prácticamente todo tipo de aceites con calidades de crudo muy diferentes. El proceso básicamente es el siguiente : En la primera etapa el crudo se calienta a 80-90 C, se mezcla con una pequeña cantidad de ácido fosfórico para acondicionar las gomas no hidratables y luego los ácidos grasos se neutralizan con soda cáustica diluida. Las borras o soapstock formadas en este proceso son separadas del aceite neutro en la primera centrífuga. Dependiendo del aceite, del proceso de neutralización utilizado y de la condición operativa de la centrífuga, el jabón residual es 250-1000 ppm aproximadamente. Esto es muy alto para llevar el aceite directamente a blanqueo, ya que el jabón bloquea la tierra de blanqueo e impide que la torta sea descargada del filtro por vibración cuando se utilizan los clásicos filtros verticales de placas filtrantes El aceite neutralizado se mezcla con 5 a 10% de agua a una temperatura mínima de 90° C, esto es para evitar posibles emulsiones. El agua debe ser blanda, con una dureza máxima de 90 ppm de carbonato de calcio, pues de lo contrario se formarían jabones de estos metales. Las plantas modernas cuentan con un dispositivo de control proporcional en función del caudal de aceite. La separación del agua y del aceite se efectúa en centrífugas de platos de limpieza manual o automática. El contenido de jabones residuales se reduce aproximadamente en un 90% en cada etapa, es decir, valores menores de 100 ppm puede conseguirse con bastante facilidad. Si se necesita valores menores de 20 ppm de jabón residual, por ejemplo, si se ha de hidrogenar el aceite, se puede recurrir al lavado con agua acidificada. Puede usarse ácido fosfórico o nítrico comercial. La utilización de ácido reduce el grado de emulsión, es decir, minimiza el arrastre de aceite en el agua de lavado, disminuyendo las pérdidas de aceite y la carga orgánica de los efluentes. Otros métodos de Neutralización menos usados son: carbonato alcalino, cal, solución de solventes, destilación, esterificación, resinas intercambiadoras de iones y formación de complejos de úrea con los ácidos grasos libres. Equipos
Los mezcladores centrífugos que se usan para el mezclado de ácido fosfórico y soda con el aceite, también se utilizan para el mezclado con agua. Los más utilizados son los separadores centrífugos de alta velocidad, donde el aceite se pasa continuamente a través de una centrífuga especialmente construida, ya sea del tipo de rotor cilíndrico o de canasta y disco, reteniéndose el sedimento como una capa periférica en la pared giratoria, mientras que el aceite clarificado se descarga como una corriente continua. Etapa 6. Decoloración o blanqueo. Aunque durante la neutralización se eliminan algunas m aterias colorantes, especialmente cuando se usan soluciones concentradas de soda, existen algunas de ellas que son muy solubles en las grasas y son constituyentes naturales y característicos de las grasas y aceites crudos; por tanto, no se les puede considerar como impurezas y solo se pueden eliminar con tratamientos especiales. Las materias colorantes son especialmente carotenos, gomas y mucílagos; las semillas oleaginosas que se almacenan por periodos prolongados de tiempo en condiciones desfavorables de temperatura y de humedad y expuestas a la oxidación del aire, dan aceites más oscuros que las de semillas frescas, debido a la formación de ácidos grasos oxigenados ; estos colores son difíciles de blanquear. El color oscuro puede también originarse por altas temperaturas en el prensado hidráulico de las semillas oleaginosas, parcialmente por la oxidación del aceite por cuerpos colorantes extraídos de la semilla por el aceite caliente. De aquí que el aceite obtenido del segundo prensado a mayor presión y temperatura, es siempre más oscuro que el obtenido en el primer prensado. En el proceso de extracción con solventes se obtiene grasas más claras cuando se extraen con Bencina, no siendo así cuando se usa tricloroetileno, benzol u otros solventes que son menos selectivos hacia la grasas. El blanqueo se efectúa de varias maneras, pero el método más importante en la industria es la decoloración por adsorción, en la que materiales con alta actividad superficial, tales como tierras blanqueantes o carbon activado, retienen las sustancias colorantes por adsorción; otro tipo de blanqueo, es mediante calor y es efectivo en carotenoides para lo cual se usa en gran escala en combinación con el blanqueo por adsorción y el proceso de desodorización. Existe también un proceso de extracción Líquido-Líquido de fracciones colorantes y otras impurezas. La Hidrogenación en presencia de varios catalizadores tiene un fuerte efecto en el blanqueo, particularmente en los carotenoides. El mecanismo de adsorción está dominado por condiciones de temperatura, tiempo de contacto y presión. Esta operación se realiza a una temperatura promedio de 70-80 C y con una presión de vacío cercana a los 60-70 mm de Hg. En estas condiciones el agua se evapora y condensa separadamente. Luego del blanqueo del aceite con tierras decolorantes, ésta presenta un aumento en la acidez debido al tratamiento con ácidos minerales que se le habían aplicado a las tierras. Cuando el proceso de decoloración con tierras adsorbentes ha terminado, éstas arrastran entre 20 y 30 % en peso de aceite, convirtiéndose en el mayor residuo sólido del proceso. Esta es la denominada torta. Equipos Blanqueador . Existen plantas discontinuas cuyo funcionamiento es como sigue: el aceite se introduce en el decolorador, en cantidad previamente establecida y se calienta a 70-80 C por medio de vapor, manteniendo el equipo en vacío por la acción del grupo condensador barométricobomba de vacío. Alcanzada dicha temperatura se pone en marcha el agitador mecánico y se espera a que la posible humedad presente en la sustancia grasa desaparezca completamente. Durante esta fase la instalación funciona como secador. Una vez secada, se agrega a la masa la cantidad preestablecida de sustancia decolorante la cual entra por la acción del vacío. Luego de
eliminar cualquier muestra de humedad en la masa, se eleva la temperatura hasta un "setpoint "; normalmente 100-110 C y se mantiene en contacto durante aproximadamente 30 minutos para que se realice el proceso de decoloración. Posteriormente se lleva la suspensión aceite-tierra a un proceso de filtrado para continuar con el proceso. Es común usar Filtros Niágara de Placas Verticales. Etapa 7. Desodorización.
La finalidad de la desodorización es la eliminación de las sustancias que proporcionan olores y sabores desagradables. Estas sustancias son hidratos de carbono no saturados, ácidos grasos de bajo peso molecular, aldehidos y cetonas. En conjunto, estas sustancias se encuentran en las grasas en cantidades muy pequeñas, del orden de 0.001-0.01%, pero bastan estas pequeñas cantidades para originar productos no comestibles. Entre las características físicas comunes de todas estas sustancias están la gran diferencia de volatilidad entre ellas y los glicéridos. En esta propiedad se basa el proceso de desodorización o destilación y por lo tanto, está influenciada por los siguientes factores: Temperatura: lo más alta posible sin empezar a destilar los glicéridos ni provocar polimerización. Presión: lo más baja posible. Cantidad de vapor inyectado: teóricamente debería inyectarse un volumen de vapor igual al volumen de los vapores de las sustancias odoríferas.
En la siguiente tabla se muestran las condiciones de operación en el proceso de desodorización para algunos aceites. Temperatura y presión de desodorización para diferentes tipos de aceite. Proceso Discontinuo
Proceso continuo
ACEITE
Presión(Torr)
Temper.( C)
Presión(Torr)
Temper.( C)
Soya
10-20
200
4-6
230
Girasol
10-20
190
4-6
215
Oliva
10-20
180
4-6
210
Coco
10-20
180
4-6
190
Palma
10-20
180
4-6
200
Palmiste 10-20
180
4-6
200
Si se trabaja en estas condiciones, las pérdidas de aceite en la desodorización rara vez superan el 0.2%. La distribución del vapor en el aceite se puede hacer en varias formas como son : la distribución en estrella ó en anillo. La inyección de vapor no debe efectuarse en una capa de aceite demasiado profunda, porque cuanto más profunda es la capa mayor será la presión absoluta y menor el volumen del vapor. Por consiguiente, los desodorizadores deben tener capas de aceite lo más bajas posible (200-250 mm) como sucede en las columnas de desodorización continua. En equipos discontinuos, donde esto no es posible, se puede remediar construyendo aparatos de gran diámetro con capas de aceite no superiores a 1000-1400 mm.
Equipos Desodorizadores discontinuos. Su funcionamiento es muy simple y es como sigue: Se hace el vacío en el equipo y se introduce la cantidad de aceite preestablecida, calentándose la masa hasta la temperatura predeterminada, inyectándose al mismo tiempo la cantidad de vapor calculado. El aceite se descarga por gravedad a un enfriador que lo lleva a 30-40 C, descargándose después de haber puesto el aparato a la presión atmosférica. Desodorizadores semicontinuos. Están constituidos por una cámara metálica cilindro-vertical en cuyo interior se encuentran de 3 a 5 platos montados en cascada. El aceite a desodorizar entra de un modo continuo en el último plato, donde se precalienta a expensas del aceite caliente que sale, pasando al plato superior en donde permanece hasta alcanzar la temperatura de desodorización. Pasado este tiempo el aceite cae por gravedad al primer plato, donde comienza a inyectarse vapor directamente repitiéndose el procedimiento de plato en plato hasta caer al último donde realiza el intercambio térmico con el aceite entrante. El trabajo del desodorizador es automático, con temporizadores que abren y cierran las diversas válvulas. En la siguiente tabla se muestran algunos datos relativos a las variables de operación para desodorizadores semicontinuos de diferente capacidad a 16 torr de presión. Consumos en un desodorizador Semi-continuo Capac ton/24h.
Vapor Agua Refrigerac 3 Necesario* Kg m .
Energia Kw-h
30
490
24
5
50
435
22
4
75
420
18
3
100
410
16
3
* Incluye vapor directo, de calentamiento y del equipo de vacío. FUENTE:
Desodorización continua. Estas instalaciones están construidas por una columna vertical de desodorización y una serie de equipos que garantizan una presión absoluta constante y un intercambio térmico lo más alto posible entre el aceite caliente que sale y el aceite que entra. La columna está conformada por una envolvente cilíndrica en cuyo interior están montados una serie de platos colocados en cascada. En el centro de la columna un colector recoge los vapores de destilación que se desprenden de los platos. Cada plato tiene una serie de placas desviadoras con el fin de aumentar el recorrido de los aceites en el plato, además están equipados con un serpentín 2 de calentamiento con vapor indirecto a alta presión (30-40 Kg/cm ), inyectores de vapor directo y tubos de rebose. El funcionamiento es como sigue: El aceite entra por la parte inferior de la columna al último plato donde intercambia calor con el aceite desodorizado, posteriormente sale y entra al plato superior donde recorre los laberintos hasta que rebosa y cae al plato inferior. El aceite sigue recorriendo cada plato hasta llegar al último donde hace el mayor intercambio de calor. Durante el largo recorrido que el aceite realiza por los laberintos de los platos, se le inyecta una corriente continua de vapor de agua, realizándose así una gradual y perfecta desodorización. En la siguiente tabla se muestran algunos datos relativos a las variables de operación para desodorizadores continuos de diferente capacidad a 16 torr de presión. Consumos en un Desodorizador Continuo
Capac ton/24h.
Agua Vapor necesario (kg) Refrigeración 3 (m )
Energía Kwh
30
480
25
5
50
450
24
5
75
415
22
4
100
405
20
4
Sistema de vacío. A continuación se describen los equipos auxiliares que sirven para generar el vacío en el desodorizador 1. Condensadores barométricos. Se utilizan para la condensación de los vapores y gases provenientes de los desodorizadores. Son llamados así porque se colocan a altura no inferior a la presión atmosférica. 2. Eyectores y bombas de vacío. Estos equipos tiene dos funciones: extraer el aire de lo desodorizadores en el momento en que se ponga en marcha y extraer el aire y los gases incondensables que no han podido separarse en los condensadores barométricos durante la marcha. 3. Termocompresores. El termocompresor no es otra cosa que una bomba de vapor que aprovecha la energía cinética desarrollada por el vapor al pasar de una presión alta a otra más baja.
4. Separadores. La mayoría de las instalaciones trabajan a presiones absolutas muy bajas; a estas presiones el volumen del vapor es muy alto, y por ende, las velocidades por el colector son demasiado grandes lo que conlleva a un arrastre de algunas partículas de aceite que deben ser recuperadas. Existen diferentes tipos de separadores como son:anillos Rasching, desviadores y de tipo ciclónico. En muchas plantas se conectan varios separadores en serie para alcanzar una perfecta separación de los productos recuperables que son siempre ricos en tocoferoles, muy apetecidos por la industria farmacéutica. Regresar a Procesos de Producción. Fraccionamiento.
Destearinización, Winterización, Fraccionamiento o Descerado son términos que generalmente se aplican al proceso de eliminar del aceite ciertos constituyentes o impurezas que aunque solubles a temperatura media o alta, cristalizan y enturbian el aceite en climas fríos. Es así como una pequeña fracción de glicéridos sólidos (en el caso del aceite de Palma, la estearina), que son componentes naturales, deben separarse. La fracción líquida (para el aceite de palma, oleína) se utiliza en la producción de aceites refinados líquidos ; y ambas fracciones, sólida y líquida, en la producción de margarinas y aceites refinados sólidos. Este proceso consiste en enfriar el aceite por un cierto período y hacerlo pasar por filtros de baja presión a temperaturas que estén por debajo un par de grados a las que el aceite se enturbia. El aceite se enfría con agua fría o con salmuera muy lentamente para lograr que los componentes de
alto punto de ebullición formen cristales muy caracterizados. A menudo se le agrega al aceite partículas "ayuda-filtro " que actúan como centros o núcleos de cristalización. El fraccionamiento mediante cristalización en fase fundida comprende cuatro operaciones básicas : Acondicionamiento ( preparación ) : El aceite de palma contiene tripalm itina y dipalmito estearina, los cuales presentan puntos de fusión de 65.5 y 65 C respectivamente, por lo que es necesario, calentar el aceite que se va a fraccionar hasta una temperatura superior a la mencionada arriba, para fundir dichos cristales. Para prevenir la existencia de trazas ( pequeñas cantidades ) de cristales que afecten una nucleación homogénea y el control sobre la cristalización posterior, se recomienda calentar el aceite hasta 75 C al iniciar el proceso de fraccionamiento. El aceite refinado de palma debe mantenerse en un homogeneizador a 75 C, con una agitación simultánea. Este homogeneizador está provisto de un serpentín de calentamiento y un sistema de control de entrada del vapor. Medición y cargue : En esta etapa el aceite es enviado a un tanque medidor, provisto de dos indicadores : un nivel alto y un nivel bajo. El volumen almacenado en estos dos niveles, equivale exactamente a la capacidad de los cristalizadores. En este tanque medidor, el aceite debe recircularse con el fin de mantenerlo homogéneo para posteriormente enviarlo a los cristalizadores desde el fondo hasta la parte superior, de tal forma, que el aire en el cristalizador sea desplazado hacia arriba, existiendo un mínimo contacto con el aceite ; para evitar así la oxidación del aceite a fraccionar Cristalización : Los cristalizadores poseen una chaqueta para enfriamiento con agua y un agitadorrascador de velocidad variable. El aceite es enfriado por medio del agua que circula en la chaqueta y progresivamente se obtiene el enfriamiento. Este enfriamiento se obtiene regulando la temperatura del agua ; que se logra con la inyección de ésta desde unos tanques de almacenamiento. El exceso de agua que entra al circuito es devuelto hacia los tanques de almacenamiento, dependiendo de la etapa en que se encuentre el cristalizador. Filtración : Esta es la última etapa en el proceso de fraccionamiento, y consiste básicamente en hacer pasar la solución que va a ser filtrada a un tambor o filtro rotatorio, donde se separan las fracciones. Esta operación de filtración es llevada a cabo por medio de una bomba de vacío, la cual realiza la aspiración mientras gira el tambor ; entonces la fracción líquida pasa a través de las mallas y la fase sólida forma una torta, que se seca cada vez más a medida que sale desde la sección inundada del tambor, hasta el punto donde descarga por acción de una paleta rascadora sobre la tela del filtro y la acción de soplado con aire ( por medio de un ventilador ). La fracción sólida es almacenada temporalmente en un tanque de fusión donde se calienta al ser pasada por un intercambiador. Este calentamiento debe realizarse de tal forma que se obtenga la fusión de los cristales y que permita enviarlo hacia el tanque de almacenamiento. La segunda, la fracción líquida o filtrado es aspirada y enviada al tanque de almacenamiento, pero antes, pasa a un filtro de pulido ( filtro de placas ), con el fin de eliminar aquellos cristales que no fueron retenidos en el filtro rotatorio. Después de los procesos de refinación y fraccionamiento las materias primas con las que se elaboran los distintos productos se almacenan en tanques con las condiciones que se requieran para mantener la calidad de éstas. Se han introducido recientemente nuevos métodos en los que se usan solventes de aceites y grasas para fraccionar las mezclas de glicéridos, como resultado de las diferentes solubilidades de éstos. En muchas publicaciones técnicas se han descrito procesos para separar la estearina con soluciones solventes, por ejemplo, el aceite de palma con soluciones de acetona o de agentes tensoactivos. Equipos
Se llaman cristalizadores o maduradores a los equipos donde se hace la cristalización por enfriamiento. Normalmente existen varios maduradores que trabajan en secuencia descargando cada hora uno de ellos al siguiente para asegurar la continuidad del proceso. El aceite en cada madurador se enfría más que el anterior y las temperaturas del agua de enfriamiento, para el caso del aceite de palma, son del siguiente orden : 42, 36, 28 y 17°C. El último madurador de la serie descarga aceite ya fraccionado que pasa al filtro. PROCESOS PARALELOS Como paraprocesos se clasifican todas aquellas operaciones que se realizan paralelamente a la cadena productiva principal. Esos paraprocesos pueden ser tratamientos de acondicionamiento para reutilizar o adecuar una materia prima, o para mejorar la operación de determinado equipo o etapa del proceso. En el proceso de refinación de aceites vegetales, se ha escogido el circuito de agua de enfriamiento CIRCUITO DE AGUA DE ENFRIAMIENTO El circuito de agua de enfriamiento generalmente consiste en varios tanques de agua, una unidad de enfriamiento y uno o más intercambiadores de placas; uno de los tanques contiene agua fría, que es enviada a través del evaporador de la unidad de enfriamiento de los cristalizadores. El condensador de la unidad de enfriamiento utiliza como líquido de condensación agua proveniente de la torre de enfriamiento. Las pérdidas del circuito son mínimas, pero con alta carga orgánica por los ácidos grasos que arrastra de la desodorización. La descarga térmica aérea es considerable y proporcional al flujo de agua en el circuito. BALANCES DE MASA Y ENERGIA. Para la producción de una tonelada de Aceite Refinado de Soya, se registran las siguientes entradas y salidas. Los datos presentados son calculados por el Grupo de Investigación del Convenio UIS-IDEAM, a partir de información bibliográfica y de campo. Refinación Química. Entradas másicas al proceso 1041.78 de Aceite crudo (7.29 kg ácidos grasos libres y 0.86 kg Fósforo) 213.56 kg agua 16.04 kg soda cáustica 5.00 kg tierras blanqueantes 1.77 kg ácido fosfórico Salidas másicas del proceso 1000 kg aceite refinado 7.81 kg soapstock
208.36 kg aguas de lavado 53.86 kg gomas 6.67 kg torta 1.45kg ácidos grasos
Gráfico de balance de masa Refinación Química Refinación Física Entradas al proceso 1051.08 kg de Aceite crudo ( 7.36 kg ácidos grasos libres y 0.87 kg Fósforo) 36.79 kg agua 21.02 kg tierras blanqueantes 3.68 kg ácido fosfórico 1.04 vapor de arrastre Salidas del proceso 1000 kg aceite refinado 54.34 kg gomas
50.14 kg torta 8.09 kg ácidos grasos 1.04 condensados
Gráfico de balance de masa Refinación Física Requerimientos energéticos Refinación Química 641.82 MJ/tonelada de aceite refinado 80 KW-h/tonelada de aceite refinado
Gráfico de Balance de Energía Refinación Química Refinación Física 607.72 MJ/tonelada de aceite refinado 49 KW-h/tonelada de aceite refinado
Link
http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/311504/311504_ee.htm#ETAPAS Y EQUIPOS.
Tec no lo gía
Disposición de adsorbentes usados y otros sub-productos de la refinación de aceites Por Abr 25, 2008, 15:47
El incremento continuo de grandes cantidades de aceites y grasas que están siendo refinadas, hace que también sea importante, por lo tanto, considerar los métodos para la disposición de los adsorbentes usados (tierras de blanqueo, silica gels y carbón activado) y otros sub-productos. Este artículo examina los subproductos de la refinación y explora como se usan en otras aplicaciones. Particular atención se da al blanqueo y a la tierra de blanqueo usada, y las formas en las cuales este material puede ser re-usado. Introducción
En el año 2010, más de 110 millones de toneladas de aceites y grasas serán usadas a nivel mundial. La mayor parte de estas materias primas no tiene las propiedades requeridas para los productos terminados finales y aproximadamente el80% tiene que ser refinado para remover componentes indeseables y obtener un producto con color aceptable y buen sabor. Si el aceite tiene que ser procesado con la ayuda de un catalizador (como es el caso en hidrogenación, interesterificación, etc.) será también importante remover o minimizar substancias que reducen la eficiencia del catalizador. Eso nos lleva a reflexionar sobre lo que debiera hacerse con las cantidades muy grandes de sub-productos y tierra de blanqueo usada que resultan del proceso do refinación. El proceso de refinación comprende el desgomado, la neutralización, el blanqueo y la deodorización. Todas estas etapas del proceso resultan en sub-productos además de los aceites y grasas deseables terminados para aplicaciones comestibles y no comestibles. Etapas individuales en el p roceso d e refinación
El desgomado con agua involucra el tratamiento de los aceites crudos con agua o ácido diluido (fosfórico o cítrico) para remover las gomas. Estas gomas incluyen a los fosfolípidos que son agentes emulsionantes poderosos que incrementan las pérdidas por refinación si no son removidos del aceite. Las gomas también contienen carbohidratos, proteínas, metales (que actúan como pro-oxidantes), abones y una gran cantidad de agua. El contenido de fósforo del aceite deberá ser de 200-300 ppm después del desgomado. Normalmente, hay dos formas de utilizar estas gomas. Se pueden agregar a l desolventizador/tostador (DT) en la planta de extracción donde se mezclan con otros materiales y entonces se secan y así se hacen parte de la pasta. El contenido de aceite de la pasta se incrementa entre 0.3 y 1.5%. Alternativamente, las gomas se secan en un secador especial y se obtiene lecitina, la cual es usada en la industria alimenticia, de alimentos animales y otras. El aceite crudo contiene ácidos grasos libres que deben de ser removidos en la etapa de neutralización por uno de dos procesos alternativos, la refinación física o la refinación química. En la refinación física esto se realiza por destilación, y en el proceso de refinación química se hace por neutralización con álcalis seguido de separación como soapstock. Sosa cáustica se usa el proceso de refinación química y se le conoce como refinación cáustica. La composición del soapstock se muestra en la Tabla 1. Aproximadamente 50 kg de soapstock se producen por tonelada de aceite crudo y este material puede ser: • Alimentado al tostador (lo cual se permite en la Unión Europea, y el soapstock está en la lista positiva para ingredientes animales en Alemania). • Desdoblar en ácido graso y agua ácida (pero el agua ácida crea un problema ambiental); o
• Usarlo en la producción de jabón. Blanqueo
La mayor parte de los aceites y grasas vegetales tienen que ser blanqueados, parcialmente para reducir su color (debido a carotenos y clorofilas) y parcialmente para remover substancias indeseables que podrían en otra forma afectar el proceso o comprometer la calidad del aceite para aplicaciones alimentarias. El blanqueo es un proceso costoso debido al alto costo de la tierra de blanqueo, el costo de disposición de la tierra usada y la pérdida de aceite en la tierra. . El aceite Una planta de blanqueo continuo se muestra en la Figura 1 se calienta a 95ºC en un tanque de mezclado y la tierra de blanqueo (bentonita, tierra fuller, carbón activado, o silica amorfa) se añade en una proporción de 0.2-2.0% del peso del aceite. Ya mezclados, se dosifican al blanqueador y se mantienen ahí por aproximadamente 20 minutos, después de lo cual la mezcla se filtra. El aceite blanqueado es el producto y la tierra de blanqueo usada es el desperdicio o es utilizada como un sub-producto.
El blanqueo continuo con una silica, "Trysyl" (W.R.Grace & Co., Columbia, Maryland, USA) se muestra en . Este producto de silica es útil para la adsorción de jabones y fosfolípdos y permite que el uso de laFigura 2 tierra de blanqueo fresca se reduzca en un 30%.
Originalmente, el blanqueo era usado solamente para reducir el color del aceite. Sin embargo, actualmente es usado principalmente para remover componentes indeseables o sub-productos en aceites y grasas o convertirlos en componentes aceptables y no dañinos. Esto asegura que tales compuestos no interfieran con la deodorización y que los requerimientos de calidad y seguridad en las aplicaciones de alimentos para humanos sean cumplidos. Los aceites contienen una variedad de compuestos - por ejemplo fosfolípidos, substancias colorantes, contaminantes, jabones y también productos lípidos peroxidados -los cuales tienen que ser removidos antes de la deodorización final. Estos componentes menores se originan primariamente de tres fuentes, como sigue: • Materiales sintetizados por las plantas en el campo agrícola, tales como cuerpos colorantes (carotenoides y clorofilas). fosfolípidos y glicolípidos, compuestos fenólicos y muchas otras substancias. • Contaminantes ambientales tomados por las plantas, por ejemplo metal es pesados, pesticidas e hidrocarburos poli cíclicos aromáticos. • Impurezas formadas durante el almacenamiento y procesamiento de las semillas, tales como productos de hidrólisis y oxidación, que se forman por reacciones químicas y enzimáticas. Aún más, el aceite puede contener ácidos minerales procedentes de la etapa de desgomado ácido y jabones que vienen del proceso de neutralización. Los pesticidas se descomponen en la deodorización y los hidrocarburos poli cíclicos aromáticos se eliminan por medio de carbón activado y durante la deodorización. La tierra de blanqueo fresca deberá estar libre de contaminantes y la Federación Europea de Industrias de Molinos y Procesamiento de Aceite (FEOIOL) (Federation of the European Mill and Oil Processing Industry) ha publicado un código de prácticas para la compra de tierra de blanqueo (1). Las condiciones de proceso para el blanqueo dependen del tipo de aceite crudo, su calidad y el u so final para el aceite terminado. Los aceites y grasas comestibles se usan como ingredientes de margarinas, salsas, mayonesa, dulces, productos de panadería y botanas y son principalmente blanqueados a un color más claro que otros aceites comestibles que se usan directamente, tales como el aceite para ensaladas. El tono verdoso, que proviene de la clorofila, tiene que ser completamente eliminado para asegurar la estabilidad oxidativa. Normalmente, aumentando la cantidad de tierra de blanqueo permite que más contaminantes sean removidos del aceite. Sin embargo, esto es más complicado para determinar a cantidad mínima necesaria. Esto es debido a que el aceite que se va a blanquear contiene una variedad de diferentes contaminantes. Cada uno de estos reacciona, o es adsorbido sobre la superficie de la tierra de blanqueo, con diferentes velocidades de adsorción.
Si cantidades excesivas de gomas están presentes en el aceite, estas pueden "bloquear"' la superficie de la tierra de blanqueo y también desactivar los centros activos. Por ejemplo, los jabones reaccionan con los centros acidicos. Existe otro parámetro que tiene influencia sobre la cantidad mínima requerida de tierra para el blanqueo. Este es la forma de las partículas -o más específicamente la forma después de que ha sido cambiada por la adsorción de contaminantes- y el acompañante cambio de la superficie. Este cambio puede ser un problema para la torta de tierra de blanqueo en el filtro. Buenas propiedades filtrantes son muy importantes y para esto se necesita más tierra de blanqueo que la esperada, especialmente si jabones y gomas tienen que ser removidos. Tierra de blanqueo u sada
La tierra de blanqueo activada tiene una alta capacidad de adsorción. Durante su uso, no solamente adsorbe sub-productos indeseables pero tamben una proporción de los triacilgliceroles -una propiedad conocida como adsorción de aceite. Un valor típico para el contenido de aceite de la tierra de blanqueo usada es de aproximadamente 40%. Este valor puede ser reducido, por ejemplo, extendiendo el tiempo durante el cual la tierra se sopla con nitrógeno o con vapor al final de la filtración. No obstante, 25-50 kg de aceite se pierden por cada 100 kg de tierra de blanqueo fresca usada. Aún más, la tierra de blanqueo usada puede contener algunos otros materiales además del aceite, tales como el carbón activado. Los hidrocarburos poli aromáticos ligeros (HPA) pueden ser removidos en la etapa de deodorización pero los HPA pesados (cinco o más anillos) solamente pueden ser removidos por carbón activado. El carbón puede ser usado solo o puede ser combinado con la tierra de blanqueo sin afectar la efectividad de la tierra o la actividad del carbón. Almacenamiento y transporte de la tierra de blanqueo u sada
Cuatro principales criterios gobiernan los posibles usos de la tierra de blanqueo usada: tipo de impurezas en el material usado; logística; aspectos económicos y aspectos ecológicos. Los principales factores que tienen influencia en la disposición, almacenamiento y transporte ce la tierra de blanqueo usada son: • tendencia a la auto • contenido de • contenido de • degradación biológica de componentes • trazas de metales pesados; • cantidad de materiales no-bentoníticos tales como carbón activado, ayuda filtro, silica.
ignición. aceite. agua. orgánicos. y
La tierra de blanqueo que contiene aceite llega al contacto con el aire cuándo se vacían los filtros. El autocalentamiento y aún la auto-ignición puede ocurrir cuándo la tierra de blanqueo usada reacciona con una cantidad suficiente de oxigeno. Por lo tanto, el contacto entre el aire y la tierra de blanqueo que contiene aceite deberá ser minimizado. Esto se logra minimizando el área de superficie libre de la tierra de blanqueo usada, evitando las corrientes de aire y por el uso de una atmósfera inerte arriba de la tierra de blanqueo usada. El rociar con agua es efectivo y económico. E agua enfría la torta caliente recién sacada del filtro y el vapor que se produce crea una atmósfera inerte que reduce la presión parcial del oxigeno. Aproximadamente 5-10 litros de agua por m2 agregados encima de la tierra en el contenedor lleno es suficiente para prevenir la autoignición. La tierra de blanqueo usada no debe de exponerse a la luz directa del sol ya que puede calentar el material hasta el punto de auto-ignición. Ya que la tierra de blanqueo se enfría muy lentamente, debe de ser monitoreada cuidadosamente durante el almacenamiento. Generalmente el peligro de auto-ignición aumenta con la instauración de los ácidos grasos en el aceite adsorbido, de tal forma que el riesgo es mucho menor para las grasas hidrogenadas y menor también para el aceite de palma en comparación a aceites tales como nabo, canola, girasol o soya. La tendencia hacia la auto-ignición es un problema no solo para el almacenamiento pero también para el transporte. Por esta razón, la tierra de blanqueo usada se clasifica como un material peligroso para propósitos de transportación, en la categoría "materiales y objetos orgánicos, sólidos e inflamables". Se ha probado que
la transportación suelta a granel es posible sin riesgo si las precauciones para almacenamiento se toman como se indicó antes. Salidas para la tierra de blanqueo usada
Hay muchas aplicaciones para la tierra de blanqueo usada, como se muestra en la Tabla 2. Para molinos de aceites con una refinería integrada, es posible agregar la tierra de blanqueo usada al extractor o al tostador de tal forma que se integre a la pasta y se recupere en esa forma su valor. Esto se permite en la Unión Europea, y la tierra de blanqueo usada es parte de la lista positiva de ingredientes para animales en Alemania. Sin embargo, no se permite si la tierra de blanqueo usada contiene carbón activado con sus hidrocarburos poli-aromáticos que lo acompañan y trazas de níquel bio-disponible. Pruebas con cerdos, aves y aún bovinos, muestran que hasta 3% de tierra de blanqueo usada puede ser mezclada en el alimento sin causar ningún problema. La distribución fina de aceites y grasas sobre la superficie de la tierra de blanqueo asegura una degradación rápida en el tracto digestivo de los animales. Cuando se agrega la tierra de blanqueo usada al extractor o al tostador se deben de tomar precauciones para evitar el contacto con el aire para prevenir oxidación o a uto-ignición. La distribución fina de los aceites sobre la superficie de la tierra también garantiza una degradación rápida y un alto rendimiento tamben para otras aplicaciones biológicas, tales como en las plantas de biogas que producen metano. Aún pequeñas cantidades de níquel (normalmente menos de 10 ppm) adsorbidas de grasas hidrogenadas no disturban la digestión anaeróbica del aceite, ya que la enzima en los microorganismos que producen el metano ya contiene níquel. No obstante, la tierra de blanqueo usada que contenga níquel no deberá ser entregada a plantas de biogas debido a que los lodos fermentados se usan para recubrir campos agrícolas y esto podría causar una acumulación de níquel bio-disponible en la tierra en un periodo largo de tiempo. Una aplicación elegante de la tierra de blanqueo usada en la producción de cemento. La parte orgánica sirve como una fuente de energía con un valor energético del orden d e 10-14 MJ/kg, dependiendo del contenido de aceite. La parte inorgánica es un silicato de aluminio, una materia prima para la producción de cemento. Aún trazas de metales pesados tales como el níquel pueden ser toleradas, ya que se inmovilizan a las altas temperaturas usadas en la producción del cemento. Por lo tanto esta aplicación y la producción de ladrillos son las únicas recomendadas para la tierra de blanqueo usada contaminada con níquel que proviene de la hidrogenación de las grasas. La tierra de blanqueo usada que viene de la refinación de aceites comestibles es muy adecuada para el mejoramiento de suelos y como un fertilizante debido a que está compuesta casi completamente de materiales que son ya sea biodegradables o inertes y que no inhiben los procesos biológicos. La tierra es especialmente útil para estas aplicaciones cuando contiene una cantidad moderada de fosfatos. Además, la tierra de blanqueo usada aumenta la retención de agua en los suelos y es también usada con éxito para la producción de composta. Si la tierra contiene níquel bio-disponible no puede ser usada para estos propósitos. La remoción de aceite de la tierra de blanqueo usada permite la recuperación de materiales valiosos. La remoción de aceite por extracción con hexano produce tierra de blanqueo usada que contiene 1 -2% de aceite. Si el aceite contaminado con hidrocarburos poli-aromáticos se blanquea con una mezcla de carbón activado y tierra de blanqueo, la torta resultante del filtro puede ser extraída como es usual para recuperar el aceite. Los hidrocarburos poli-aromáticos adsorbidos en el carbón activado están fijados tan fuertemente que práctica mente ninguno se des adsorbe y consecuentemente no pueden entrar en el aceite. A los precios actuales, la eficiencia económica se logra si es posible colectar un mínimo de 100 tons/día de tierra de blanqueo usada fresca. Bajo condiciones ideales, la tierra de banqueo usada se puede regenerar como se describe en un número de patentes.
Conclusiones
Todas las aplicaciones mencionadas son económicas pero esto no ayuda si la logística no es favorable. Por lo tanto, hace sentido construir un uso descentralizado de la tierra de blanqueo usada para minimizar los costos de fletes. La descentralización y uso de diferentes aplicaciones tienen la ventaja de usar una tierra de banqueo usada especifica para la mejor posible aplicación dependiendo de sus propiedades. Esto abre la oportunidad de usar no solamente tierra de blanqueo usada, pero también mezclas con otros materiales tales como carbón activado o ayuda filtros. Aún más, se podría disponer de tierra de blanqueo usada que contenga gomas o soapstock en una forma flexible y económica. En la actualidad, el método más económico para disponer de la tierra de blanqueo usada es su adición al alimento animal. Sin embargo, esto es solamente posible si la refinería está integrada con el molino y no se involucra el uso de carbón activado. Normalmente, la tierra de blanqueo usada se agrega a la pasta enel tostador, pero el factor económico es mejor si la operación se mueve al extractor -el aceite puede ser recuperado y la tierra de blanqueo remanente está en la pasta. La adición de tierra de b lanqueo usada no deberá exceder 15 kg por tonelada de semillas suaves o 20 kg por tonelada de soya. El contenido de aceite no es el problema - son los sólidos, que no deberán exceder 10 kg por tonelada de semilla suave o 14kg/ton de grano de soya. La tierra de blanqueo usada contiene partículas finas que crean problemas en el extractor. Si la tierra de blanqueo usada se agrega a la pasta en el tostador, es posible agregar tres veces más de lo que se puede agregar al extractor. Todas las aplicaciones mencionadas anteriormente llenan la necesidad de encontrar formas amigables al ambiente para usar la mayor parle de la tierra de blanqueo usada. Obviamente, el uso de la tierra de blanqueo usada para la producción de cemento usa todo el material completo, ya sea como fuente de energía o como materia prima; también no importa si el material contiene carbón activado, ayuda filtro o trazas de me tales bio-disponibles. El uso de la tierra de blanqueo usada que contiene aceite en las plantas de biogas también garantiza un alto grado de compatibilidad ambiental si se aplican las reglas arriba mencionadas. Casi todo el material orgánico se convierte en biogas y esto ayuda a mejorar el balance de C02 de la atmósfera. La fracción inorgánica ayuda a mejorar los suelos -la tierra de blanqueo se fabrica por la activación ácida de un mineral, la bento nita, la cual está presente en todas las tierras fértiles y puede aumentar la retención de agua en el suelo.
http://portal.aniame.com/imp_100.shtml
Desgomado
Es la primera etapa en el proceso de refinado. Los fosfolípidos y glicolípidos que se extraen de la semilla y que quedan disueltos en el aceite, deben ser eliminados a través de esta operación denominada desgomado, se debe realizar ya que estos compuestos se alteran con mayor facilidad que los triglicéridos, aportando sabores extraños al aceite. El aceite crudo o virgen se trata con una solución diluida de ácido fosfórico para hidratar y precipitar los fosfolípidos al hacerse insoluble en la grasa. Este proceso se realiza en tanques dotados de un agitador, se incorpora agua en un 2% v/v a una temperatura de 70ºC. El aceite pasa después a una centrifuga a gran velocidad en donde son removidos los fosfolípidos y el agua del aceite desgomado. Las gomas son deshidratadas o tratadas con peróxidos para la obtención de lecitinas, las cuales se utilizan en diversas industrias alimenticias. El aceite de semilla de algodón no es desgomado. En la figura 60, se observa una instalación de desgomado de aceites. Figura 60. Instalación de desgomado de aceites
Fuente: Eduardo Marabert. Desgomado de Aceites crudos Recuperado 24 de Junio de 2009http://www.oleosegorduras.org.br/imagens/file/Degomagem_Oleos_Brutos_Processamento_S ub-produtos_Qualidade_no_Refino.pdf
Este proceso es necesario ya que de lo contrario se presentarían una serie de defectos en el aceite durante el proceso. los triglicéridos se alteran con mayor facilidad adquiriendo sabores y olores desagradables. decantación en los tanques de almacenamiento. mayor susceptibilidad a la oxidación. formación de espumas durante el calentamiento. Neutralización
En esta etapa se eliminan ácidos grasos libres por la acción de soda cáustica, además de neutralizar la acidez residual del aceite proveniente de los ácidos grasos libre. Para eliminar la totalidad de los ácidos grasos libres (AGL), sin deteriorar el aceite, se utiliza un vacío de hasta 5 mm de Hg y calentándolo a una temperatura de 180-240ºC. Los aceites bien neutralizados contienen menos de 0.1% de ácidos grasos libres. Esto es recomendable especialmente si los aceites se utilizarán para el proceso de hidrogenación. Figuras 61 y 62. Figura 61. Neutralizador-blanqueador
Fuente: Vega Turizo Alberto. (2004) Guía para la elaboración de aceites comestibles. Caracterización y procesamiento de nueces. Bogotá Colombia. Convenio Andrés Bello
Figura 62. Neutralización/lavado/blanqueo
Fuente: Tecnología Educativa. Recuperado de http://www.tecnoedu.com/Armfield/FT29.php
en
Mayo
de
2005
Neutralización química o alcalina
El aceite después de ser desgomado es tratado con un álcali con el fin de remover sustancias indeseables que pueden afectar el sabor, la estabilidad y el aspecto del aceite refinado, es por esto que se debe eliminar. En este grupo se encuentran los ácidos grasos libres, glicerol, mucílagos, carbohidratos, pigmentos, compuestos proteicos, tocoferoles, esteroles, colesterol, etc. La mezcla de ácidos grasos y álcali da como resultado la formación de jabones. El jabón obtenido se recupera a través de una centrifugación o sedimentación. Desventajas del proceso de neutralización alcalina: El álcali además de neutralizar los ácidos grasos libres, saponifica parte de aceite neutro presentándose perdidas de aceite. Rendimiento relativamente bajo Se produce una cantidad considerable de efluente líquido Calculo de soda cáustica necesaria poscarga
¨Para neutralizar teóricamente 0.142 Kg. de soda cáustica se requiere de 1 Kg. de ácido graso libre (calculado en ácido oleico) . Entonces para una carga de una tonelada de aceite el 1% de AGL representa 10 Kg. de estos, necesitando de 1.42Kg de soda cáustica. Se debe agregar una cantidad adicional de soda de acuerdo al peso del aceite y a las características del mismo. [1] Se emplea la siguiente ecuación para determinar la cantidad de soda que se debe utilizar en la neutralización
En donde: Q = solución de NaOH en litros/hora Q1 = cantidad de aceite que se debe tratar en litros/hora P = Peso específico del aceite
A = Acidez del aceite, en porcentaje M = Peso molecular de los ácidos grasos N = Concentración de la solución de NaOH expresada como Normalidad
Para utilizar la formula en la práctica se debe agregar una cantidad mayor de la soda (NaOH) que la estequiometricamente calculada. El porcentaje adicional es del 5 a7% quedando la ecuación de la siguiente forma:
En donde: P = Porcentaje de pérdida A = Acidez del aceite expresada en % B = Porcentaje de ácidos grasos libres presentes en la pasta jabonosa Neutralización física o por vapor
Esta neutralización consiste en eliminar los ácidos grasos libres a través de una destilación o arrastre por vapor, es muy parecida a la desodorización. Se requiere de una eliminación de fosfolípidos hasta niveles inferiores de 5 mg de fósforo/kg de aceite. Este resultado se logra con la adición de ácido fosfórico al aceite y de un agente blanqueador. Se continua elevando la temperatura máxima de 240 –250 °C, una presión de absoluta de 1 Torr y una inyección de vapor de 40-50 Kg/Ton de aceite, reduciéndose el contenido de AGL a 0.05-0.1% Resumiendo entonces se puede decir que la eliminación de los ácidos grasos libres AGL, se realiza añadiendo al aceite desgomado una solución de hidróxido de sodio, con una concentración de 16 a 20° Baumé. Durante esta operación se presentan pérdidas por saponificación o formación de jabones. La cantidad de aceite que puede llegar a ser saponificados por la soda cáustica depende de varios factores como: Concentración de la soda cáustica. Tiempo de contacto de la soda con el aceite: este tiempo de contacto puede llegar a ser reducido con el uso de centrifugas, reduciéndose de esta forma la saponificación. Lavado
Después de la etapa de neutralización, el aceite lleva cierta cantidad de jabón en suspensión, el cual es removido por una serie de lavados con agua caliente, el agua y el jabón son retirados por medio de una centrifugación, a continuación se realiza otro lavado con posterior centrifugación hasta un tercer lavado, terminado el proceso el aceite se envía a una torre de secado. Figura 20. Blanqueo
El aceite neutralizado se blanquea, empleando tierras o arcillas decolorantes naturales, artificiales o activadas, (tabla 24) con el fin de remover sustancias que aportan color al producto, como la clorofila, jabones y para descomponer los peróxidos. La mezcla de aceite y tierras blanqueadoras se agitan a una temperatura máxima de 90°C, la cantidad de tierra requerida depende del color del aceite y del grado de decoloración que se quiera obtener, en algunos casos para obtener mejores resultados se realizan mezclas de tierras y carbón activado. Después de realizado el blanqueo los blanqueadores se filtran quedando el aceite neutro blanqueado.
Tabla 24. Parámetros para absorbentes como blanqueadores de aceites
Blanqueadores Tierra decolorante natural
Densidad 50
Capacidad de relación de aceite 20-25%
Tierra decolorante artificial
45
35-40%
Carbón activado
30
50%
Fuente: CEPEDA RICARDO. (1991) Modulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Santa fe de Bogotá D.C. Editorial UNAD
Winterizacion
Se realiza este proceso con el fin de retirar los glicéridos de mayor punto de fusión que provocan enturbiamiento y aumento de viscosidad a los aceites cuando son enfriados o almacenados a bajas temperaturas. El proceso consiste en enfriar y agitar suavemente el aceite neutralizado y blanqueado, que permite que los glicéridos saturados se precipiten en forma de cristales. Es importante tener en cuenta las variables de tiempo, temperatura y agitación para obtener los cristales de glicéridos, llamados estearinas. El aceite de soya no requiere de este proceso mientras que los aceites de algodón, girasol, maní, cartamo entre otros si requieren ser winterizados para que se mantengan claros a temperaturas bajas. Diagrama 17.
Sistema de Refrigeración rápido, provisto de un sistema de agitación Tanques Cristalizadores Sistema de Filtros prensa, para retirar los cristales
Diagrama 17. Proceso de winterización, enfriamiento o hibernación del aceite blanqueado
Fuente: Hernández, Elizabeth (Actualizado 2006) Módulo de Tecnología de Cereales y Oleaginosas. Sogamoso. UNAD
Desodorización
Se realiza la desodorización con el fin de eliminar los compuestos volátiles que le imparten olores y sabores indeseables al aceite, como las cetonas y los aldehídos. Este es un proceso de destilación con vapor seco para volatilizar los compuestos que producen estos olores. Se realiza a bajas presiones y altas temperaturas 180220 °C, el aceite de algodón requiere de temperaturas más bajas, permitiendo la retención de una mayor cantidad de tocoferoles considerados como antioxidantes naturales. (Figura 63 y 64). El aceite neutralizado o refinado, blanqueado y desodorizado es uno de los productos más puros que se encuentran en el mercado. En esta etapa se debe adicionar un antioxidante al aceite para prolongar.
La vida útil del producto ya que los tocoferoles antioxidantes naturales, presentes en el aceite crudo se eliminan. Los antioxidantes empleados son aceites minerales derivados del hidrocarburo Tolueno, estos evitan que el aceite se enrancie o cambie de color durante su almacenamiento y comercialización. Los antioxidantes más empleados son: BHT: Hidroxi tolueno butilado BHA: Hidroxi anisol butilado TBHQ: Terbutil hidroquinona Figura 63. Desodorizador
Fuente: Tecnología Educativa. Recuperado en Mayo de 2005 de http://www.tecnoedu.com/Armfield/FT29.php
Recipiente de presión de acero inoxidable Bomba de vacío de anillo líquido Bomba de extracción Filtros de hojas
Agitadores impulsados por aire Serpentín de calentamiento de vapor y serpentín de enfriamiento integrados Temperaturas de hasta 180°C Presiones de hasta 10 bar Controles seguros por zonas Control preciso de la adición de hidrógeno Figura 64. Esquema de un desodorizador
Fuente: Vega Turizo Alberto. (2004) Guía para la elaboración de aceites comestibles. Caracterización y procesamiento de nueces. Bogotá Colombia. Convenio Andrés Bello
Descerado
Este proceso es muy similar a la winterización, lo que único que la diferencia es que en el descerado, las operaciones de enfriamiento y separación se realiza bajo condiciones controladas, este se puede realizar en seco o con disolvente de manera similar al fraccionamiento, se realiza con el fin de eliminar ceras con diferente punto de fusión. El proceso es utilizado para aceites de girasol, está constituido por las siguientes operaciones:
