INTRODUCCIÓN.
En la antigüed antigüedad ad el ser humano descubri descubrió ó el sis sistem tema a para para extrae extraerr el aceite ace ite de frutos frutos y sem semill illas as ole oleagi aginosa nosas, s, cuando cuando en la India, India, Turquía urquía y Egipto Egipto se invent inventaro aron n sis sistem temas as para el descas descascar carill illado ado,, tritur trituraci ación ón y molienda de las semillas (seni!a y cols, "##$%& ' nes del siglo )I) la industria de aceites y grasas vegetales obtiene me!ores aceites gracias al me!oramiento por hibridación de las plantas, el perfeccionamiento de las t*cnicas agrícolas y de las tecnologías, para la extracción y renación de aceites (+obles, "#-%& .a elec elecci ción ón de lípi lípido doss co come mest stib ible less se ha co conv nver erti tido do en un aspec aspecto to importante para el consumidor, es por eso que aceites vegetales ricos en /cido oleico, /cidos grasos mono insaturados que tienen benecios para la salud cardiovascular, como el aceite de semillas oleaginosas, han experimentado un aumento progresivo en la demanda, reempla0ando las grasas de origen animal (1raille, "#%& .os procesos en los que se utili0a prensa hidr/ulica para llevar a cabo la extracción de aceite, no son "223 ecientes& 4e estima que sólo cerca de 52 al 623 del contenido total del aceite de semillas es extraído util utili0 i0an ando do proc proced edim imie ient ntos os por pren prensa sado do,, y un ma mayo yorr porc porcen enta ta!e !e es obtenido con el proceso de extracción con solvente (78I9E:, "#$%& 4in embargo, oc; ("#"% encontró que aplicando un acondicionamiento a las semillas el cual consiste en aplicar humedad y calor, permite obtener rendimientos hasta del #3 en la extracción de aceite por prensado, respecto a la cantidad total de aceite reportada en la literatura&
visto re>e!ado en mayores índices de calidad de los productos y mayor eci ecien enci cia a en la extrac xtracci ción& ón& Esto Esto ha perm permit itid ido o redu reduci cirr las las p*rd p*rdid idas as asociadas con los altos consumos de energía y aumentando la capacidad de producción& Entre los avances que se han reali0ado al proceso de extracción de aceite, aceite, 1illier ("#$2% ("#$2% indica indica que existe la posibilidad posibilidad de usar hidrólisis hidrólisis en0im/ti en0im/tica ca para ecientar ecientar los procesos, procesos, del mismo mismo modo, +osenthal osenthal y cols& ("##?% mencionan que estos procesos implican el tratamiento de la semilla oleaginosa con en0imas que degradan la membrana celular para extra xtraer er el ac acei eite te ba!o ba!o co cond ndic icio ione ness de temp temper erat atur ura a ba! ba!a y ahor ahorrros sustanciales en los tiempos de proceso&
1. DEFINICIÓN DE MANÍ El maní o cacahuete, es el fruto maduro o la semilla del 'rachis @ypognea .& .a planta es una hierba anual peque=a, con ho!as imparipinnadas y >ores papilion/ceas amarillas, es original del Arasil pero se cultiva extensamente en el sur de los Estados 7nidos,
2. CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA Reino División Clase Oren Fa!ilia Tri"# $enero Es%e&ie
Blantae :agnoliophyta :agnoliopsida 9abales 9abaceae 'eschynomeneae 'rachis 'rachis @ypogaea .&
'. ALMACENAMIENTO DE LA SEMILLA DEL MANÍ .a humedad de las semillas oleaginosas y nueces in>uye en gran medida en la calidad de las materias primas& En la mayoría de las operaciones rurales, el secado al sol reduce la humedad de las semillas de aceite por deba!o del "2 por ciento& 7na adecuada ventilación o aireación de las semillas o nueces durante el
almacenamiento asegura que se mantengan niveles ba!os de humedad y evita el desarrollo microbiano& Esto es importante en el almacenamiento del maní que es muy susceptible de contaminarse con a>atoxinas debidas al crecimiento de 'spergillus >avus& Buesto que las a>atoxinas y los plaguicidas no se eliminan con las t*cnicas de extracción rural, debe evitarse la contaminación microbiana y el empleo de insecticidas& Es necesario adoptar pr/cticas de almacenamiento que sean asequibles y disponibles para los productores en peque=a escala& .as materias primas perecederas, como los frutos de la palmera, deben elaborarse tan pronto como sea posible despu*s de la cosecha& En los países en desarrollo hCmedos, el secado al sol de las semillas oleaginosas que tienen una humedad elevada, como el coco maduro, es lento e ineca0& Estas condiciones favorecen el crecimiento de mohos, lo que produce elevados niveles de /cidos grasos libres y características organol*pticas pobres& El aceite de coco destinado al consumo humano debe obtenerse poco despu*s de la cosecha& 4e almacenan en silos verticales comunes o silos celdas& .a industria para mane!ar grandes volCmenes traba!a con silos celdas 522 m largo x 62 m ancho x 5- m altura y deba!o de la tierra otros 5- m .a mayoría de las semillas oleaginosas y nueces se someten a un tratamiento t*rmico de tostado para licuar el aceite presente en las c*lulas de la planta y facilitar su liberación durante la extracción& Todas las semillas oleaginosas y nueces se someten a este tratamiento excepto los frutos de la palmera, en los que la Desterili0ación reempla0a este tratamiento&
(. DEFINICIÓN DE ACEITE DE MANÍ Es un aceite renado que se obtiene de las semillas de una o m/s de las variedades
cultivadas de 'rachis
@ypognea
.&
(familia
leguminosas%& Es un líquido incoloro o amarillento, con un d*bil olor a nue0 y un sabor suave& Tiene un sabor suave que lo hace apropiado para elaborar ensaladas, mayonesas y vinagretas& El aceite de maní est/ constituido principalmente por oleínas y peque=os porcenta!es de otros glic*ridos& 4e aseme!a bastante al aceite de oliva, y la farmacopea permite su uso en lugar de *ste en linimentos, emplastos y !abones&
). COM*OSICIÓN DEL ACEITE DE MANÍ .a composición de /cidos grasos del aceite de maní para consumo humano es la siguiente (en porcenta!e de peso en orden descendente%
Fcido oleico (<"G " H# monoinsaturado%G J- $53 Fcido linoleico (<"G 5 H? poliinsaturados%G "J 6J3 Fcido palmítico (<"?G 2 saturado%G $ a "?3 Fcido este/rico (<"G 2 saturado%G ",J a ?,-3 Fcido beh*nico (<55G 2 saturado%G ",2 a -,23 Fcido araquídico (<52G 2 saturado%G 2,- a J3 Fcido .ignócerico (<56G 2 saturado%G 2,- a J3 Fcido gadoleico (<52G " H# monoinsaturado%G 2,- a 5,"3 'cido alfalinol*nico ('.'% (<"G J HJ poliinsaturados%G K2,?3 Fcido erCcico (<55G " monoinsaturado%G K2,-3
Bor cada "22 g de aceite de maní procedente de 'm*rica del 4ur, se tiene en promedioG 1rasas monoinsaturadasG J# g (sobre todo oleico% Fcidos grasos esenciales omega?G J g Fcidos grasos saturadosG 5J g (palmítico, este/rico, beh*nico, araquídico% :enos de 2," gramos de /cidos grasos esenciales omega J
+. USOS DEL ACEITE DE MANÍ
4u uso principal es como aceite alimenticio y por su alta idoneidad para aguantar altas temperaturas lo convierte en un
buen aceite en las cocinas para freír& Este aceite es muy utili0ado en la cocina oriental por su sabor y aroma particular&
Lado que no es un aceite secante, carece de valor para pinturas, pero es Ctil como lubricante& 'unque se saponica
con lentitud, produce un!abón excelente, duro y blanco& El aceite de maní resulta un excelente complemento para
masa!es& Tambi*n se
utili0a
como
disolvente
para
inyecciones
intramusculares& .a torta de maní residuo que queda luego de la expresión del aceite !o, es un alimento muy Ctil para el ganado por ser alto
en proteínas& El mayor inconveniente del aceite de cacahuete es que tiene un contenido en grasas saturadas algo superior al de girasol o de oliva aunque la diferencia tampoco es tan alta como para no incluirlo en nuestra dieta&
,. *RO*IEDADES DEL ACEITE DE MANÍ +educe la formación de ateromas que se pueden depositar en las paredes arteriales y reducir el calibre de las mismas& Bor
ende, me!ora la circulación y oxigenación de la sangre& :e!ora el metabolismo celular& +educe la oxidación del colesterol& Lisminuye la síntesis de colesterol malo o .L.& 'umenta la formación de colesterol bueno o @L.& Estas propiedades y benecios logran tratar
la
hipercolesterolemia de manera favorable, por ello reempla0a las grasas animales por los aceites vegetales& Estos te permiten me!orar tu salud cardiovascular&
-. TI*OS DE EXTRACCIÓN Existen diferentes m*todos utili0ados para llevar a cabo la extracción de aceites y algunos de ellos se mencionan a continuación& -.1. EXTRACCIÓN DE ACEITE *OR *RESIÓN 4e aplica a frutos y semillas oleaginosos, complementando generalmente (como preprensado% con la extracción por solventes& Breviamente, las semillas deben pasar por las siguientes etapas de preparación como son la limpie0a de la semilla, descascarillado y por Cltimo el prensado que se efectCa con prensas continuas o MexpellersM, en las cuales la presión necesaria se obtiene mediante un e!e hori0ontal que gira dentro de una !aula y que est/ provisto de tornillos sinfín (caracoles% ordenados en tal forma que !unto con producir un avance del material, van e!erciendo una presión creciente sobre *l& El orden de las presiones usadas para expulsar el aceite fuera de las semillas es de $22 a J,222 gNcm5 durante 5 horas y se regula por la estrangulación del material antes de la salida& -.2. EXTRACCIÓN DE ACEITE *OR SOLENTES. En este proceso, la semilla o la torta convenientemente pre tratada, se somete a la acción de un solvente para separar la grasa residual en ella contenida& 4e han utili0ado diversos tipos de solventes, tales comoG @exano comercial Aenceno Tricloroetileno 4ulfuro de carbono 'lcohol isopropílico 'unque se ha reportado que, el tricloetileno es el que tiene mayor poder disolvente, la realidad es que hoy en día el solvente m/s utili0ado es el hexano, porque con *l se obtiene mayor calidad de
aceite y se disminuyen otros problemas, como son la peligrosidad (explosión%, toxicidad, así como la corrosión en las instalaciones& .a micela (me0cla aceitesolvente% es sometida posteriormente a una destilación continua, con todos los accesorios necesarios para recuperar el solvente& -.'. EXTRACCIÓN EN/IM0TICA. .a estructura comple!a del cacahuate hace que la extracción de aceite se diculte por lo que se han desarrollado nuevas propuestas biotecnológicas& 7na de estas es el tratamiento con hidrolasa, una en0ima capa0 de romper hidrolíticamente los enlaces <O, <8, <<, y anhídridos fosfóricos& .a extracción se lleva a cabo dando un tratamiento con preparados celulolíticos comerciales("5%& -.(. EXTRACCIÓN CON FLUIDOS SU*ERCRÍTICOS Es una t*cnica de separación de sustancias disueltas o incluidas dentro de una matri0, basada fundamentalmente en la capacidad que tienen determinados >uidos en estado supercrítico (94<% de modicar su poder disolvente, el cual se encuentra entre el líquido y el gas, por lo que puede penetrar en los sólidos con mayor facilidad& .as venta!as de utili0ar un >uido supercrítico en el proceso de extracción es que existe una alta velocidad de difusión, adem/s de que es una reacción limpia para el medio ambiente ya que se caracteri0a por la ausencia de solvente residual en el producto nal . DESCRI*CIÓN DEL *ROCESO DE EXTRACCIÓN DE ACEITE DE MANÍ .1. *RE TRATAMIENTO .a primera operación despu*s de la cosecha implica esterili0ación y tratamiento t*rmico con vapor o cocimiento, lo que inactiva las en0imas lipolíticas que pueden ocasionar una r/pida degradación del aceite y facilita el >u!o del mesocarpio para extraer el aceite&
semilla,
descascarillando
y
removiendo
la
cutícula,
posteriormente se tritura para obtener tama=os de partícula con una distribución entre J&J?, "&?, "&"J y 2&$" mm, todo esto se llevó a cabo manualmenteP se continCa con un tratamiento t*rmico que consiste en colocar la semilla en un ba=o de vapor de agua (2-Q<%, hasta alcan0ar un "23 de humedad&
.'. EXTRACCIÓN *OR *RENSADO EN FRÍO 4e someten "52g de cacahuate de cada tama=o de partícula, a un prensado en frío, aplicando una fuer0a de 2&2$ tonNcm5, utili0ando una prensa hidr/ulica, con un tiempo de operación de J
horas aproximadamente, para así obtener el aceite virgen y una torta residual& .(. EXTRACCIÓN SÓLIDO3LÍ4UIDO .a torta residual obtenida del prensado en frío es sometida a una extracción sólidoNlíquido (tortaNhexano%, con el n de extraer el aceite restante& En esta extracción con solvente, se utili0o un equipo 4oxhlet, a una temperatura de operación de ?2 <,
variando el tiempo de operación y la cantidad de solvente a utili0ar en unas proporción de "G#, "G"-, "G", "G56 tortaNhexano, con el n de encontrar el tiempo y cantidad de solvente recomendable de extracción& .). SE*ARACIÓN Bara cuanticar la cantidad de aceite obtenido se elimina el solvente residual de la torta por evaporación, en una estufa a 2 R<, hasta peso constante y la micela obtenida se destila en un equipo rota vapor, para recuperar el solvente @exano residualG El hexano residual en el aceite y la torta obtenida de la extracción sólidoNlíquido se cuantica colocando las muestras en una incubadora a J- Q< por 56 hrs para alcan0ar el equilibrio del sistema& 9inalmente para evidenciar el efecto de estos pretratamientos, se reali0aron algunos experimentos de extracción sin pretratar las semillas& 10.DISEÑO DE EQUIPOS. El diseño de los equipos utilizados se llevará a cabo en esta sección, en donde se mencionarán las dimensiones, las capacidades y los costos de los mismos, los cuales se obtuvieron con el programa computacional Cap cost
utilizando datos de la literatura (mediante correlaciones, gráficas que involucran el material y el tamaño) y el índice de costos internacional
10.1. DESCASCARILLA El descascarillado requiere que la vaina del caca!uate est" seca, una vez seca la cáscara, el caca!uate es depositado en las tolvas de las maquinas
descascaradoras
#a
elección
de
la
máquina
descascaradora se realizó tomando en cuenta el flu$o de materia prima de %& ton'!r, por lo que se buscó el equipo que satisficiera las necesidades
de
producción
El
equipo
utilizado
posee
las
características mostradas en la abla
abla Características del descascarador
Característic Capacidad Potencia At!ra Lon"it!d Anc#o Costo
Dimensió %*+ ton'!r -. %m /0 m /m 0111 234
En la figura se muestra el diagrama de la descascaradora de rodillos que se usará en la etapa de limpieza de la semilla
5igura 4escascarilladota de caca!uate
10.$. %RI%URADO 6ara la reducción de tamaño de los sólidos se debe tomar en cuenta la cantidad de agua contenida en la semilla, cuando la !umedad es inferior al 0 ó + 7 en peso no surgen dificultades, ya que "sta !umedad es determinante en la disminución de la cantidad de polvo que se produce En este caso se utiliza una semilla con %7 de !umedad
&oino de martios. Consiste en una cámara cilíndrica recubierta por una planc!a perforada de acero endurecido, en el interior del cual un rotor, dotado de martillos en toda su longitud, rueda a gran velocidad #a desintegración del caca!uate se produce por fuerzas de impacto al ser impulsado contra la planc!a de recubrimiento (5igur
5igura 8olino de martillos
#a elección del molino se llevó a cabo tomado en cuenta el flu$o de la semilla a la entrada del molino que es de %/1+ ton'!r y la potencia del motor El molino a utilizar tendrá las siguientes características mostradas en la abla /1 (ver 9p"ndice :)
abla /1 4imensiones del molino
Concepto Potencia
Cantidad
'rec!encia
%1& rpm
At!ra Lon"it!d Anc#o Costo
0m %0 m /% =111 234
;;
%A&I(ADO. El tamizado es una operación básica en la que una mezcla de partículas sólidas de diferentes tamaños se separa en dos fracciones o más pasándolos por un tamíz Cada fracción es más uniforme en tamaño que la mezcla original Entre los materiales de construcción de los tamices se incluyen acero ino>idable, metal 8oney y telas de ?ylon
#as características del amiz cuando el flu$o de entrada es de %/1+ ton'!r se muestran en la abla
abla 4imensiones del tamiz
Concepto A)ert!ra 'rec!encia *+mero Lon"it!d Di,metro
Cantidad 1&00 mm 0+ rpm %+ % m / m
Potencia Costo
0 <6 % 11 234
5igura amizado de semillas
-U&IDI'ICADOR. El caca!uate a la entrada del !umidificador contiene el %7 en peso de agua, y se requiere que la cantidad de agua en la semilla sea del /17, por lo que despu"s de !aber realizado e>perimentos se encontró que el tiempo de operación de "ste equipo para llevar la semilla a la !umedad requerida es de /1 minutos apro>imadamente, se utiliza vapor sobrecalentado a /&1@C
para evitar que el
vapor de agua se condense
#as características que describen al !umidificador se muestran en la abla y se calcularon tomando en cuenta el flu$o de entrada del caca!uate y vapor de agua, la temperatura de traba$o
abla 4imensiones del cilindro acondicionador
Característica
Dimensión
Espesor de película 4iámetro interno (4) #ongitud (#) 9nc!o de banda (<) Costo
11/ = ///% = =0 %;& 234
5igura 3istema de !umidificación
PRE*SA %IPO EPELLER. En los filtros de presión se mantiene una presión mayor a la atmosf"rica, a fin de producir el flu$o del filtrado a trav"s del sistema #a operación del filtro de presión puede ser a presión constante durante toda la filtración o se puede aumentar paulatinamente, a fin de mantener una velocidad de flu$o constante de filtrado
6ara la elección del filtro*prensa se tomó en cuenta el flu$o de entrada de la semilla !umidificada al /17, la temperatura de traba$o que es la temperatura ambiente, un tiempo de prensado de % !oras que se determinó e>perimentalmente, por lo que se decide utilizar una prensa tipo e>peller, ya que se trata de realizar una operación continua durante el !orario de traba$o #as dimensiones de la prensa cuando el flu$o de materia prima es de %%%= ton'!r se encuentran en la abla (ver 9p"ndice :) abla 4imensiones del cilindro
Propied
Dimensió
#ongitud 4iametr Bolumen 6resión 6otencia iempo Costo
0 m /A m 0 =&+ -6a 1 !6 % !r / 111
78ISE+4IL'L 8'
78ISE+4IL'L 8'
5igura 6rensa E>peller
6#
