WINTERIZACIÓN DE ACEITES 1. INTRODUCCION Existen diferentes métodos de extracción de aceite, actualmente han sido ampliamente usados y mejorados. Los aceites presentan sustancias como impurezas sólidas, mucilagos, fosfátidos (solubles e insolubles), i nsolubles), peróxido, AGL, monigliceridos m onigliceridos,, poligliceridos, poligliceri dos, impurezas volátiles, pigmentos, etc., lo que puede afectar la calidad de los aceites, por lo cual es necesario realizar un proceso
de refinación donde el
objetivo es
remover las sustancias que afectan la
aceptabilidad sensorial, este proceso incluye diferentes etapas (Franco, 2010).
El refinado comercial produce grasas y aceites con poco sabor, color limpio, buena calidad de conservación y estabilidad para freír. Las grasas y aceites refinados comercialmente carecen de los contaminantes conocidos que se extraen de las materias primas agrícolas. El refinado puede eliminar carotenoides con valor nutritivo para producir aceites con poco color, pero mantiene proporciones importantes de tocofenoles, y no cambia los ácidos grasos ni las composiciones de los triacilglicéridos. La gran flexibilidad de que dispone la industria para seleccionar materias primas y distintos procesos de modificación permite elaborar aceites con el menor costo posible, un aspecto importante de la producción de los alimentos. (FAO, 1997)
2. OBJETIVOS
Conocer los métodos de de winterizacion utilizados en la industria alimentaria para obtener un aceite apto para el consumo con las características adecuadas.
3. FUNDAMENTO DEL MÉTODO Dentro del proceso de la refinación de los aceites la winterización es una etapa opcional que se realiza después de la neutralización. Algunos aceites vegetales, como es el caso de los aceites de: girasol, germen de maíz, orujo de oliva, pepitas de uva, etc., contienen ceras (alcoholes grasos de cadena larga), estearina y otras substancias de elevado punto de fusión, que cristalizan a bajas temperaturas, provocando el enturbiamiento del aceite. La etapa de winterización es la encargada de la eliminación de estas substancias, así como mejora la calidad de aceites destinados a elaborar productos, tal es el caso de las mayonesas donde una cristalización podría romper la emulsión. (Franco, 2010)
El proceso de winterización también llamado hibernación o descerado tiene por objeto separar aquellos glicéridos de más alto punto de fusión que originan 'enturbiamiento y aumento de viscosidad en los aceites, al bajar la temperatura, y consiste en precipitar en-forma de cristales, en determinadas condiciones de temperatura-tiempo, los glicéridos saturados causantes del enturbiamiento. El proceso es una verdadera cristalización fraccionada, donde los tres factores, temperatura, tiempo y agitación tienen una importancia fundamental sobre la naturaleza y formación de los cristales, la hibernación, se efectúa mediante un enfriamiento rápido hasta una temperatura entre 15 y 20 ºC que va acompañado de producción
de
cristales
pequeños,
una
agitación
para
favorecer
la
e incrementa la vida útil del producto hasta un año.
(Brennan, 1998) Winterización, fraccionamiento o descerado son términos que generalmente se aplican al proceso. 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 (Hacienda Las Flores, 2010 reportado por Narváez, 2014). 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 de 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 (Hacienda Las Flores, 2010 reportado por Narváez, 2014).
Por las leyes de la cristalización se sabe que:
El descenso de la temperatura facilita la separación en una solución,
por
sobresaturación, de los componentes con más alto punto de fusión.
La agitación facilita la formación de pequeños cristales.
El
tiempo, acompañado
de
un
lento
descenso
de
la
temperatura, y
la
inmovilidad facilitan el crecimiento de los cristales. Por estas razones, las plantas de winterización clásicas están constituidas por:
Un sistema de enfriamiento rápido provisto de un adecuado sistema de agitación, para inducir la generación de pequeños cristales.
Un sistema de tanques estáticos (cristalizadores), colocados en un ambiente a temperatura controlada, para conseguir el crecimiento de los cristales.
Un sistema de filtros-prensa para la separación de los cristales formados.
La eficiencia
de la hibernación se determina con la prueba
de frió
que
consiste en mantener una muestra de aceite a 0ºC durante cinco horas y media. (Arrollo, J.L.)
3.1. PROCESOS DE WINTERIZACION Winterizacion es un término genérico que describe los diversos procesos para enfriar el aceite y poder remover componentes con propiedades de alta fusión del aceite.
a) Eliminación de cera Aceites como el girasol, maíz, canola,colza y el salvado de arroz contiene“Ceras”; alcoholes de cadena larga,los azúcares o almidones, que crean una neblina cuando el aceite es almacenado por un periodo prolongado o refrigerado. Estas ceras son normalmente removidas durante el proceso de refinación, si el producto final (RBD) será empaquetado como aceite para ensaladas. En el proceso de eliminación de cera, una tierra de ayuda filtrante es añadida al aceite que se enfría rápidamente a la temperatura deseada. El aceite puede ser agitado a esta temperatura hasta 12 horas para garantizar una completa formación de cristales. Las ceras son separadas del aceite utilizando un filtro de hojas a presión. La eliminación de cera suele ser un proceso continuo pero para algunos aceites especiales o plantas de poca capacidad, la eliminación se puede hacer en lotes.
b) Winterizacion Algunos aceites como los de pescados, semilla de algodón, y de soja parcialmente hidrogenado son
winterizados con un proceso similar a la eliminación de ceras. Los
procesos de winterizacion enfrían el aceite a un ritmo lento y no se usan tierra de ayuda filtrante para promover la cristalización. (Crown Iron Works Company, 2011)
3.2. MÉTODOS MÁS FRECUENTES Para lograr
la winterización
es necesario precipitar previamente los componentes
de punto de fusión altos, separándolos por filtración. La mayor dificultad del proceso reside en conseguirle crecimiento de los cristales del glicérido deforma retenga
la
menor cantidad
posible
de
aceite
líquido.
Por
que
al
separarlos,
esto, conviene
que
durante el proceso se formen cristales grandes, bajando lentamente la temperatura. Algunos aceites contienen una cantidad considerable de sustancias cristalizables. La precipitación se hace en grandes depósitos, mantenidos
en cámaras
refrigeradas.
La cristalización se hace con la solución en hexano, y en este caso los sólidos precipitados cristalizan en forma más compacta, dura y fácil de separar. Una vez que se forma la nucleación, el aceite en cristalización se mantiene en reposo, para evitar la desintegración de los cristales.
El proceso sucede así:
Llega el aceite bombeándolo a un sistema de enfriamiento, por ejemplo enfriador de placa y de allí va a tanques, puede haber varios en una línea para hacer diferentes etapas del proceso 1º llenándose 2º plena cristalización y un 3º , la etapa siguiente separa los cristales de grasa sueltos que se formaron en los tanques , se deja fluir por gravedad a un filtro prensa o se bombea con una bomba de cavidad desplazable , que no genere corriente si no que transporte , el objetivo es bombear lo más suavemente posible para que no los rompa. Generalmente se lo deja en reposo de 24- 72 horas para que cuando se lo recarg ue, la nucleación se dé más rápido y se acelere el proceso de cristalización. ( Jiménez, 2009 citado por Clayton de México S.A. de CV, 2011)
3.3. DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS MÁS FRECUENTES a) WINTERIZACIÓN EN FASE DE ACEITES:
Fig.1. Esquema de una planta de winterización convencional: A) Refrigerador rápido. B) Cristalizadores. C) Filtro prensa.D) Grupo frigorífico
El enfriamiento rápido se realiza generalmente en un equipo discontinuo provisto de agitador. El enfriamiento se lleva a cabo por medio de serpentines por donde circula salmuera, o se expande directamente un fluido frigorífico. El estudio de la curva de enfriamiento de los aceites ha demostrado que las condiciones de temperatura más idóneas para el proceso son las representadas en la figura 2.
Fig. 2. Curva de enfriamiento de aceites con winterizació
La cristalización se lleva a cabo manteniendo el aceite inmóvil durante 24 a 36horas en tanques especiales (cristalizadores o maduradores) colocados en cámaras con temperatura regulable. La operación cuando
se
trabaja
de winterización
es de gran importancia
con aceites de alto contenido de glicéridos saturados, como
sucede en los aceites de oliva, algodón y pepita de uva. En general con el proceso indicado las pérdidas son altas, ya que las estearinas que se separan, y se recuperan en filtros prensa, contienen no menos del 70% de aceite, y este valor puede elevarse fácilmente si la planta no está en condiciones de seguir con fidelidad una curva de enfriamiento como la indicada en la figura 2. (Arrollo, J.L.).
b). WINTERIZACIÓN EN ACEITES EN FASE DE SOLVENTE: El procedimiento se basa en las siguientes operaciones: 1. Disolver el aceite a winterizar en un solvente volátil. 2. Enfriar lentamente esta solución hasta cristalizar los glicéridos saturados. 3. Separar los cristales formados por filtración y lavado de dichos cristales con solvente. 4. Destilación de las fases sólida y liquida para extraer el solvente en ellas contenido. En la figura 3 se representa el esquema de una planta de winterización en fase solvente
Fig 5. Diagrama de una planta de winterización en fase de solvente: A) Dosificador-mezclador. B) Cristalizador. C) Filtro rotatorio continúo. D) Deposito de miscela filtrada.E) Deposito para la
fase sólida. F) Destilador de estearina. G) Destilador continúo de la fasesólida. H) Deposito de solvente. I) Condensador. La planta tiene el siguiente funcionamiento completamente continuo y la conduce un solo operario. El ciclo de trabajo es el siguiente: El aceite a winterizar se dosifica y mezcla con
el
resultante
solvente,
en
pasa en
la
producción conveniente,
continuo a
en
el
equipo
los cristalizadores, B, conectados
A.
La
solución
en serie,
donde
se enfría lentamente según un programa establecido (Fig. 3). Estos cristalizadores están que
provistos tienen
de intercambiadores
de
calor
especiales
provistos
de
rascadores
la finalidad evitar la formación de depósitos sólidos sobre las paredes. La
suspensión que se genera en B se transfiere por aire a presión al filtro, C,donde se separan los cristales de la solución aceite-solvente. Esta solución se envía al destilador, G, para recuperar el solvente contenido en la fase líquida
Fig. 4. Curva de enfriamiento de la miscela aceite-solvente. La masa depositada en el filtro, C, se lava con el mismo solvente, para recuperarla fase liquida incluida en dicho material, y se descarga en un depósito, E, para ser bombeado después al grupo de destilación, F, en donde se recupera el solvente residual.
La
instalación
está
provista por eficaces cambiadores de calor, para obtener un máximo rendimiento térmico, así como de los instrumentos de control y seguridad, que garantizan una fácil conducción. La winterización de los aceites en fase de solvente se efectúa sobre el aceite decolorado y en todos los casos antes de la fase de desodorización.
3.3. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO (OS)
3.3.1. VENTAJAS
Es
un proceso muy útil en la producción de aceites comestibles de buena
calidad.
Presenta refrigeración y velocidad de cristalización controlada.
El diseño del sistema permite una eficiente separación de estearinas; producto de calidad garantizado; mantenimiento y operación sencilla.
Permite prevenir el enturbiamiento del aceite a bajas temperaturas y el aumento de su viscosidad.
Se trata de un proceso con un alto grado de automatismo y que no solo mejora la consistencia del aceite, sino que además, genera un producto secundario: la estearina.
Ninguno de sus pasos contamina el ambiente: no se utiliza ni se produce ninguna sustancia que dañe de alguna manera a las formas de vida aledañas al lugar donde se lleva a cabo el proceso. (Badui , 2006)
3.3.2. DESVENTAJAS Estriba principalmente en la necesidad de producir cristales, en forma fácilmente separables de la parte de aceite que permanece liquida; problema que presenta cierta dificultad. (Badui , 2006) En las temperaturas relativamente bajas necesarias para la invernación, el aceite es muy viscoso; y es bien conocida la mala disposición que tienen las disoluciones viscosas a depositar cristales bien formados, sobre todo cuando las moléculas que lo forman son grandes, como sucede con los triglicéridos. (Badui, 2006)
Comparación de winterización clásica contra winterización en fase solvente:
El costo de producción para los dos sistemas puede considerarse prácticamente igual, ya que el mayor consumo de vapor y disolvente en el sistema se compensa con un menor gasto de mano de obra.
El rendimiento en aceite winterizado es más elevado utilizando la winterización en fase solvente
Los aceites winterizados en fase solvente tienen un punto de enturbiamiento inferior al obtenido con el proceso clásico.
Los aceites winterizados en fase solvente, después de la decoloración se
desodorizan más fácilmente.
Winterizando los aceites con solventes se obtienen los siguientes productos acabados: aceite perfectamente winterizado y estearina de alto punto de fusión, mientras que con el procedimiento clásico se obtiene aceite winterizado y pastas de winterización de muy bajo punto de fusión y que contienen un alto porcentaje de
aceites fluidos, estas pastas deben ser nuevamente tratadas para recuperar parte del aceite que contienen.
El tiempo de cristalización es más bajo en el proceso de winterización por solvente. Asimismo, la superficie filtrante de los filtros utilizados en dicho proceso es del orden de diez veces menor que la necesaria en los filtros-prensa.
3.4.
APLICACIONES EN ACEITES O GRASAS
En contraste con los otros procesos de modificación que están diseñados para mejorar la funcionalidad de las grasas y aceites, la invernacion es un proceso que sirve para fines principalmente mejorar apariencia y ofrecer un mejor manejo. Si los aceites se almacenan a bajas temperaturas (refrigerador), ceras de punto de fusión alto, triglicéridos y algunas gomas pueden separar en forma de sólidos desde el aceite. Por un lado, esto conduce a una apariencia turbia indeseable, y muchos consumidores puede pensar erróneamente el aceite se echa a perder y, por otro lado, es menos vertible si contiene muchos de estas sustancias. Los
aceites
para
ensaladas
triglicéridos con elevado
que
contienen
grandes
cantidades
de
ceras
o
punto de fusión los cuales tienden a separarse por
cristalización cuando se enfría el aceite son generalmente objeto de preparación para la winterizacion. La winterización se aplica a algunos aceites vegetales, como es el caso de los de: Girasol
Germen de maíz
Orujo de oliva
Pepitas de uva
Semilla de algodón
soya parcialmente hidrogenada
Algunos ejemplos de aplicación son:
El aceite de soja que está ligeramente endurecido y será utilizado como aceite para ensaladas. El aceite de soja puede contener hasta 11% de ácido linolénico. Para eliminar este ácido que influye negativamente capacidad de conservación, el ácido linolénico y parte del ácido linoleico son preparados para el invierno.
5. CONCLUSIONES
El propósito de la winterización es conseguir con enfriamiento lento la formación de cristales grandes de triglicéridos de punto de fusión bajo, separarlos y retener la mayor cantidad posible de aceite líquido, aumentando de forma importante la resistencia a la aparición de defectos tales como la turbidez y la sedimentación en los aceites. Es un método poco conocido, y es aplicado a diversos aceites, sin embargo las condiciones en las cuales se lleva a cabo depende de las características de los aceites, por ello es necesario conocer cada método, así como sus ventajas y desventajas, éste método mejora el aspecto de los aceites, y permite generar productos usados en la industria, tal como compuestos con estearina.
BIBLIOGRAFIA
FAO (1997) Grasas y aceites en la nutrición humana (57). Recuperado de: http://www.fao.org/docrep/V4700S/v4700s00.htm#Contents Narváez, P.A. (2014). Diseño e implementación de las buenas prácticas de manufactura (BPM) en el departamento de envasado de aceites, manteca y margarina, de la empresa industria de aceites y grasas suprema, S.A. Tesis de pregrado, Universidad Rafael Landívar. Escuintla. Guatemala
Arrollo, J.L. Planta De Refino De Aceites Vegetales. Proyecto De Fin De Carrera. Escuela Superior de Ingenieros Industriales de Sevilla. Crown Iron Works Company (2011) Refinación de Aceites y Grasas. [Folleto].
Clayton de Mexico S.A. de CV. (2011). Aplicaciones Termodinámicas Hidronicas. (2do tomo). Recuperado de: http://www.clayton.com.mx/ Badui Dergal, Salvador.(2006); Química de los alimentos; Cuarta Edición; PearsonEducación;méxico; Pp 262-265 ; 269
