A. TECNOLOGÍA DE LA PREPARACIÓN DE ACEITES

A.1 ACONDICIONAMIENTO

Segun: Jean Claude CHEFTEL, Henri CHEFTEL (1980)

La extracción se efectúa, corrientemente, mediante presión, seguida en algunos casos de disolvente. Dada la diversidad de materias primas vegetales. La extracción suele ir precedida de distintos tratamientos mecánicos, para eliminar las materias extrañas o conseguir también el descascarado y rotura.

a ) Limpieza para separar toda impureza mediante harneadores de cilindro o de plano inclinado vibratorio, los que son barridos por corrientes neumáticas producidas por ventiladores y conectadas con imanes para retener impurezas metálicas. La eliminación de materias extrañas puede consistir en una limpieza por corriente de aire, en un pase sobre tamices vibratorios o a través de cribas o en una clasificación por densidad en agua o en salmuera.

b) Las semillas de girasol, maní, algodón y cártamo (también en las de raps y soya, si sus subproductos se destinan a concentrados proteicos de uso humano) se someten a una descascaración mediante rompedores de semillas que liberan la nuez de su cutícula y que pueden ser partidores de barras o de discos que las rompen por impacto o rozamiento. También se desgrana, se descorteza y fragmenta por abrasión, mediante el pase entre cilindros, por triturado, etc., eliminando, al mismo tiempo las partes no utilizables.

c) Moliénda, trituración u hojuelarniento. En esta etapa se destruyen las pequeñas celdas en las que se halla ocluido el aceite como emulsión de otras ultramicroscópicas. Las emplean molinos de cilindros estriados o lisos, e dos o más pares de rodillos y laminadores u hojueladores.

Cuando el aceite se extrae sólo por solventes;

d) Cocinamiento. Antes o después del triturados, se aplica un tratamiento con vapor (15-90 mn a 70-130°C), pues tiene la ventaja de hacer estallar las células, con las que el aceite se libera más fácilmente, sale más fluido y se destruyen algunas sustancias indeseables, como el GOSIPOL, presente en las semillas de algodón; así se aumenta rendimientos pero la calidad desciende.

Según: www.asajasev.es/asp/files/Tecnología de la elaboración de aceite de oliva.

Tiene por objeto romper la emulsión del aceite en las celdas, al insolubilizar parte de los fosfatidos y proteínas. A la voz aumenta la fluidez y con ello el escurrimiento del aceite a través de la semilla y se destruyen enzimas, hongos, bacterias. Los cocedores constan de varios cilindros superpuestos con camisa de vapor y provistos de agitadores de

paletas, conectados a un eje central común. El cocedor superior está provisto de pulverizadores para agregar agua caliente y/o vapor recto a la semilla; compuertas de cada cocedor permiten la evacuación de vapores para reducir posteriormente la humedad de la semilla, según el tipo de prensa que se usa. La temperatura varía según la semilla de 80 a 130°C durarte 20 a 60'.

e) El Prensado propiamente tal se efectúa por prensas continuas o "expellers", en las cuales la presión necesaria se obtiene mediante un eje horizontal que gira dentro de una jaula y que está provisto de tornillos sinfín (caracoles) ordenados en tal forma que junto con producir un avance del material, van ejerciendo una presión creciente sobre él. El orden de las presiones de este "tormento bórico-térmico" para expulsar el aceite fuera de las semillas es de 700 a 2 000 kg/cm2 durante 20-60" y se regula por la estrangulación del material antes de su salida de la jaula.

A.2 EXTRACCIÓN DE ACEITES

Según: Manual de Análisis de Aceites y grasas (1993)

Pueden distinguirse los siguientes métodos, según la naturaleza de la materia prima:

A.3 REFINACIÓN

Extracción por fusión: Los tejidos adiposos, previamente lavados y trozados, se someten en. autoclaves a fusión seca por calentamiento con camisa de vapor o a fuego directo, lo que deshidrata los tejidos y permite el escurrimiento de la grasa fundida. En la fusión húmeda por vapor. directo y agua, los tejidos no se deshidratan, sino se digieren, con separación de la grasa en la parte superior del autoclave; seguida de decantación o centrifugación. Esto permite un mayor rendimiento en grasas de animales terrestres y de mamiferos marinos. En los pescados, el aceite se extrae por decantación o centrifugación de las aguas resultantes del prensado de su masa, digerida por vapor

Extracción por prensado: Se aplica a frutos y semillas oleaginosos y se complementa generalmente (como pre-prensado) con la extracción por solventes. Extracción por solventes: Las dos fases: material y solvente, constituido por hexano con rango de ebullición de 63-70°C, se contactan en forma continua y en contracorriente dentro de extractores. Este contacto puede ser por aspersión o rociamiento, en que un lecho de hojuela sobre una malla sinfín recibe en su recorrido una lluvia de solvente, o por inmersión, en que el material se sumerge en un baño de solvente donde se mantiene bajo agitación lenta. La mezcla aceite-solvente o "miscella" se somete luego a una destilación continua, con todos los accesorios necesarios para recuperar el solvente, cuya pérdida alcanza sólo 0,6-1,5 kg por cada 100 kg de material a extraer.

Tiene por objeto eliminar las impurezas objetables, sin dañar los triglicéridos y tocoferoles que los protegen como antioxidantes naturales. Comprende las siguientes etapas:

a) Desgomado o desmucilaginación. Es un tratamiento con agua caliente y vapor directo, a 80-90°C que insolubiliza los fosfolipidos (lecitinas), así como diversas materias coloidales (polisacáridos, gomas, resinas); que por su poder emulsionante bajarían el rendimiento en la neutralización. Las dos fases se separan luego por centrifugación.

b) Neutralización o Refinado: El aceite se calienta a 80-90°C; después se agita con sosa potásica. Como resultado de este proceso se obtiene el aceite neutro, y jabón o borra. Los ácidos grasos libres, responsables de la acidez y oxidabilidad de los aceites, se eliminan en la fase acuosa, bajo la forma de jabones, durante la decantación o centrifugación posterior. Con la fase acuosa alcalina también se eliminan otras impurezas (proteínas, fosfolipidos, sales minerales).

Posteriormente se lava el aceite con un 10% de agua caliente para eliminar los residuos de álcali y jabón y se deshidrata bajo vacio a unos 35 torrs.

c) Blanqueo: La decoloración tiene por finalidad eliminar la clorofila y, los pigmentos carotenoides; para ello se calienta el aceite neutralizado hasta unos 100°C a presión reducida y se deshidrata. Antes del filtrado se mezcla con 0,5 a 3% de tierra adsorbente activada, a base de silicatos hidratados de Al, como la tierra decolorante (Merck). El proceso se realiza en estanques cilíndricos, provistos de agitadores de paletas a 60-80°C y en atmósfera de presión reducida. Después de un contacto de 20-30' se separa el decolorante por filtros prensas. La ventaja de un sistema continuo hasta esta etapa es además, el hecho de evitar el contacto del aceite con el aire. Aquí son retenidos eventualmente también los peróxidos, trazas metálicas (Fe, Cu) y radioactivas (Cs, Sr) y, si se agrega carbón a la tierra decolorante, además, hidrocarburos policíclicos y aflatoxinas.

La decoloración o blanqueo se omite cuando los aceites están destinados a fritura, preparación de mayonesas, así como en algunos aceites comestibles.

d) Winterización o Desmargarinizado: También es llamado “filtrado en frio”. Consiste en hacer cristalizar a baja temperatura (3-10°C) y eliminar después por filtrado o centrifugado los triglicéridos de punto de fusión relativamente elevados que podrían cristalizar durante el almacenamiento del aceite.

Esta operación también se llama fraccionamiento, porque permite separar fracciones lipídicas de propiedades físicas diferentes: oleínas (liquidas) y estearinas (solidas); se modifica así la relación liquido/solido de un cuerpo graso y con ello se consigue una plasticidad especifica.

La velocidad de enfriamiento es importante, por que condiciona el tamaño de los cristales, de los que depende la proporción del líquido retenido por la fracción solida.

El fraccionamiento puede acelerarse para hacerlo más eficaz mediante el empleo de procedimientos que utiliza detergentes o disolventes orgánicos.

e) Desodorización: La desodorización se consigue eliminando por destilación, bajo vacio (2 a 9 torrs) y con un ligero arrastre de vapor de agua, sustancias como los aldehídos y cetonas, que frecuentemente causan olores desagradables, así como los ácidos grasos libres que pudiese haber, pues algunos son muy sensibles a la oxidación.

Por lo general, la desodorización se efectúa en forma continua, después de la hidrogenación si es que esta se realiza. Naturalmente la desodorizacion es necesaria para los aceites pescados, pero también para otros aceites de semillas oleaginosas. Se trabaja a una temperatura comprendida entre 160 y 260°C, aunque la más frecuente sea inferior a 200 °C, pues deben evitarse calentamientos prolongados a temperaturas elevadas, ya que hay peligro de originar una polimerización. Es indispensable la ausencia de aire; algunas veces se añaden antioxidantes, así como ciertas sales (citratos, fosfatos, tartratos), que complejan las trazas de metales (especialmente cobre y hierro) que pudiesen estar presentes.

Después de la desodorizacion hay que secar el aceite para evitar la hidrólisis de triglicéridos; se coloca fuera del aire, por ejemplo bajo nitrógeno.

Según: www.asajasev.es/asp/files/Tecnología de la elaboración de aceite de oliva.

Consiste en separar componentes como aldehídos, cétonas, hidrocarburos, que junto con restos de las otras impurezas ya mencionadas comunican olor y sabor peculiares al aceite crudo. El proceso se realiza por destilación con arrastre de vapor de agua a alta temperatura (190-230°C ) y a presión muy reducida ( 2-6 mm Hg ), en columnas semejantes a las de destilación de platos rellenos o de film descendente antes que el aceite abandone la columna se pueden agregar ácido cítrico y ácido etilendiaminotetra-acético ( EDTA ) como secuestrantes de metales y, además, los antioxidantes autorizados.

B. DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA ELABORACIÓN DE ACEITE COMESTIBLE

Según: http://turnkey.taiwantrade.com.tw/showpage.asp?subid=055&fdname=FOOD+MANUFACTURING&pagename=Planta+de+extraccion+y+refinacion+de+aceite+comestible

B.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

a. EXPRESIÓN.

Los granos de las semillas son llevados dentro de una tolva por una correa transportadora y luego con un separador magnético se obtiene el hierro para prevenir que los restos del metal se mezcle con las semillas y causen daño a las partes movibles del equipo descascarador. Alguna piedra pequeña o arenilla que pase desapercibida y que haya sido mezclada con las semillas desde la granja son separadas por un diseño especial de sacar piedras antes de comenzar el descascarado de las semillas.

Después de empezar el triturado, las semillas descascaradas son separadas de las cáscaras por un dispositivo filtrador. Las cáscaras son sopladas a través de unos conductos por un ciclón, luego separados y recolectados para ser usados

como combustible para generar menor presión de vapor donde se cocinará las semillas vegetales antes mencionadas.

Las semillas son colocadas dentro de un expulsador a presión que obtendrá el aceite desde las semillas. Después de ser filtrado, el aceite es bombeado hacia un tanque almacenador en la sección de refinería.

b. EXTRACCIÓN.

La pasta de harina expulsada desde el expulsador a presión es alimentada hacia un rodillo de ruptura donde es molido a granos finos antes de colocarlo dentro de un extractor de celdas rotativo.

En este punto, la consistencia de la pasta de harina seca es aproximadamente del 10% de aceite vegetal. Ya que el expulsador mecánico continuo generaba una gran pérdida de aceite, el método de extracción con solventes orgánicos es usado para extraer las sobras de aceite desde el residuo de harina. Hexano normal, que es un solvente orgánico no tóxico, fue usado en la extracción de aceite por muchos años.

El solvente evaporado es recuperado a través de un sistema de enfriamiento y reciclado dentro del extractor. El residuo del aceite que queda es bombeado dentro del tanque almacenador para ser refinado.

La pasta del extractor es descargada y transportado al tostador disolvente, donde es vaporizado. El solvente libre de harina es enfriado y transportado a un dispositivo filtrador, donde la harina o pasta cruda es separada del polvo fino. La pasta o harina cruda es asentada en el polvo fino y se agrega a la pasta filtrada.

El aceite puro y rico en proteínas vegetales de la harina o pasta de semillas es luego formada en bolitas de tamaños uniformes.

Los aceites de oliva se obtienen por presión (bajo vacio) en frio, sin ninguna otra operación salvo la decantación, centrifugación, filtración (sin otros productos) y desaireacion.

Para el aceite de oliva se utiliza molinos tradicionales. Para otras materias primas oleaginosas se utilizan las prensas hidráulicas o prensas continuas a tornillo de alta o baja presión (2.5 a 150 bars). Si se trabaja a baja presión se obtiene un aceite de mejor calidad con 2/3 de rendimiento. Las prensas deben ser largas con el fin de tener un mayor rendimiento, manteniendo la presión por cierto tiempo y sin calentamientos excesivos. En el residuo queda un 5% de aceite; el cual se tritura, seca, y se reduce por presión al estado de trozos y se somete a la extracción por percolación a menudo en contra corriente la mezcla disolvente aceite se separa por destilación y el disolvente se recupera y reutiliza. El residuo final o torta tiene al menos 1% de aceite.

Estas bolitas son empaquetadas en bolsas de polipropileno y vendidas como alimento animal.

c. REFINACIÓN.

El crudo de aceite generalmente contiene algunos ácidos grasos libres, almidón, goma, sustancias colorantes y otras sustancias que hacen al aceite nubloso, turbio y oscuro en color y con olores indeseables. Un completo proceso de refinación purifica el aceite y lo hace aceptable para su uso en la cocina a través de una refinación alcalino-ácido, seguido de una decoloración y deodorización.

Los ácidos grasos libres son neutralizados con soda cáustica y ceniza de soda, formando un concentrado. Este concentrado o “pies” como comúnmente lo llaman son obtenidos a través de una fuerza centrífuga. El aceite neutralizado es bombeado hacia un tanque de almacenamiento.

El aceite neutralizado es mezclado con arcilla activa en la blanqueadora, cantidad por cantidad. El aceite blanqueado es separado desde la arcilla por una presión filtradora automática. El aceite blanqueado es bombeado hacia el tanque medidor para ser deodorizado.

La deodorización es realizado para remover las impurezas no deseadas con una alta presión de vapor en una cámara sellada al vacío. Después de este paso final de refinación, deodorización, transparencia y neutralizado del aceite, este queda disponible para ser empaquetado.

C. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA

C.1 MATERIAS PRIMAS.

Semillas de vegetal puro. Semillas de algodón, maíz, maní. Ácido fosfórico. Hexano normal. Soda cáustica (o ceniza de soda) Arcilla activa

C.2 MAQUINARIA Y EQUIPO.

Tratamiento y extracción de las semillas de aceite.

ITEMS.                                              N° DE MÁQUINAS.

Desgranadora.                                                                       1Transportador.                                                                      1Separador de hierro.                                                             1Tolva medidora.                                                                    1Descascaradora.                                                                    1Calentador de semillas.                                                        3Expulsador de aceite.                                                            3Filtro de presión.                                                                   1Cocina para la harina.                                                           1Transportador de la pasta de harina.                                 1Rodillo de rotura.                                                                  1Exprimidor de celdas rotativo.                                            1Caldera de vapor.                                                                  1Recolector de harina.                                                            1Equipo recuperador de solventes.                                      1Calentador.     1

REFINACIÓN DEL ACEITE.

ITEMS.                                              N° DE MÁQUINAS.

Separador hermético.                                                            2Separador de agua.                                                                1Mezcladora acondicionador de goma.                                   1Mezcladora de neutralización.                                               1

Lavadora.                                                                              1Calentador.                                                                            1Secador al vacío.                                                                   1Tanque de procesamiento de agua pura.                                1Deminizer.                                                                             1

BLANQUEADO DEL ACEITE.ITEMS.                                              N° DE MÁQUINAS.Depósito almacenador de arcilla.                                          1Tanque mezclador de arcilla.                                                1Cambiador de calor.                                                              1Blanqueador.                                                                         1Filtro de presión.                                                                   1Bomba al vacío.                                                                    1

DEODORIZACIÓN.

ITEMS.                                              N° DE MÁQUINAS.Deodorizador.                                                                       1Recipiente de ácido graso.                                                   1Bomba al vacío.                                                                    1Caldera de alta presión de vapor.                                       1Tanque medidor. 1

COMÚN.

ITEMS.                                              N° DE

MÁQUINAS.Tanque almacenador de crudo de aceite.                               2Tanque almacenador de aceite refinado.                               2Tanque suministrador de agua industrial.                              1Tanque de almacenamiento de agua atenuada.                      1Camión de balanza pesadora.                                                1

TRATAMIENTO Y MOLDEO DE LA HARINA.

ITEMS.                                              N° DE MÁQUINAS.Enfriador de la harina.                                                           1Cubeta elevadora.                                                                  1Tamizadora.                                                                           1Martillo moledor.                                                                  1Tolva.                                                                                    1Moldeadora.                                                                          1Enfriadora de las bolitas de harina.                                      1Separador de tamaños de la harina.                                     1Balanza automática.                                                               1Máquina cosedora de las bolsas.                                          1

EQUIPO DE INSPECCIÓN Y PRUEBA.

                        ITEMS.                                N° DE MÁQUINAS.Equipo de destilación Kehdahl.                                            1Titulador o valorizador de nitrógeno.                                  1Equilibrador de humedad.                                                     1Extractor Soxlate.                                                                  1Metro Tindhal.                                               1Refractómetro.                                                                       1Metro fotoeléctrico.                                                               1Cromatográfico de absorción atómica.                                 1Cromatográfico de líquidos de alta performance.               1Aparatos de agua altamente pura.                                         1

Bibliografía:

Jean Claude CHEFTEL, Henri CHEFTEL (1980) “Introducción a la Bioquímica y Tecnología de los Alimentos”. Editorial ACRIBIA. ESPAÑA

Manual de Análisis de Aceites y grasas (1993) de la Universidad Nacional Federico Villarreal.

www.asajasev.es/asp/files/Tecnología de la elaboración de aceite de oliva. Revisado el 20.05.10

http://turnkey.taiwantrade.com.tw/showpage.asp?subid=055&fdname=FOOD+MANUFACTURING&pagename=Planta+de+extraccion

+y+refinacion+de+aceite+comestible. Revisado el 20.05.10

D. TRATAMIENTOS DE MODIFICACIÓN

a) Fraccionamiento o cristalización: fracciona para separar triglicéridos de mayor punto de fusión en cristales grandes, separables por filtración o centrifugación. La winterización y la elaboración de oleomargarina a partir de grasa animal son casos de fraccionamiento.

b) Hidrogenación: Consiste en saturar los dobles enlaces en la cadena de ácidos grasos insaturados mediante H gaseoso, en presencia de Ni, Pt o Pd como catalizadores. Se realiza en autoclaves que permiten un contacto íntimo de las 3 fases: aceite, H2 y catalizador por recirculación o por una turbina como agitador. Se opera a 100-200°C, con presiones que varían desde la atmosférica hasta 60 atmósferas y con 0,20-1% de Ni en polvo. A estos amplios rangos de variables responde una variada gama de consistencias, debido no sólo a la adición de H2, sino también, a las reacciones de isomerización geométrica y de posición que tienen lugar paralelamente a la hidrogenación, sin que se hayan identificado isómeros en cadena ramificada que podrían ser tóxicos. Este proceso se aplica con gran provecho para hidrogenar aceites de pescado y de mamíferos marinos. La fijación gradual del H2 puede controlarse mediante el aumento del punto de fusión y la disminución del índice de yodo.

c) Se entiende por transesterificación de un lípido aquella modificación que cambia en los triglicéridos la distribución de los ácidos grasos de las cadenas glicéricas. Esta interesterificación puede ser "dirigida" cuando obedece a la ley del equilibrio químico (lo que se consigue a una temperatura determinada) y "al azar" en que se realiza una repartición estadística en este reordenamiento de los glicéridos. Para lograr esto último se trabaja bajo vacío, á temperaturas de 80 a 120°C y en presencia de un catalizador, como 0,1%de metilato o de amiduro de sodio o de una aleación de potasio y sodio. Un lavado posterior de la grasa con agua destruye el

catalizador con formación de jabón sódico, el cual debe eliminarse por centrifugación y lavado. Este proceso se emplea en la fabricación de bases grasas y margarinas "tipo soft" que no endurecen al refrigerarlas, resultando una estructura cristalina más fina y más estable al almacenarse, con un descenso en su punto de fusión y una mayor consistencia plástica.