Procesamiento de girasol

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Procesamiento de aceite de girasol

Neutralización y winterizado

Autor: Ing. Sergio Bloch

GEA Process Technology S.A.Westfalia Separator Argentina

Seminario Latinoamericano de Aceites Vegetales

Organización: Westfalia Separator do Brasil Ltda.

Sitio: Rafain Palace Hotel – Foz de Iguazú - Brasil

Fecha:31 de agosto/1 de septiembre de 2000

Process Technology S.A.

División Westfalia Separator

NEUTRALIZACION Y WINTERIZACION

Fundamentos teóricos y procesos

La refinación del aceite de girasol - así como la de otros aceites, tales como el de maíz, pepita de uva u orujo de oliva - requiere de un paso adicional a los que habitualmente se realizan en un proceso de refinación convencional. Es decir, a la remoción de las impurezas normalmente presentes en los aceites crudos tales como ácidos grasos libres, fosfátidos, humedad, insolubles, pigmentos, etc., se debe sumar la eliminación de las ceras, responsables de la aparición de turbidez en el aceite refinado, especialmente cuando el mismo ha sido sometido al estacionamiento a temperaturas por debajo de aproximadamente 20 °C.

Las ceras en el aceite de girasol son ésteres de ácidos grasos saturados de cadena larga de C16 a C30, principalmente C20 y C22, con alcoholes grasos de cadena larga, de C20 a C32, especialmente C24 a C28, dando como resultado compuestos conteniendo normalmente entre 36 y 50 átomos de carbono.El punto de fusión de estas ceras se encuentra en el orden de los 75 °C y la solubilidad en el aceite es muy baja a temperaturas de hasta 20-25 °C.

Referirse a las ceras como responsables de la aparición de turbidez en el aceite refinado es en realidad una simplificación ya que también otros compuestos, como algunos ácidos grasos saturados, mono y diglicéridos, esteroles, etc., contribuyen en este aspecto, aunque en menor proporción.

Los altos rendimientos de aceite de las variedades actuales de semillas de girasol en relación a las de décadas anteriores, se han conseguido a expensas de una merma en el peso de la cáscara. Por ese motivo, ha aumentado la concentración de sustancias protectoras de la semilla en la cáscara, como son las ceras. Hoy en día las concentraciones de ceras en la cáscara pueden alcanzar al 3 y hasta 5 % en relación al 1 % de las viejas variedades.

La mayor parte de las ceras, al menos un 80 %, se halla concentrada en la cáscara y dado que para facilitar las operaciones de extracción de aceite, sea por prensado o por medio de solventes, se deja cierto porcentaje de cáscara en la semilla, los aceites crudos suelen contener concentraciones de ceras desde 200 hasta 3000 ppm o más, dependiendo del tipo de semilla y de las condiciones de procesamiento.

La presencia de pequeñas cantidades de estos compuestos en los aceites refinados, provoca la aparición de un precipitado cristalino u opalescencia que afectan el brillo, la transparencia y el aspecto general, lo que es inaceptable para el consumidor cuando el aceite se envasa, como es normal, en envases transparentes, si bien su presencia no afecta las características organolépticas del aceite.

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Para remover estas ceras, existen diversos métodos, los más difundidos de los cuales están asociados a la refinación y llevan el nombre genérico de winterización o invernación. Es decir, en alguna etapa del proceso el aceite se enfría debajo de 10 °C para cristalizar los compuestos mencionados y luego de un cierto tiempo de maduración se procede a removerlos por filtración, centrifugación o ambos procesos combinados.

También podemos mencionar a título informativo otros dos métodos, poco utilizados y vinculados al tratamiento de aceites crudos.

El primero de ellos es el llamado:

DESGOMADO EN FRÍO

Consiste simplemente en enfriar el aceite crudo a 15-20 °C y mantenerlo a esta temperatura por unas 24 horas.Luego se mezcla con un pequeño porcentaje de agua y después de una breve retención con agitación suave, se centrifuga para separar simultáneamente gomas y ceras.

Algunas experiencias con este proceso demostraron que se puede remover entre 70 y 80 % de las ceras presentes en el crudo. Sin embargo, las mermas son importantes y la capacidad de la separadora disminuye considerablemente, más del 50 %. Por lo tanto no resulta muy conveniente, salvo que se utilice para disminuir la formación de fondos de tanque y como una forma de obtener crudos con bajo contenido de ceras para enviar a la refinería.

El segundo proceso de descerado parcial asociado a un proceso de desgomado es el llamado:

SUPER UNIDESGOMADO

Este método ha sido desarrollado y patentado por la firma Unilever y permite obtener aceites crudos con 8 ppm de fósforo y a la vez reducir el contenido de ceras, garantizando un máximo de 150 ppm, el cual es por supuesto muy buen valor para un aceite crudo, pero insuficiente para un refinado, por lo que debe completarse el descerado en la refinería. Dado que este proceso está patentado, las firmas que lo adopten deben pagar los derechos correspondientes.

El método consiste en calentar el aceite hasta unos 70 °C y mezclarlo con ácido cítrico, luego de lo cual se retiene por unos 10 minutos. Luego de enfriar parcialmente a unos 40 °C, se mezcla con agua y se retiene bajo agitación por una hora aproximadamente. Posteriormente se calienta y se envía a la separadora de gomas, obteniéndose un aceite con 30 ppm de fósforo.

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Para reducir aún más el contenido de gomas, el aceite es enfriado y mezclado con una pequeña cantidad de soda cáustica. Se consigue así aglomerar las gomas remanentes, las que se separan con una clarificadora centrífuga. Si se realiza la separación a unos 25 °C, se consigue en forma simultánea un descerado parcial.

El proceso, como se ve, es complejo y caro, por lo que hay pocas plantas en el mundo que lo utilizan.

Con respecto a los métodos asociados a la refinación, mencionamos los siguientes:

1. Descerado por filtración.

2. Neutralizado y descerado simultáneos ó neutralizado en frío.

3. Descerado por vía húmeda (también llamado lavado en frío).

Cada uno de estos métodos tiene obviamente su justificación, con las consiguientes ventajas e inconvenientes. Las mismas están relacionadas a los rendimientos, calidad final, inversión necesaria y costos operativos.

Cada empresa tiene su preferencia y no es sencillo determinar cuál de estos métodos es el mejor.Proponemos entonces describirlos para realizar luego un análisis comparativo basado en distintos parámetros.

1. DESCERADO POR FILTRACION

Es el método más antiguo usado por la industria para remover las ceras.Consiste en realizar el proceso de refinación en caliente convencional, para posteriormente enfriar, cristalizar las ceras y separarlas por filtración.

En el proceso de neutralización convencional, el aceite se calienta a 80-90 °C, se mezcla con 0.1 % de ácido fosfórico en un mezclador dinámico, se retiene por unos cinco minutos sin agitación, luego de mezcla con soda cáustica diluida en otro mezclador dinámico, se retiene en un tanque con agitador por unos 6-8 minutos y finalmente se centrifuga para separar las borras de neutralización. A continuación se procede al lavado con un 8 - 10 % de agua caliente en una o dos etapas y se seca al vacío.

La filtración se realiza luego del blanqueo o la desodorización, enfriando el aceite con fluido refrigerante hasta unos 6 a 8 °C. A esta temperatura permanece unas 6 horas en los cristalizadores. Luego pasa a un segundo cristalizador donde se agrega ayuda filtrante, cuyas partículas actúan como núcleos de cristalización y facilitan la filtración. Luego de madurar unas 6 horas, se filtra a unos 15 °C con filtros tipo Niágara o filtros prensa.

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Esta alternativa permite obtener aceites de muy buena estabilidad al frío, pero tiene el inconveniente que el filtrado en frío de aceites conteniendo el total de ceras resulta muy lento y engorroso, requiriendo mucha mano de obra, por lo que para plantas de alta capacidad puede ser una desventaja seria, salvo que se utilicen filtros automáticos de muy alta capacidad filtrante.

También es un método inconveniente si los crudos poseen un alto contenido de ceras, digamos más de 500 ppm, salvo que el pretratamiento permita reducir considerablemente esta concentración.

El consumo de tierras filtrantes es importante, cercano a 10 veces la concentración de ceras y las velocidades de filtración pueden ser muy bajas, inferiores a 100 Kg/hr.m2.El contenido de materia grasa en la torta del filtro puede oscilar entre 50 y 65 %, 90 % de la cual corresponde a aceite ocluido, por lo que las pérdidas pueden ser importantes si el contenido de ceras es elevado.

2. NEUTRALIZACION EN FRIO

Este método fue desarrollado para reemplazar el anterior, sobre todo en plantas de alta capacidad y para procesar aceites con contenidos de ceras más altos que los que se obtenían hace varias décadas.

El aceite crudo se somete primeramente a un acondicionamiento ácido a temperatura ambiente, mezclándolo con 0.05 % en volumen de ácido fosfórico en un mezclador dinámico y sometiéndolo luego a una retención de unos cinco minutos.

Posteriormente, el aceite se enfría en un equipo a placas por debajo de los 10 ° C y se mezcla en línea con la cantidad estequeométrica de soda cáustica o con un exceso que no supera el 5 %. La concentración de soda depende de la acidez del crudo pero suele operarse con 18 a 20 °Bé. Luego se envía a los tanques de cristalización donde la mezcla permanece entre 8 y 12 horas, como mínimo, bajo agitación suave.

Estos tanques (mínimo dos) están provistos con agitadores de paletas que giran a bajas velocidades (20-30 rpm) para mantener una masa y temperatura homogéneas y facilitar la transferencia de masa. Desde el último tanque, el aceite se bombea con una bomba a tornillo excéntrico de baja velocidad (300 rpm) a través de un intercambiador de calor a placas donde se calienta suavemente a 18-20 °C, utilizando agua a unos 25-30 °C. Con ello se reduce considerablemente la viscosidad del aceite, (90 cps a 5°C y 53 cps a 20°C), facilitando la separación en la centrífuga de neutralización, donde se separan las borras junto con las ceras en forma de una pasta muy viscosa.

La separadora opera aquí a un 50 % de su capacidad máxima en caliente. Desde hace algún tiempo algunas plantas operan en esta etapa a temperaturas cercanas a 25 y

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hasta 30 °C, para mejorar la eficiencia de separación (a 30 °C la viscosidad es de 38.5 cps).

Dado que el calentamiento es instantáneo y ocurre sólo una fracción de tiempo muy pequeña antes de la separación, no hay riesgo de hacer pasar ceras nuevamente a la solución y en cambio se favorece notablemente la separación.El aceite salido de la separadora, conteniendo normalmente entre 300 y 400 ppm de jabones, se lava en caliente en una sola etapa y se seca al vacío.

Las borras de neutralización contienen un 50 % de materia grasa total siendo el contenido de acidez de la misma de un 45 % como mínimo, alcanzando en algunos casos valores algo superiores al 50 %.

Este método tiene tres ventajas importantes:

1. Posee sólo dos etapas de centrifugación, con la consiguiente menor inversión.

2. Produce aceites con muy buena estabilidad al frío. Generalmente, la filtración final de pulido, para remover los restos de ceras, no es necesaria o en caso de utilizarse, el ciclo de filtración es muy prolongado, pudiendo llegar a varios días.

3. Los requerimientos de energía son moderados, pues hay una sola etapa de enfriamiento, partiendo de aceite a temperatura ambiente.

4. Se obtiene un efecto de decoloración adicional por el prolongado tiempo de contacto aceite-soda cáustica. Sin blanqueo se obtienen aceites desodorizados con coloración 7 A y 0.7 R, en colorímetro Lovibond,cubeta de 5 ¼ “

La desventaja es que al separarse las borras junto a las ceras a muy baja temperatura, se provoca un arrastre adicional de aceite neutro por emulsificación. Esto es más notable cuanto mayor es el volumen de borra a separar, es decir a mayores grados de acidez del crudo.

En consecuencia, se acepta que para una acidez de hasta 1,5 %, las mermas de refinación son razonables y moderadas y se compensan con el ahorro de equipamiento y menor utilización de mano de obra y costos de la operación de la filtración de pulido.Existen varias plantas en el mundo operando con este método, varias de ellas en Italia, con resultados muy satisfactorios.

Un problema adicional de este proceso es el manejo de las borras generadas, ya que al contener la mayor parte de las ceras, el proceso de desdoblamiento con ácido sulfúrico se hace más dificultoso. En este caso es más simple enviar las borras a mezclar con las harinas de extracción, ello claro, si la planta posee su propia extracción de aceite crudo.

El método de neutralizado en frío aquí descripto es superior en cuanto a calidad de aceite obtenido (estabilidad al frío) y rendimiento que el utilizado en Argentina hasta hace pocos años (aún en uso en algunas plantas), basado en el enfriamiento del aceite

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crudo, con tiempos de retención entre 12 y 24 horas. Sólo luego de esta etapa se procede al acondicionamiento ácido y a la neutralización con soda cáustica. De esta forma se obtienen aceites menos estables al frío y con mermas superiores, siendo difícil obtener borras cuyas materia grasa tuviera una acidez superior al 40 %.Dado que la reacción de neutralización es exotérmica,la elevación de temperatura de la masa de aceite ( entre 6 y 9 C ) puede provocar la redisolución de cristales de ceras. Además,la presencia de los fosfátidos durante la cristalización provoca inconvenientes en el descerado, como se verá más adelante. Esto se traduce finalmente en aceites menos estables al frío, comparado con el método de refinación en frío mencionado al comienzo.

Como comentario adicional a este proceso, deseamos mencionar a título informativo, que algunas variantes respecto a lo descripto anteriormente, consisten en realizar el lavado a baja temperatura o proceder a filtrar en frío a continuación de la separación de borras, con el objeto de aumentar el grado de remoción de ceras sin incrementar los requerimientos de energía. Sin embargo los datos disponibles sobre estos procedimientos no son concluyentes como para poder dar una opinión acerca de su eficiencia.

3. DESCERADO POR VÍA HÚMEDA

Es el método más nuevo en relación al descerado de girasol y su introducción en el mercado, hace unos veinte años, responde a la necesidad de utilizar un método de mejor rendimiento comparado con la refinación en frío.

La fundamentación teórica de este método se basa en estudios realizados por diversos investigadores, que demostraron que los fosfátidos presentes en el aceite crudo retardan o inhiben la cristalización de las ceras.

Se determinó que los fosfátidos no modifican ni el tiempo de nucleación ni el número de cristales formados por unidad de volumen. Lo que ocurre realmente es que se adsorben parcialmente sobre la superficie de las ceras, interfiriendo con la incorporación de nuevas moléculas al cristal. Luego de cierto tiempo, cubren completamente la superficie, impidiendo la adición de más ceras, provocando así la formación de cristales más pequeños y en consecuencia, dejando mayor cantidad de ceras en solución respecto a la cristalización en ausencia de fosfátidos.

El método consiste en realizar una neutralización en caliente convencional, como ya se describió anteriormente.

Una vez separadas las borras, el aceite neutro conteniendo 500 a 800 ppm de jabones, se enfría a 6-8 °C en un equipo a placas y se envía a dos o tres tanques de maduración en serie, donde el tiempo total de residencia es de unas 8 a 10 horas. Luego de madurar en el primer tanque, al pasar al segundo madurador, se agrega un pequeño porcentaje de agua de entre 3 y 5 %, junto a una solución de soda cáustica diluida para elevar el contenido de jabones totales hasta un valor de 2500 a 3000 ppm.

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Esto tiene por finalidad aprovechar la naturaleza hidrofílica de las ceras para poder separarlas luego en la separadora junto al agua jabonosa. El agregado de un electrolito también favorece el paso de las ceras de la fase aceite a la fase acuosa.

En esta etapa es importante controlar el contenido de jabones del aceite que ingresa a la separadora. Para ello es importante conocer cuánta soda cáustica agregar para que el total de jabones (los que provienen de la neutralización más los agregados) llegue a los valores antes mencionados.

Si el valor total está por debajo de 2000 ppm, puede haber dificultades en conseguir que las ceras pasen a la fase acuosa y por lo tanto una parte importante no será separada. Si en cambio hay un exceso de jabones, puede provocarse una emulsión, favorecida por la baja temperatura.

Para calcular la cantidad de soda a agregar se puede utilizar el siguiente ejemplo:

Base: 1 Ton aceite.

Partimos de soda al 50 % de concentración, con una densidad de 1.5 kgs/lt. Agregando 0.2 litros, tenemos:

0.2 litros x 1.5 kgs/lt x 0.5 kg/kg = 0.15 Kgs soda (b.seca)

PM soda = 40 grs. = 1 equivalente PM jabón (oleato de sodio) = 304 grs.= 1 equivalente

A una parte de soda le corresponden 304/40 = 7.6 partes de jabón.

En consecuencia :

0.15 kgs x 7.6 = 1.140 grs de jabón (por ton de aceite)

En definitiva:

0.2 litros de soda al 50 % equivalen a 1140 ppm de jabón

Por lo tanto para agregar 1000 ppm, necesito 0.175 litros de soda al 50 %. Si usara soda 20 Bé, con concentración de 14.6 % en peso y densidad 1.16,

necesitaría 50/14.6 = 3.42 veces más.

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O sea:

(0.175 x 1.5 x 3.42) / 1.16 = 0.78 litros de soda 20 °Bé para 1000 ppm

Simplificando

q= (0.131 x Q ) /d x c

Donde:

q: caudal de soda de concentración c en grs/100 grs y densidad d kgr/lt a agregar a un caudal de aceite Q en ton/hr para aumentar el contenido de jabones en 1000 ppm.

Una vez finalizado el tiempo de maduración, se procede igual que en el caso de la neutralización en frío, bombeando el aceite con una bomba de tornillo excéntrico lenta a través de un intercambiador a placas operando con agua templada a 30 °C y calentando el aceite hasta 20-25 °C. Finalmente se separa en una centrífuga de platos, también operando al 50 % de su capacidad nominal en caliente.

En caso de utilizar una separadora de limpieza manual, es necesario agregar agua en la separadora (hasta un 5% en relación al aceite) para ayudar a descargar las ceras.

Esto se realiza mediante un dispositivo llamado “inyección de fondo” o “bowl flush” que permite agregar el diluyente directamente dentro del tambor y en la zona de fase pesada, sin mezclarse con el aceite en proceso ni interferir con la separación. Esto es necesario ya que si bien idealmente las ceras deberían hallarse totalmente en la fase acuosa, en la práctica esto no ocurre, sino que parte de las mismas forman una fase de peso específico intermedio entre el aceite y el agua.

Por ende, para arrastrar esta fase fuera del tambor, es necesario ayudar con este agregado adicional de agua. En este caso, usando separadoras de limpieza manual, es imprescindible realizar un lavado de la misma con agua caliente una vez por turno, a fin de fundir y evacuar todas las ceras que se hayan acumulado sobre los platos. Para permitir la salida de agua por la descarga de aceite de la separadora, arrastrando así las ceras acumuladas fuera del tambor, estas máquinas se suministran con un diafragma de fase pesada de diseño especial que limita la capacidad de descarga de líquido pesado, por lo que todo el excedente, se ve forzado hacia la descarga liviana.Este lavado se realiza con la separadora en marcha, interrumpiendo la alimentación y por un tiempo de unos 10 minutos. Antes de reiniciar el proceso, se enjuaga con agua fría para enfriar el tambor a la temperatura de proceso.

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Si por el contrario se utilizara una separadora autolimpiante, el agregado de agua flush es innecesario, pues la fase intermedia es descargada durante las aperturas parciales del tambor. Esto es importante especialmente por la economía de agua adicional y por reducir el volumen de agua a ser tratada en la planta de efluentes. Normalmente, la fase acuosa descargada por la separadora autolimpiante en esta etapa, con la que se pierde un total de 0.5 % de materia grasa (aceite más ceras)puede mezclarse directamente con la borra de neutralización o ser tratada en forma independiente.

Si en la misma planta se procede a desdoblar la borra, con saponificación previa, la borra debe diluirse hasta llegar a una 15-20 % de materia grasa total, por lo que el agua jabonosa se puede mezclar tal como se obtiene con las borras de neutralización. Caso contrario, se puede proceder a separar la materia grasa arrastrada por el agua jabonosa en un tanque de decantación, operando en caliente y acidificando el medio con ácido fosfórico para facilitar la separación.

En la etapa de separación de ceras y jabones debe controlarse cuidadosamente la calidad del aceite separado ya que luego ésta se ve reflejada directamente en la estabilidad final del aceite refinado.

Para verificar que la separación es la correcta se analizan jabones, cuyo valor promedio no debe superar las 300-400 ppm y especialmente el sedimento volumétrico determinado en centrífuga de laboratorio a unas 3000 x G´s durante 15-20 minutos. El sedimento total no debería superar el 0.2 % , mientras que la porción correspondiente a las ceras (sedimento color blanco) debe estar como máximo en un 0.1 % (idealmente 0.05 %).Si los valores son mayores, seguramente habrá problemas en la filtración de pulido o turbidez del aceite refinado. Luego de esta etapa, se realiza un lavado convencional en caliente y se seca al vacío.Este proceso, a diferencia del neutralizado en frío, va indefectiblemente acompañado de una filtración final de pulido en frío, para remover el remanente de ceras (un 10 % del total inicial),que la winterización por vía húmeda no puede separar.

La ventaja del proceso por vía húmeda es que produce menores mermas que el neutralizado en frío. La diferencia de rendimiento puede llegar hasta 0.5 % o aún más si se procesan aceites de alta acidez.Tiene sin embargo la desventaja de su mayor requerimiento de energía y la mayor inversión necesaria, ya que consta de tres etapas de centrifugación.

FILTRACIÓN DE PULIDO EN FRÍO

Esta operación puede realizarse antes o después de la desodorización.

El aceite proveniente del blanqueador o el desodorizador, se enfría a 40 °C y luego aún más a 12-15 °C con agua helada, en un intercambiador a placas. Posteriormente es

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enviado a un tanque aislado sin agitación. Luego de un tiempo de permanencia de 12 horas, se filtra en filtro a placas horizontal, dosificándose en línea una suspensión de tierra ayuda filtrante, en proporción de 0.1 a 0.2 % en peso respecto al aceite. Para realizar la precapa del filtro, se utiliza aproximadamente entre 0.7 y 1.0 kg de tierra por m2.

Para aceites que han sido bien descerados en la etapa previa, la duración del ciclo del filtro puede alcanzar entre 16 y 24 horas, con velocidades de filtración de hasta 220 a 250 kgs/m2.hora, comparado con 100-160 kgs/m2.hora correspondientes al descerado convencional por filtración.

El hecho de realizar la filtración de pulido luego de la desodorización y no antes, no implica un serio deterioro de la calidad del aceite por oxidación, ya que sólo se percibe un leve aumento del Indice de Peróxidos pero muy poco significativo. Además, brinda la ventaja, al realizarla en esta etapa, de eliminar algunos compuestos formados durante la desodorización que también pueden producir turbidez.

A pesar de ello, algunas empresas prefieren realizar el pulido antes de la desodorización y por ello lo hacen luego del blanqueo. Esto sin dudas, tiene un mayor requerimiento energético, pues el aceite salido del blanqueo a 90 °C debe enfriarse a 12-15 °C y posteriormente calentarse a más de 200 °C para la desodorización.

Podemos mencionar aquí brevemente la filtración de pulido realizada inmediatamente luego de la separación de ceras en el proceso vía húmeda. El aceite frío que sale de la separadora, conteniendo baja concentración de ceras, es filtrado sin reenfriar ni cristalizar. Sin embargo, como este aceite contiene cerca de un 0.5 % de humedad, esta filtración no es sencilla. Requiere una precapa especial, ayuda filtrante de calidad seleccionada y una cuidadosa elección de la malla filtrante.

ESTABILIDAD AL FRÍO DEL ACEITE DE GIRASOL

Es sabido y ha sido demostrado, que aún cantidades muy pequeñas de ceras, del orden de 10 ppm o menos, pueden producir en determinadas condiciones, la aparición de turbidez en el aceite refinado, ya sea en forma inmediata, es decir dentro de las 24 a 48 horas de elaborado o bastante más tarde, como puede ocurrir luego de dos o tres semanas después de estar envasado y en la estantería de un depósito.

La naturaleza de estos fenómenos es muy compleja y a la vez impredecible. Sin duda, están asociados a la historia térmica de la muestra o a las temperaturas de ambiente en los depósitos, así como a la presencia de ciertos compuestos inhibidores de cristalización, como los fosfátidos y algunos compuestos de oxidación.

En consecuencia, no es posible garantizar una estabilidad indefinida, ya que no existe proceso alguno que permita obtener un aceite totalmente libre de ceras.

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Aún si ello fuera posible, debemos tener en cuenta que la turbidez también puede ser provocada por compuestos diferentes a las ceras, como algunos productos de polimerización o isómeros trans de ácidos grasos formados durante la desodorización.

Investigadores yugoslavos demostraron que muestras conteniendo más de 70 ppm no superaban el cold test de 24 horas a 0 °C. Por otra parte, muestras con 80 a 100 ppm no mostraban enturbiamiento luego de varios días refrigeradas a 0°C, si simultáneamente presentaban alto grado de oxidación o elevado porcentaje de gomas.

Establecido esto, se comprende porqué conocer el contenido de ceras del aceite refinado no asegura nada respecto a su estabilidad futura.

También se ha verificado que no hay correlación entre el contenido de ceras y el tiempo de aparición de turbidez, especialmente a bajas temperaturas y bajas concentraciones.Es decir, el análisis del contenido de ceras podrá darnos una cierta tendencia pero no una certeza de estabilidad.

Por tal motivo, se recurre al test de frío para conocer si un aceite será resistente al frío sin presentar turbidez.Dicho test consiste en someter una muestra a bajas temperaturas por un período determinado y observar la aparición o no de turbidez.

Hay diversos métodos estandarizados. El más difundido es el de someter una muestra durante 24 horas a 0 °C y luego 72 horas más a temperatura ambiente.

Es importante señalar que algunas muestras que superan este test, pueden presentar turbidez luego de cierto tiempo, aún después de transcurridas varias semanas.

Uno de los inconvenientes de los métodos de análisis de ceras disponibles hasta hace un tiempo - gravimétricos o por test de frío - reside en la demora en obtener los resultados, los que se conocen cuando el aceite ya ha salido de planta y toda acción correctiva es inútil.

Los métodos turbidimétricos han aportado la respuesta adecuada en este aspecto.En este particular es importante mencionar el trabajo sobre un método rápido por turbidimetría para predicción de turbidez recientemente publicado, que establece una forma de predecir el comportamiento futuro de los aceites refinados en relación a su contenido de ceras. La importancia del mismo reside en la velocidad con que se puede conocer la información y en consecuencia en la posibilidad de tomar medidas correctivas en la refinería.

En este trabajo también se menciona que para las variedades de aceites argentinos, el limite inferior de concentración de ceras al cual se observa turbidez en aceites refinados es de 40 ppm ,usando el método de enfriar la muestra a 0 °C durante 5.5 horas. También se menciona que si el aceite ha sido blanqueado, es improbable que presente turbidez luego de permanecer por un tiempo prolongado en depósitos a una

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temperatura media de 15 °C.

Si ahora comparamos los métodos de elaboración antes descriptos, veremos que las garantías de estabilidad al frío no son iguales.

Las mismas son:

Neutralizado en frío sin pulido 24 horas a 0 °C

Winterizado vía húmeda sin pulido 12 horas a 0 °C

Ambos procesos con filtración 24 horas a 0 °C más 72

de pulido en frío horas a temp. ambiente

Winterizado por filtración Idem anterior

Como se ve, el hecho de realizar una filtración de pulido final a baja temperatura permite asegurar una mayor estabilidad pues de esta manera se remueven los restos de ceras no extraídos en el proceso anterior.

En la práctica, sin embargo, el método de neutralizado en frío ha demostrado producir aceites más resistentes al frío que el de vía húmeda y de hecho, no suele requerir la utilización de la filtración de pulido.

IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DE LOS ACEITES CRUDOS

Un factor importante en la estabilidad final de los aceites refinados, está vinculado con el pretratamiento del crudo.

Podemos en principio señalar cinco factores que en la práctica han demostrado su importancia en este aspecto.

1. Es fundamental procesar siempre aceites que hayan tenido al menos cierto tiempo de reposo en los tanques, no inferior a 48 horas, idealmente una semana a 10 días.La winterización de aceites crudos recién elaborados, genera aceites con mayores problemas de turbidez, además de provocar mayores mermas.

2. En la neutralización en frío, el precalentamiento rápido hasta unos 70 °C para luego enfriar nuevamente, parece producir un aceite más fácil de tratar, posiblemente por haberse fundido la ceras formadas durante el estacionamiento para recristalizarlas luego en condiciones más controladas en la refinería.

3. Dado que las ceras en la semilla de girasol se encuentran mayoritariamente en la cáscara, un descascarado eficiente ayudará a disminuir el nivel de ceras en el aceite crudo obtenido.

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4. Procesar aceites previamente desgomados con agua para reducir la presencia de fosfátidos en el aceite a refinar (el contenido de ceras no se modifica con el desgomado acuoso convencional).

5. Procesar preferentemente, sólo aquellos aceites obtenidos por prensado, separando los de extracción por solventes.

En un reciente estudio sobre el análisis cuantitativo de las ceras en aceite de girasol,se informa que los aceites de extracción contienen hasta 13 % más cantidad de ceras que los obtenidos por prensado. Además los obtenidos por prensado en frío presentan entre 20 y 50 % menos ceras que los prensados en forma convencional.

Quizás lo más importante sea señalar que se ha sugerido en dicho estudio que la fracción de ceras que más afecta la calidad del aceite de girasol es la de peso molecular de C42 en adelante y que los aceites de extracción contienen mayor porcentaje de los mismos que los de prensa. Por lo tanto se podrían obtener aceites más estables si se utilizaran para refinar sólo aquellos obtenidos por prensado.

PÉRDIDAS DE REFINACIÓN

Las mermas de los diversos procesos mencionados pueden compararse a través de las fórmulas de garantía que se ofrecen con cada uno de ellos.

Normalmente se expresan en función de llamada Pérdida Wesson (WL).Actualmente sin embargo y por razones de practicidad, se ha aceptado reemplazar el factor de WL por el Theoretical Loss (TL) calculado como:

TL = FFA + Gomas + Humedad + Impurezas + 0.3 %

1) Descerado por filtración

Las mermas de filtración se expresan como

LF = 10 x Ceras %

Si le sumamos las correspondientes al proceso de neutralización convencional en caliente

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LNC = 1.25 x TL + 0.3 %

para TL < 3 %

tenemos un total de

L1T = 1.25 x TL + 10 x Ceras + 0.3 %

2) Proceso por vía húmeda

Existen diversas fórmulas. Una de ellas puede expresarse como

L2 = 1.25 x TL + 0.3 + 5 x Ceras %

para TL < 3 % y Ceras < 1000 ppm

admitiéndose que la máxima pérdida en descerado es 0.5 %.

Para crudos con TL > 3 % y ceras hasta 1500 ppm, la pérdida de garantía puede expresarse como:

L2 = 1.35 x TL + 5 x Ceras %

A L2 debemos sumarle las mermas de la filtración de pulido que se expresan con la misma fórmula de LF, sólo que aquí la concentración de ceras es de aproximadamente un 10% del total original, ya que el proceso por vía húmeda remueve aproximadamente un 90 % de las ceras.

Entonces quedaría una merma total,en caso de TL hasta 3 % de

L2T = 1.25 x TL + 0.3 + 0.5 + C %

la cual coincide con L1T para Ceras = 555 ppm

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Como primera conclusión, entonces, vemos que para aceites con contenidos de ceras superiores a 500-600 ppm, las mermas del proceso vía húmeda son más menores que por filtración.

3) Neutralizado en frío

Hay varias fórmulas que intentan medir las mermas de este proceso. Algunas de ellas son:

L3NF = 1.20 x TL + 1.4 %L3NF’ = 1.25 x TL + 0.5 + C/0.15%

válidas para FFA hasta 1.5 %

Si observamos la curva de mermas en función de TL y C, (realizada con valores totalmente al azar) para los distintos procesos, vemos que la vía húmeda produce menores mermas siempre, salvo para baja acidez y bajas concentraciones de ceras, cuando prácticamente coincide con el filtrado.

La refinación en frío, en cambio, produce siempre mayores mermas que el proceso vía húmeda, aunque para altos valores de acidez y ceras, la filtración parece ser la peor opción en este aspecto.

CONCLUSIONES

Observando cuadro comparativo de las diferentes alternativas aquí presentadas, veremos que no existe un método único de descerado que reúna todas las ventajas y se adapte a cualquier circunstancia.

Como se ha visto, algunos producen aceites con mejor estabilidad al frío, pero generan mayores mermas.

Otros son más versátiles, pero requieren más inversión inicial y mayores costos de energía.

También se puede utilizar el proceso tradicional, por la excelente calidad del producto final, pero para ello hay que partir de aceites crudos muy bajos en ceras, lo que implica una merma adicional.

Actualmente hay cierta tendencia en Europa a volver al sistema de neutralizado en frío, especialmente por la mejor estabilidad al frío y el menor requerimiento de mano de obra

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y consumo de tierras filtrantes en el pulido. Ello siempre que se acepte que las mermas son algo superiores y que no se procesarán aceites con acidez superior a 1.5 %.

Habrá que evaluar pues en cada caso, todos los costos involucrados, el tipo de crudo a procesar y la calidad deseada.

Como comentario final, deseamos mencionar que en refinerías europeas se utiliza la filtración de pulido final en frío como procedimiento standard para aseguramiento de la calidad, tanto si se utiliza la refinación en frío como el proceso vía húmeda.

Buenos Aires, 25 de julio de 2000

Ing. Sergio Bloch

GEA Process Technology S.A.


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