OBTENCION DE SUSTITUTOS DE MANTECA DE CACAO A TRAVES DEL FRACCIONAMIENTO DE ACEITE DE PALMISTE.

Mario Gutiérrez Ruiz y Prudencia Arcia B.

Email: maguru77@hotmail.compdelc2@hotmail.com

Junio de 2002


 

RESUMEN

En la actualidad existe una creciente demanda en el mercado de sustitutos de manteca de cacao que sean económicos y que porten las características físicas principales de dicha manteca.

Existen diversidad de grasas que se emplean con ese fin, sin embargo, es de conocimiento general que la estearina de aceite de palmiste es el mejor sustituto de manteca de cacao.

El procesamiento de este aceite requiere un control riguroso de las condiciones de proceso con el fin de obtener el producto con la calidad deseada. Son estas condiciones de proceso óptimas las que se encontraron en ésta investigación. Al tiempo que se determinó la rentabilidad de la implementación del proceso dentro de la industria.

Entre los diferentes procesos de modificación empleados en la industria de grasas y aceites, el fraccionamiento en seco ha despertado un creciente interés como método probado, muy difundido, sencillo, económico y tecnológicamente limpio, que frecuentemente reemplaza a la hidrogenación parcial y al fraccionamiento con solvente. La mayoría de aceites pueden ser fraccionados ya sean crudos, refinados o modificados.

El objetivo principal del fraccionamiento es la obtención de dos componentes con diferentes características físicas, un triglicérido con alto punto de fusión de estearinas y un triglicérido con bajo punto de fusión de oleínas.

El proceso de fraccionamiento consta de dos etapas consecutivas. En la primera, el aceite es parcialmente cristalizado, mediante un enfriamiento controlado, hasta una temperatura final adecuada, en unos cristalizadores especialmente diseñados para ello. En la segunda etapa, la parte líquida remanente es separada de la parte sólida, mediante un filtro al vacío o un filtro prensa membrana.

Sustitutos de manteca de cacao

Son grasas con propiedades físicas parecidas las de la manteca de cacao, tienen variedad de aplicaciones en confituras. Se pueden dividir en dos grandes tipos: Láuricos y no láuricos.

Los sustitutos de manteca de cacao láuricos están compuestos predominantemente por triglicéridos saturados de ácidos: Láuricos (C12) y mirísticos (C14). Los dos aceites láuricos más importantes en la naturaleza son: el aceite de palmiste y el de coco. Pero el primero es más versátil.

Los aceites láuricos pueden ser fraccionados, obteniendo de ellos una estearina con propiedades físicas similares a las de la manteca de cacao. La estearina de palmiste puede ser usada en estado natural con punto de fusión de 30 – 32 °C o hidrogenada con índice de yodo de 1 y punto de fusión de 35 °C. La oleína tiene composición similar al aceite de palmiste pero con menor contenido de ácido láurico y normalmente se ofrece a más bajo precio para reemplazar al aceite de palmiste en jabonería y producción de oleoquímicos.

El objetivo general de esta investigación es obtener un sustituto de manteca de cacao a través del fraccionamiento en seco de aceite de palmiste, estableciendo las condiciones óptimas de operación del proceso. La curva de cristalización ideal, calcular la eficiencia del proceso en cada ensayo y realizar la evaluación económica del mismo.

MATERIALES Y METODOS

La investigación inició con la realización de un diseño de experimento teniendo en cuenta las variables que intervienen en el proceso Este diseño arrojó un total de 16 ensayos.

Cristalización.

El aceite de palmiste utilizado en los ensayos fue tomado de la planta de extracción por solventes, en estado crudo con acidez entre 0.7 – 1.5. Para todos los ensayos se tomaron 250 cc y se le realizó a la muestra un filtrado previo y eliminación de humedad, se llevó inicialmente a una temperatura entre 40 – 60 °C para completa disolución de posibles cristales presentes. A partir de aquí se inició la cristalización cono tal, utilizando 3 baños a temperaturas controladas (35 – 30 – 23 °C). También se probó la utilización o no de agitación.

Filtración.

Se realizaron dos tipos de ensayos de filtración, el primero utilizando una bomba de vacío, un embudo butchner y una lona filtrante. El segundo utilizando un filtro piloto que imita las características de filtración de uno de membrana, con la misma lona utilizada en el ensayo de filtro al vacío.

Análisis de laboratorio.

Estos análisis fueron realizados utilizado las normas aplicables a cada uno de ellos. Se enumeran a continuación.

  • Determinación de Indice de Yodo. NTC 283. 1ª Actualización.
  • Determinación de Punto de Fusión. NTC 213. 1ª Actualización.
  • Determinación del contenido de grasa sólida método de Resonancia Magnética Nuclear de pulso. NTC 4078.
  • Color Lovibond. NTC 564 1ª Actualización.
  • Indice de acidez y acidez. NTC 218 2ª Actualización.

RESULTADOS Y DISCUSION

Los resultados obtenidos de los ensayos fueron comparados con los de la siguiente tabla:

Características típicas del PKO, Estearina de palmiste, Oleína de Aceite de palmiste

y manteca de cacao

PKO

PKS

PKOo

CB

IV

17

7

24

37

SMP (°C)

26

32

22

34

C12:0

48

53

43

-

CONTENIDO DE GRASA SOLIDA (%), POR NMR

20°C

43

80

28

74

25°C

20

67

11

67

30°C

0

38

0

38

A medida que el tiempo de maduración aumenta de 0 a 4 horas, el IY disminuye, obteniéndose un producto con las características deseadas. Si este tiempo se aumenta por encima del valor máximo, el cristalizado presentará dificultades durante el proceso de filtrado, por la formación de una masa compacta de difícil manejo. Además el tiempo de proceso será mayor con un aumento en los costos de producción.

Durante la cristalización, se observa que los IY más cercanos a las especificaciones, se dan cuando la temperatura final del aceite se acerca a 26 °C. En caso tal de que se manejen temperaturas inferiores a esta, se llegará a una masa compacta que no permite el filtrado a las condiciones en las cuales se realizaron los ensayos y las especificaciones del producto se desvían completamente del rango óptimo. En caso tal de que la temperatura sea superior a los 26 °C, el proceso no tiene buen rendimiento dando como resultado un proyecto no rentable.

La agitación durante la etapa de maduración, afecta el crecimiento de los cristales, haciendo que estos sean pequeños e impidiendo la filtración.

La temperatura inicial del proceso tiene influencia directa sobre la cristalización debido a que si es demasiado baja, la presencia de semillas acelera la formación de cristales de manera inadecuada, ocasionando una "filtración mojada". Si la temperatura inicial es demasiado alta, además de un aumento en los costos de producción por una curva de cristalización muy demorada, se ve afectado este proceso por una reorganización inadecuada de los cristales a causa de altas temperaturas que afectan el comportamiento fisicoquímico del producto.

De acuerdo al análisis, el proceso óptimo de fraccionamiento es seco de aceite de palmiste debe hacerse teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

Al aceite de palmiste crudo es necesario realizarle los análisis relativos a acidez, color, humedad, índice de yodo y composición de ácidos grasos, siguiendo las normas técnicas establecidas para tal fin. Además, debe ser filtrado y retirado el contenido de humedad para poder dar inicio al proceso.

Llevar a una temperatura de 40 °C dicho aceite, para garantizar la no existencia de cristales. La curva de cristalización óptima fue tomada de los ensayos a nivel experimental usando 250 cc de aceite de palmiste, y es la siguiente:

Curva de Cristalización óptima para el aceite de palmiste crudo.

TEMPERATURA BAÑO

TEMPERATURA ACEITE

TIEMPO (MIN)

35

40

0

35

38

2

30

36

2

30

32

4

23

30

2

23

28

6

23

26

6

23

25

6

23

26

10

23

26

240

 

La cristalización debe ser llevada a cabo con agitación suave, al inicio de la formación de cristales (26 °C aproximadamente), se suspende la agitación y se mantiene a esta temperatura durante un periodo de 4 horas (etapa de maduración).

La filtración puede ser llevada a cabo en cualquier de los dos tipos de filtro (al vacío o piloto), se sugiere en la planta utilizar un filtro de membranas adecuado para palmiste.

Con base en las condiciones de proceso obtenidas, se realizaron 5 ensayos con el fin de verificar la regularidad de los resultados al aplicar dichas condiciones; los resultados fuero:

MATERIA PRIMA:

  • Acidez:            0.96% láurico
  • Impurezas:       0.02 %
  • Humedad:        0.4 %
  • Color:              50Y – 7R – 0.2B
  • I Yodo:            17
  • Punto fusión:   28 °C
  • SFC (%):        47         20°C

                                0.29      30°C

                                0.0       35°C

Todos los ensayos realizados siguiendo las condiciones de proceso halladas, cumplieron con las especificaciones necesarias para obtener una estearina que pueda ser utilizada como sustituto de manteca de cacao. El rendimiento obtenido del proceso se mantiene relativamente constante.

Comparación del comportamiento del aceite de palmiste crudo y blanqueado como materia prima.

Con el fin de realizar una comparación entre el comportamiento de el aceite de palmiste crudo y blanqueado se realizaron varios ensayos siguiendo las condiciones de procesos utilizadas con el palmiste crudo. Los resultados obtenidos al fraccionar aceite blanqueado son muy similares a los de aceite de palmiste crudo ya que, ambos se encuentran en los límites establecidos para estearinas que puedan usarse como sustitutos de manteca de cacao. Se observa también que los rendimientos y los valores de índice de yodo no presentan mucha variabilidad. A nivel físico, las estearinas obtenidas con aceite blanqueado, son transparentes y las oleínas presentan un color amarillo pálido mientras que las estearinas de palmiste crudo tienen una tonalidad verdosa y la oleína tiene un color similar al crudo.

Resultados de verificación de condiciones de proceso para estearinas de aceite de palmiste.

INDICE YODO

P. FUSION

REND.

% SOLIDOS

20

30

35

1

8.82

31.5

26.3

78.5

23.2

0.26

2

9.12

31.2

25.7

75.2

18.9

0.34

3

7.96

31.8

23.2

79.2

24.8

0.00

4

8.96

31.3

25.7

77.4

20.1

0.20

5

8.79

31.5

24.5

78.1

21.2

0.096

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El proyecto realizado ofrece un gran aporte a las empresas productoras de aceite de palmiste, ya que brinda la posibilidad de generar un producto novedoso en nuestro país, con gran rentabilidad.

En el proyecto se sientan las bases para la fabricación de estearina de palmiste, producto que sirve como sustituto de manteca de cacao, que cuenta con la especificaciones brindadas por empresas e instituciones internacionales que hoy día ya elaboran este tipo de producto y los comercializan.

La utilización de equipos batch convencionales en fraccionamiento y filtros que trabajan para palma, en el fraccionamiento de palmiste, es posible, ya que en el experimento a nivel piloto, se utilizaron equipos que trabajan a condiciones similares que las de este tipo de cristalizadores, dando buenos resultados. También se recomienda la utilización de un porcentaje de oleína de palmiste, antes de fraccionar, con el fin de disminuir la viscosidad en el cristalizador.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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http://WWW.desmetgroup.com.

  • BERNAL, Fernando. El cultivo de la palma de aceite y su beneficio. Guía general para el nuevo palmicultor. Publicación de la Federación Nacional de cultivadores de la palma de aceite – FEDEPALMA:. Santafe de Bogotá. Agosto de 2001. P 140.
  • GARCIA, Oscar. Evaluación Financiera de Proyectos. Editorial Mundial. Bogotá. 1996. P 136 – 154.

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