Tecnología de Grasas y Aceites

GRASAS Y ACEITES **1.- INTRODUCCION** Grasas y aceites o Triglicéridos, grupo de compuestos orgánicos existentes en la naturaleza que consisten en ésteres formados por tres moléculas de ácidos grasos y una molécula del alcohol glicerina. Son sustancias aceitosas, grasientas o cerosas, que en estad...

GRASAS Y ACEITES **1.- INTRODUCCION** Grasas y aceites o Triglicéridos, grupo de compuestos orgánicos existentes en la naturaleza que consisten en ésteres formados por tres moléculas de ácidos grasos y una molécula del alcohol glicerina. Son sustancias aceitosas, grasientas o cerosas, que en estado puro son normalmente incoloras, inodoras e insípidas. Las grasas y aceites son más ligeros que el agua e insolubles en ella; son poco solubles en alcohol y se disuelven fácilmente en éter y otros disolventes orgánicos. Las grasas son blandas y untuosas a temperaturas ordinarias, mientras que los aceites fijos (para distinguirlos de los aceites esenciales y el petróleo) son líquidos. Algunas ceras, que son sólidos duros a temperaturas ordinarias, son químicamente similares a las grasas. **2.- NATURALEZA Y APLICACIÓN DE LAS GRASAS Y ACEITES** Las grasas existen normalmente en los tejidos animales y vegetales como una mezcla de grasas puras y ácidos grasos libres. Las más comunes entre esas grasas son: la palmitina, que es el éster del ácido palmítico, la estearina o éster del ácido esteárico, y la oleína, éster del ácido oleico. Estos compuestos químicos puros existen en distintas proporciones en las grasas y aceites naturales, y determinan las características físicas de cada una de esas sustancias. Las grasas se dividen en saturadas e insaturadas, dependiendo de si los enlaces químicos entre los átomos de carbono de las moléculas contienen todos los átomos de hidrógeno que pueden tener (saturadas) o tienen capacidad para más átomos (insaturadas), debido a la presencia de enlaces dobles o triples. Generalmente, las grasas saturadas son sólidas a temperatura ambiente; las insaturadas y poli insaturadas son líquidas. Las grasas insaturadas se pueden convertir en grasas saturadas añadiendo átomos de hidrógeno. Las grasas vegetales se obtienen normalmente extrayéndolas a presión de las semillas y frutos. Por lo general, las grasas animales se obtienen hirviendo el tejido graso animal en agua y dejándolo enfriar. El calor disuelve la grasa del tejido; ésta, debido a su densidad relativa, sube a la superficie del agua y así se puede desprender la capa de grasa. Las grasas y aceites se consumen principalmente en alimentación. Algunas grasas naturales, como la grasa de la leche y la manteca de cerdo, se usan como alimento con muy poca preparación. Algunos aceites no saturados, como el aceite de semilla de algodón y el de maní, se hidrogenan parcialmente para aumentar su punto de fusión y poder utilizarlos como grasas en pastelería y para cocinar. El sebo, que está formado por las grasas y aceites animales de las ovejas y el ganado vacuno, se usa para hacer velas y en algunas margarinas. Los aceites naturales que contienen esteres de ácidos insaturados, se conocen como aceites secantes y poseen la propiedad de formar una película seca permanente cuando se les expone al aire. El aceite de linaza y otros aceites de este tipo se utilizan extensamente en la producción de pinturas. Las grasas sirven también como material en bruto para fabricar jabón. **3.- GRASAS ANIMALES** Las células vivas contienen grasas simples, como las descritas anteriormente, y otros materiales similares a las grasas. Entre estos últimos, que son sustancias más complejas, se encuentran los lípidos y los esteroles. Los fosfolípidos son derivados de ácidos grasos, glicerina, ácido fosfórico y bases que contienen nitrógeno. Los glucolípidos no contienen fósforo, pero son derivados de hidratos de carbono, ácidos grasos y compuestos de nitrógeno. Los esteroles están compuestos por moléculas complejas, cada una con 20 o más átomos de carbono en una estructura en cadena o entrelazada. **4.- CLASIFICACION DE LAS GRASAS Y ACEITES** **GRASAS VEGETALES. -** SÓLIDAS.- Son el grupo de las mantecas vegetales, incluyendo aceites de nuez, aceite de coco, de palma, cacao, etc. LIQUIDAS.- a) Aceites vegetales NO SECANTES como el aceite de oliva, pepita de oliva, maní, castor, colza, etc. SEMISECANTES.- Aceite de algodón, maíz, sésamo, girasol, etc. SECANTES.- Aceite de soya, pepita de uva, lino, madera china etc. **GRASAS ANIMALES.-** SÓLIDAS Grasa de manteca, grasa de leche, de oveja, cabra etc. SEMISOLIDAS Grasas del cuerpo de los animales mamíferos y domésticos, grasa de la piel. LIQUIDAS Aceite de patas de mamíferos vacunos, lanar, caballar, etc. Aceite de animales Marinos como el aceite de pescado, hígado de bacalao, salmón, sardina, ballena, foca, tiburón etc. Las grasas vegetales por lo general se obtienen por prensado o por extracción con disolventes, los que pueden contener resinas, aceites esenciales, pequeñas cantidades de ceras. Los glicéridos de los ácidos grasos son incoloros y prácticamente insípidos. El color de la grasa se debe a la presencia de pigmentos tales como la xantofila, clorofila, etc. ò resinas y parte del sabor se debe a la presencia de aceites esenciales. Las grasas vegetales por lo general se usan como Comestibles técnicos y especializados, como comestible como grasas y aceites de mesa, cocina y ensaladas. Los usos técnicos de estas grasas incluye la elaboración de jabones, pinturas, barnices, tejidos impermeables, tintas para imprenta. En caso del uso especializado se da en la preparación de productos farmacéuticos y cosmética. Las grasas vegetales contienen pequeñas cantidades de vitaminas A, D, y E que son eliminados por refinación y el desodorizado. **5.- METODOS PARA LA OBTENCION DE LOS ACEITES** Semillas y frutos oleaginosos t040983a La tecnología de extracción de grasas y aceites es mas un problema mecánico de ingeniería que de química, debido a que en su extracción se utilizan maquinarias especialmente diseñadas para las distintas variedades de semillas. Esta extracción puede ser por PRENSADO o con DISOLVENTE. Por el método de prensado se requiere una serie de etapas que son importantes para una buena extracción por lo que se requiere de varias operaciones: **Limpieza de la Semilla.** - Las materias vegetales y animales adheridas a las semillas se las debe separar, ya que afectan a la calidad del producto y las tortas a obtenerse y porque las maquinarias pueden sufrir algún deterioro. Los mejores aceites se obtienen de frutos y semillas, limpios y en buen estado, esta operación se realiza con cedazos vibratorios, que permitan eliminar las impurezas de distintos tamaños, antes de pasarlo a los molinos o descortezarlos, se las debe pasar por separadores magnéticos con el fin de eliminar cualquier objeto metálico. **Descortezado de la semilla. -** Que permite la separación de la cáscara de las pepitas, esto se realiza en descortezadores especiales para cada tipo de semilla o fruto, permite quebrantar y separar la cáscara del fruto para luego ser separada la cáscara por medio de cedazos vibradores con succión de aire o sistema de soplado. En algunos casos como la separación de las de palma y otros frutos después de la ruptura se pueden separar por flotación, usando para tal efecto una solución de cloruro de calcio de modo que por gravedad flote la cáscara y se hunda la pepita. **Molienda.** - Esta operación nos permite transformar las pepitas en harina suficientemente fina para que la extracción del aceite sea eficiente, lo cual se consigue haciendo pasar por una serie de cilindros machacadores que pueden ser de dos tipos: "Reductoras" y "Terminadoras, los primeros con estrías que sirven para triturar y los restantes para pulverizar. **METODO DEL PRENSADO**. - Se considera un método apropiado para obtener las mejores clases de aceites porque extrae menor cantidad de sustancias no grasas que aplicando disolvente. Este prensado se lo puede realizar en frío o caliente. El prensado en frío se lo realiza directamente de la harina, en caso de proceder en caliente necesariamente se la debe calentar en calentadores de vapor entre 60 a 70 ºC o superiores a 100 ºC dependiendo el tipo de semilla del que se está realizando la extracción, en este cocido la humedad de la semilla puede reducirse por evaporación, puesto que la humedad apropiada para un buen prensado debe ser de 6 a 9 % de humedad. En este tratamiento se consigue mejor eficiencia si aporta presión lentamente desde la entrada hasta el final de la salida del aceite. Las prensas pueden ser. Prensas Hidráulicas Abiertas o cerradas y Continuas. **Prensas hidráulicas abiertas**. - Exprimen el aceite entre sus plataformas planas las semillas en sacos o telas fuertes filtrantes, la presión que se ejerce varía desde 260 a 400 Kg. /cm^2^. El aceite drena a través de las telas o mallas y la torta queda en los sacos por espacio de 15 min. a 1 hora. La primera extracción en frío y los residuos se tratan en caliente. **Prensas Continuas**. - (Expulsores) tienen la ventaja de que la operación es continua empleado para la mayoría de las semillas. Un expulsor consiste básicamente en una jaula cilíndrica de diferentes capacidades, esta cubierta de material o chapa de acero inoxidable la jaula cilíndrica tiene una malla finísima que permite el paso del aceite entre 0.016 mm. a 0.003 mm. En el extremo superior un embudo de admisión de semilla molida. En el centro de la jaula se mueve un tornillo helicoidal que va empujando la semilla por el fondo se recibe el aceite, toda esta operación se realiza a presión regulable. **METODO DE EXTRACCION POR DISOLVENTES**. - Entre los solventes utilizados se tiene al S~2~C (Sulfuro de Carbono), las naftas disolventes, algunos compuestos clorurados como el dicloruro de etileno, tricloruro de etileno, el tetra cloruró de carbono. Todos estos disolventes deben tener ciertas características para su utilización. **a).- Disulfuro de Carbono**.- Es el mejor disolvente aun en frío, pero tiene el inconveniente de ser inflamable y olor desagradable. **b).- Tetra cloruró de Carbono (Cl~4~C).** Es más venenoso que el anterior, a temperatura ligeramente superior a su punto de ebullición, se disocia e hidroliza en presencia de agua formando cloro y HCl, lo que limita su uso, tiene la ventaja de permitir la extracción de aceites aún en materias húmedas, no es inflamable. En presencia de agua ataca los metales. **c) Dicloruro de Etileno** ( CHCl = CHCl) Derivado clorurado mas estable, puede usarse en presencia de agua a temperatura de ebullición sin ocasionar corrección, ni afectar los metales, es también resistente a la oxidación. Este cloruro de etileno se clasifica en los líquidos inflamables y no inflamables, es también ampliamente utilizado el tricloruro de eteno, tiene una excelente propiedad disolvente, buena estabilidad, baja toxicidad y bajo punto de inflamación, ambos pueden calentarse en presencia de álcali libre. **d) Nafta Disolvente**.- Es el disolvente más usado, especialmente para aceites comestibles, siempre que luego se separen las trazas de disolvente. Se usa naftas con puntos de ebullición de 60 a 80 ºC ò de 80 a 100ºC, su gran uso se debe a que es un disolvente más barato, fácil de separar de los aceites hasta las últimas trazas y es el que tiene menor tendencia a disolver materias orgánicas no grasas que contienen las semillas, su desventaja es su inflamabilidad. Todos los disolventes orgánicos deben cumplir requisitos para utilizarlos en extracción y sirven las mismas características que se habían mencionado en el análisis de grasas y aceites. **6.- GRASAS ACEITES Y CERAS** Como ya hemos mencionado las fuentes importantes para la extracción de grasas y aceites son los de origen vegetal y animal también se consideran a los de origen mineral pero no como fuente de extracción para consumo humano sino más bien para otros fines. Químicamente no hay ninguna distinción entre una grasa y un aceite, aquellos glicéridos que son sólidos o semisólidos a temperatura ambiente se denominan grasas mientras que los que son líquidos aceites. Los ácidos saturados que existen en las grasas y aceites siempre contienen un numero par de átomos de carbono es decir C~12~, C~14~, C~16~, C~18~ Estos ácidos son el láurico (C~11~H~23~CO~2~H), el acido palmitito (C~15~H~31~CO~2~H), y el acido esteárico (C~17~H~35~CO~2~H). Los ácidos insaturados son usualmente los ácidos de 18 carbones tales como el oleico, Linoleico y el linolénico que tienen una, dos o tres ligaduras. CH~3~(CH~2~)~7~CH = CH(CH~2~)~7~CO~2~H Ac. Oleico Las grasas minerales son productos derivados del petróleo que se generan por descomposición orgánica a altas presiones y temperaturas en periodos largos de tiempo. Sirven como lubricantes para piezas de automóviles. Las diferentes clases de ceras están constituidas principalmente de esteres de ácidos monobásicos superiores con alcohol monovalente de elevado peso molecular ejemplo el palmitato de miricilo CH~3~ (CH~2~)~14~ COOC~31~ H~63~ que es el principal componente de las ceras de abejas. **7.- REFINACION DE ACEITES** La purificación de aceites se lleva a cabo con la finalidad de separar: a).- Separar materiales en suspensión, dispersos y materiales extraños que se hacen por sedimentación, tratamiento con vapor, tratamiento con ácido etc. b).- Separar los ácidos grasos libres, por neutralización. c).- Eliminar el color por blanqueo d).- Separar olores y sabores por desodorización. e).- Eliminar los glicéridos saturados, llamados estearinas. **NEUTRALIZACION. -** En esta operación se separa primero los ácidos grasos libres, resinas e impurezas como jabones en forma de grumos. Este método consiste en separar los ácidos grasos por adición de una solución de soda cáustica en la que se forma una solución jabonosa, pero este jabón arrastre una cierta cantidad de aceite sin saponificar. Este jabón se deposita en el fondo del equipo refinador. El tanque refinador está provisto de un agitador mecánico, de esta forma se asegura una agitación continua y uniforme con una reacción intima entre el aceite y la solución de soda cáustica. Provisto de un serpentín por donde circula vapor para realizar la disolución con control de temperatura. La cantidad de Lejía (NaOH) varía según la cantidad de ácidos grasos libres presentes, la concentración de la lejía es de 15 a 24 ºBe, el tiempo de saponificación es de aproximadamente 1 hora, finalmente se retira el aceite claro por succión a un tanque de almacenaje, **BLANQUEO.-** Los aceites vegetales se blanquean tratándolos con tierras activadas o Fuller usando pequeñas cantidades de carbón activado, para lo cual se calienta el aceite a temperatura de 80 a 90 ºC se agrega la tierra y se agita por espacio de 20 a 30 min., concluido este tratamiento se filtra el aceite blanqueado a través de un filtro prensa, luego con vapor y finalmente con aire para enfriarlo, el tanque blanqueador debe estar equipado con un sistema de agitación y serpentín parar calentar con vapor, que sirva para levantar la tierra desde el fondo del tanque y mantenerlo en suspensión. Se puede utilizar también blanqueadores químicos pero estos alteran el sabor del aceite. **DESODORIZACION. -** El aceite que se prepara como comestibles requiere generalmente de desodorización entre estos tenemos a los de maní, soya, oliva, esta operación consiste en eliminar los olores y sabores desagradables de los aceites y grasas que son aceites volátiles como ser cetonas, aldehídos, alcoholes, hidrocarburos, aceites esenciales etc. Los aceites refinados se los desodoriza por destilación con vapor y empleando vacío, a temperaturas elevadas en lo que aumenta la volatilidad de los compuestos odoríficos, y el vacío protege al aceite caliente de la oxidación, evita la hidrólisis del aceite por el vapor. A mayor vacío mayor rapidez del desodorizado, estos equipos son recipientes verticales provistos de serpentín para el calentamiento a una temperatura de 110 ºC hasta 190 ºC, para luego ser bombeado a unos enfriadores y filtrados para clarificarlos esta operación se lleva a cabo entre 6 a 8 horas. **ESQUEMA PARA UNA PLANTA DE REFINACION DE ACEITES** **NEUTRALIZACION, BLANQUEO, DESODORIZADO**  **HIDROGENACIÓN.-** Reacción que implica la combinación de hidrógeno con ciertos compuestos orgánicos no saturados, especialmente con los hidrocarburos. Los compuestos orgánicos no saturados tienen como mínimo un par de átomos de carbono unidos por un doble o un triple enlace. Al tratar un compuesto no saturado con hidrógeno a la temperatura adecuada y en presencia de un catalizador, como por ejemplo níquel, platino o paladio finamente dividido, el enlace múltiple entre los átomos de carbono se rompe y a cada átomo de carbono se une un átomo de hidrógeno. Por ejemplo, al hidrogenar el eteno (C~2~H~4~) se obtiene etano (C~2~H~6~). Este tratamiento se utiliza para endurecer aceites vegetales, transformándolos en grasas comestibles, como por ejemplo los de algodón. El propósito de la hidrogenación de aceites vegetales y animales es: 1.- Producir grasa dura o de más consistencia que el aceite original. 2.- Separar impurezas que no son separables por otros métodos. Esta hidrogenación produce un profundo cambio físico, además lo hace más sensible a los cambios químicos, estos aceites hidrogenados no se hidrolizan fácilmente, no absorben olores y el proceso de hidrogenación separa gran parte del gusto y olor que los hacía no comestibles. El hidrogeno que se utiliza para este tratamiento debe ser lo más puro posible, el más usado es el que se obtiene por electrolisis del agua, esta hidrogenación siempre se lo realiza en presencia de un catalizador siendo el níquel el más utilizado. Existen varios métodos de hidrogenación siendo los más conocidos los métodos discontinuos con agitación o circulación o pos continuos. **Método discontinuo.-** El proceso con agitación se utilizan recipientes cilíndricos de gran capacidad (20 Ton.) provistas de camisas de vapor (Serpentín) y agitador. Se suministra el H2 por la parte inferior del recipiente saliendo por la parte superior. Se bombea el aceite y catalizador a temperatura de 120 a 200 ºC con una presión de 2 a 5 Atm\... En el procedimiento por circulación el hidrogeno no pasa a través del aceite si no que forma una atmosfera arriba de este ultimo y es recibido continuamente en la parte superior, la carga de aceite viene acompañada por el catalizador de níquel en un 0,1 a 0,3 %. La carga se calienta con vapor a través del serpentín, entonces el aceite y catalizador se hacen circular por medio de una bomba siendo arrojados a la atmosfera de hidrogeno en forma de una fina pulverización. La presión de trabajo es mayor que el anterior 8 a 10 Atm. Este método es más rápido para hidrogenar aceites de algodón entre 15 a 25 min. Con una temperatura de 130 ºC. luego el aceite hidrogenado se hace pasar por un filtro prensa para separar el aceite y catalizador. **El método continuo** es distinto que los anteriores y trabaja en forma continua con una alimentación constante de aceite. El aceite a hidrogenar entra por la parte superior del recipiente adaptado por un dispositivo para el níquel (catalizador rígido) y se escurre hacia abajo donde recibe una corriente de hidrogeno de la base del recipiente, el exceso de hidrogeno se recoge en la parte superior, mientras que el aceite hidrogenado se recoge en el fondo. Este proceso evita la filtración para separar el catalizador *del* aceite. Con respecto al color, las grasas hidrogenadas son generalmente superiores a muchas grasas naturales, en cuanto su olor se obtiene grasas prácticamente libres de olores.