GRASAS Y ACEITES Los lípidos representan un papel importante en la alimentación, su función nutricional básica se debe a su aporte energético (8,5 cal/g),

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1 GRASAS Y ACEITES Los lípidos representan un papel importante en la alimentación, su función nutricional básica se debe a su aporte energético (8,5 cal/g), ácidos grasos esenciales y vitaminas liposolubles (A,D,E y K), unido a características organolépticas tales como textura, sabor de los alimentos y aplicaciones culinarias.

2 Según el estado físico a una dada T se clasifican en:
glicerina ac. graso 1 ac. graso 2 ac. graso 3 Grasas y aceites (constituidos por diferentes tipos de triglicéridos) saponificables Fosfolípidos Lípidos Esteroles (colesterol, etc.) Alcoholes de cadena larga Ácidos biliares Tocoferoles (vitamina E, etc.) Carotenoides, etc. Otros Lípidos NO-saponificables Según el estado físico a una dada T se clasifican en: Aceites, por su alto contenido en ácidos grasos insaturados son líquidos a T ambiente Grasas, al tener mayor proporción de ácidos grasos saturados son sólidos a T ambiente

3 Insaturados Monoinsaturados
Ácidos Grasos Saturados Insaturados Poliinsaturados Monoinsaturados Acido palmítico Acido láurico Acido esteárico Omega -9 Omega -6 Omega -3 Acido linoleico Acido araquidónico Ac. alfa linolénico Ac.eicosapentaenoico Ac. docasahexaenoico Acido oleico Ac. Oleico

4 Núm. átomos de C de cadena Número de dobles enlaces
1. Introducción Este capítulo se refiere a los lípidos neutros, es decir triésteres del glicerol, generalmente con ácidos grasos diferentes, en una misma molécula de triglicérido: Los ácidos grasos pueden representarse como indican los siguientes ejemplos: Núm. átomos de C de cadena Número de dobles enlaces Ác. esteárico 18 Ác. oleico 1, cis,  9 Ác. linoleico 2 cis, ,  9,  6 Ác. linolénico 3 cis, ,  9,  6,  3 Ac. Oleico Ac. Linoleico

5 Los lípidos poseen algunas propiedades físico-químicas que tienen una influencia notable sobre los caracteres de los alimentos: Su solubilidad en el agua condiciona la existencia de numerosas emulsiones alimentarias. Su punto de fusión, relativamente bajo en la mayoría de los casos, implica el ablandamiento o licuefacción después de un calentamiento moderado. La plasticidad de muchos lípidos a la T ordinaria explica la mayoría de las propiedades funcionales que pueden conferir a los alimentos. En la gama de productos de la industria de grasas y aceites se pueden diferenciar tres segmentos básicos:

6 Aceite de semillas: los principales aceites de semillas oleaginosas son los de girasol, soja, maíz, algodón, pepita de uva y colza. Todos para consumo humano. Aceite de oliva: se considera aceite de oliva virgen al jugo oleoso, elaborado únicamente por procedimientos mecánicos o físicos y en condiciones térmicas adecuadas que no produzcan alteraciones en su constitución físico - química y organoléptica. Determinadas cantidades que generalmente no poseen niveles convenientes de acidez y caracteres organolépticos se destinan a la refinación. Grasas hidrogenadas: se obtienen a través de la hidrogenación de aceites vegetales, grasas animales y aceite de pescado. El mayor uso de los productos de la hidrogenación de aceites es la fabricación de margarina

7 El cuadro indica la composición media de las principales grasas y aceites de origen vegetal y animal.

8 2. Aceite de semillas : Descripción del proceso
2.1. Materias primas Las semillas oleaginosas empleadas en las industrias aceiteras son de producción nacional.

9 Diferentes tipos de maíz obtenidos por cruzamientos e hibridación
El cuadro indica el contenido medio de aceite y proteínas de aceituna y de las principales semillas oleaginosas. Aceite % Proteínas % Aceitunas (fruto) 15 a 25 1,5 Maní 45 30 Colza 35 a 45 15 a 30 Girasol 35 a 50 25 Soja 40 a 50 Algodón 35 a 40 20 a 30 Copra (pulpa seca de coco) 63 10 Sésamo 50 16 a 22 Semillas de algodón Cacahuete o maní Semillas de girasol Diferentes tipos de maíz obtenidos por cruzamientos e hibridación Semillas de sésamo

10 2.2. Limpieza y secado Primera etapa: Normalmente se utilizan dos tipos de secadores para reducir el contenido de agua: de celdas verticales y de cilindro rotatorio (están constituidos por un cilindro rotatorio y un sistema de aspiración de aire caliente, funcionan por corriente paralela, en la que la semilla avanza en la misma dirección que el aire). Luego, en el silo se mantiene bajo aireación y ventilación con el propósito de mantener baja la T y humedad

11 La limpieza de las semillas consiste en la eliminación de tierra, piedras, elementos metálicos, etc.
La tierra y las piedras se eliminan en aparatos que utilizan la acción conjunta de cribas y corriente de aire. Los elementos metálicos se eliminan haciendo pasar las semillas por separadores magnéticos: imanes fijos o de campo giratorio, estos últimos están constituidos por un cilindro rotatorio.

12 Segunda etapa: preparación de las semillas para ponerlas en las mejores condiciones para extraer el aceite: Deslintado y descarillado de semillas de algodón para recuperar la fibra, que permanece unida a la cáscara y facilitar los procesos posteriores. Descascarado de la semilla de girasol y del haba de soja para obtener harinas de contenido proteico más elevado, (la cáscara se separa por aspiración)

13 La preparación gral de las semillas se realiza mediante tres operaciones: trituración, acondicionamiento y laminado . 2.3 Trituración La trituración permite una extracción más rápida del aceite. Para realizarla se utilizan molinos de rodillos, constituidos por cilindros, que actúan en uno, dos o tres pasos. 13

14 El calentado antes del laminado reduce el consumo de E en el mismo.
2.4 Acondicionamiento. Por acondicionamiento se entiende el índice de la humedad y la temperatura que una semilla debe tener para considerar que se halla en las mejores condiciones para ser sometidos al proceso de extracción de aceite. La experiencia y la investigación experimental han establecido que una semilla oleaginosa con bajo contenido de agua (1-2%) cede el aceite con mayor dificultad que cuando tiene una humedad mayor, por ejemplo10%. Los objetivos del tratamiento térmico, son regular la humedad de los granos (entre el 3 y 5 %), incrementar la plasticidad de los granos, aumentar la fluidez del aceite , coagular las fracciones proteicas, inactivar las enzimas y destruir los microorganismos patógenos y sustancias tóxicas. El calentado antes del laminado reduce el consumo de E en el mismo.

15 2.5 Laminado Se realiza en laminadores constituidos por cilindros de gran diámetro, de superficie lisa. La finalidad de estas máquinas es reducir la semilla a una sémola con láminas de 0,2 - 0,4 mm de espesor. Se obtiene un material poroso y permeable, llamado “masa expan-dida”, al romperse los vacuolos que contienen aceite. Después del laminado puede efectuarse una extrusión opcional para obtener una harina para alimentación animal. 15

16 Es una eficiente máquina separadora de piedras y demás materiales de gran peso específico.
Al llegar al tamiz superior, la fracción ligera y la fracción pesada se separan por efecto de la vibración y del aire circulante, descargándose la primera y pasando al tamiz inferior, junto con las piedras a la segunda. En este segundo tamiz se hace una nueva clasificación separando las piedras de la fracción pesada de producto. La frecuencia y amplitud de las vibraciones, las perforaciones de los tamices y el aire en circulación que levanta el cereal, asegura una correcta separación. El cuerpo de la máquina está vinculada al piso por medio de resortes. Los tamices son de aluminio. Limpieza Los molinos micronizadores poseen una fila de pernos fijos dentro de los cuales giran pernos móviles Regulando la velocidad, la distancia entre pernos y su conicidad pueden obtenerse diferentes granulometrías. Trituración

17 Planta de tratamiento de soja
Laminadora de soja

18 Contenido de aceite en semillas
2.5. Extracción La etapa de extracción del aceite, se puede realizar por presión y/o por disolvente. < 20% se tratan directamente con el extractor Contenido de aceite en semillas > 20% separación previa por P (pre-prensado) El prensado se realiza mediante prensas continuas llamadas expellers estas producen presiones de hasta 2500kg/cm2 . Se aplica un tamizado y filtrado para obtener el aceite de semilla y la harina residual (torta proteica) que contiene de 2 a 4% de aceite y se usan proteínas para alimentación animal.

19 La extracción continua por disolvente constituye el método más moderno de recuperación de aceite contenido en semillas. El disolvente más utilizado es el hexano por su selectividad, inocuidad y sus características favorables (P de vapor, r, calor de evaporación, etc.) Debe cumplir la condición de ser fácilmente destilable, pudiendo separar hasta las últimas trazas a una T < a 95°C. El proceso es más eficiente a > T, pero la T no debe sobrepasar el punto de evaporación ( 62°C), ya que el equipo se presurizaría.

20 El proceso de extracción con solventes se realiza:
Por percolación: se lleva a cabo mediante una lluvia del solvente de manera tal que llegue a toda la masa, pero sin llenar todos los espacios vacíos existentes entre las semillas. Se realiza una verdadera percolación cuando el disolvente envuelve a todas las partículas de las semillas con una película de líquido en continuo recambio. La velocidad del solvente en contacto con la superficie de semilla es grande, ya que el film o la película de liquido escurre velozmente sobre las partículas por efecto de la fuerza de la gravedad. Es necesario que las partículas de la semilla tengan un tamaño que permita un fácil drenaje del solvente de la masa. Por inmersión: toda la masa de la semilla está inmersa en el disolvente. Al encontrarse la semilla inmersa en el solvente, la velocidad de recambio del solvente sobre la superficie de las partículas es necesariamente lenta, incluso si circula rápidamente. El proceso por inmersión puede realizarse fácilmente aunque la semilla haya sido reducida a partículas de pequeños tamaños. Mixto 20

21 Extractores por Inmersión
-         Extractor Hildebrandt -         Extractor Olier -         Extractor Anderson Extractores por Percolación -         Extractor Rotocel -         Extractor Lurgi (Alemania Occidental) -         Extractor C.M.B. (Italia)

22 Extractores Mixtos Recientemente en Italia se ha diseñado, un extractor que ha encontrado rápidamente aplicación industrial y que esta constituido por dos extractores en serie, de los cuales el primero trabaja por percolación y el segundo por inmersión  ofreciendo: -   Alta concentración de aceite en la miscela; -   Consumos específicos muy bajos; -   Muy bajo contenido de aceite residual en las harinas; -   Posibilidad de trabajar con productos de alto contenido en grasa y pequeña granulometría.

23 Equipos extractores de aceites de semilla
El procesos de lavado de la semilla se debe realizar en contracorriente, es decir la semilla mas pobre en aceite se debe poner en contacto con el solvente de menor concentración en aceite.

24 Las etapas posteriores incluyen las siguientes operaciones
Filtración de la miscela (aceite-disolvente) en filtros cerrados. Normalmente los filtros se montan por pares para dar continuidad al proceso, uno está en fase de filtración y el otro en fase de limpieza. Preconcentración: se realiza para minimizar los consumos de vapor, utilizando como fuente de calor los vapores calientes de disolvente que provienen de la columna de desolventización de las harinas. Destilación de la miscela. Separa el disolvente del aceite. La T no debe ser muy alta para evitar la alteración del color y el tiempo de destilación debe ser lo más corto posible. Las últimas trazas de disolvente contenido en el aceite se eliminan inyectando vapor stripping. Equipos: evaporador, condensador y columna de stripping al vacío. 24

25 Desolventización de la harina extraída, permite recuperar el disolvente retenido.
La harina embebida con el disolvente entra por medio de un alimentador sin fin y cae sobre el primer plato. Un sistema de palas giratorias remueve la harina sobre la superficie del plato, hasta llegar al último, desde donde se recoge. La harina se calienta al estar en íntimo contacto con los platos, los cuales se calientan por medio de vapor de agua y el solvente se evapora. 25

26 Recuperación de los vapores de disolvente.
Por efecto del calentamiento, el disolvente se evapora, la condensación de los vapores de disolvente se realiza en refrigerantes de gran eficacia, y los últimos vestigios se eliminan en torres de carbón activado o por absorción mediante lavado con aceite. Secado y enfriamiento de las harinas. Normalmente las harinas presentan una humedad del 10-14% y la T = 100 C. Para acondicionar en cuanto humedad y granulometría se utiliza un secador-enfriador en cascada con aire y una serie de aparatos accesorios como molinos de martillos, cribas clasificadoras, etc. 26

27 2.6 Refinado de aceite Con este proceso se eliminan impurezas, coloraciones intensas, grados elevados de acidez, y olores desagradables, comprende las siguientes operaciones: Eliminación de las impurezas sólidas (desfangado) (evita depósitos en los tanques): Equipos. Para esta etapa se utilizan generalmente filtros prensa, equipos conformados por un cierto número de placas filtrantes con un diseño tal, que cuando se prensan una con otra se forman espacios o cámaras, capaces de resistir presiones internas en las cuales el aceite con los sólidos son forzados a pasar a través de los espacios. Las superficies filtrantes se cubren con tela y permiten el paso de la grasa clara, mientras que el sedimento es retenido en las superficies, formándose lo que se llama la torta, la que una vez que ha terminado la filtración se elimina abriendo la prensa. Centrifugación. La centrifugación da excelente resultado en la clarificación de aceites que contienen impurezas muy finas en suspensión.

28 Desgomado: Las impurezas pueden estar en solución verdadera o en un suspensión coloidal y pueden ser proteínas, gomas, resinas, materias colorantes fosfatadas, hidrocarburos, cetonas y aldehídos ; las más comunes son los ácidos grasos libres y las gomas. Algunas de las dificultades de la refinación tienen su origen en la falta de conocimiento acerca de la naturaleza química de las impurezas ya que la naturaleza de estas impurezas varía de aceite a aceite. El refinador deberá siempre considerar el método por el cual se haya obtenido el aceite crudo ya que esto puede afectar seriamente el costo de un proceso adecuado de refinación. El material extraño que acompaña la grasa depende de las condiciones en las que ésta se obtiene de la semilla, tales como humectación y calentamiento, quebrado y prensado y extracción por solventes, así como el tipo de solvente usado. Esta etapa es a veces innecesaria para muchos aceites crudos, como el aceite de coco, palma y grasas animales que tienen un contenido de materia mucilaginosa muy bajo.

29 Existen varios métodos, pero sólo se consideran los más importantes y comunes:
Desgomado ácido. Uno de los métodos más antiguos y efectivos es el tratamiento con ácido sulfúrico concentrado a temperaturas bajas o moderadas, pero se requiere cuidado y experiencia para lograr resultados satisfactorios. Recientemente se han usado los ácidos cítrico o fosfórico, o una combinación de los dos. El ácido tiene el efecto de precipitar y carbonizar las proteínas, pigmentos colorantes, etc. Es importante tener una agitación intensa durante la mezcla para evitar reacciones.

30 Desgomado con reactivos especiales
Desgomado con reactivos especiales. Muchas sustancias químicas han sido recomendadas en la literatura de patentes como efectivas para el desgomado: además de la sal y soluciones salinas, también han sido propuestas algunas sustancias anhidras como la amida fórmica, glicerina, ácido acético glacial, ácido fórmico, glicol y otros alcoholes. Desgomado con soda. Es el método más usado en la refinación química y se realiza junto con la neutralización con soluciones de soda cáustica. La solución de jabón, formada por la neutralización de los ácidos grasos libres, arrastra con ella, cuando se asienta, la mayoría de las impurezas, y usando una concentración apropiada de soda cáustica también se reduce la materia colorante.

31 Desgomado húmedo: Este es el método más popular, especialmente si el precipitado debe aislarse y venderse como lecitina (caso de la soja). Se realiza mediante sistemas de hidratación continua del aceite bruto, que separa la lecitina en forma de mucílagos cuando ésta fija el agua inyectada en forma de vapor (se inyecta de 2 a 5%, de agua agitando vigorosamente y separando los coloides hidratados del aceite purificado). Mediante separadores centrífugos se obtiene el aceite limpio y se recupera la lecitina. La lecitina se deshidrata en secadores continuos sobre láminas calientes en capa fina y en cámara de vacío. Las lecitinas se decoloran para algunos usos: industria del chocolate, emulgente autorizado en diversos productos.

32 Neutralización: es la eliminación de los ácidos grasos libres presentes en el aceite.
Por neutralización, refinado cáustico Por destilación molecular, refinado físico Por refinado en fase de miscela. La neutralización se efectúa con una solución de NaOH a una T de °C, separando mediante potentes centrí-fugas los jabones formados por los ác. grasos libres, responsables de la acidez y oxidabilidad de los aceites. Puede realizarse una re-refinación, que tiene como finalidad eliminar las últimas trazas de ácidos grasos. Se realiza tratando el aceite con so-lución más diluida de NaOH, (80-90°C) 32

33 El aceite neutralizado se somete a un lavado con agua caliente para disolver trazas de jabón y residuos de álcali. La suspensión H2O - aceite pasa a separadores que son intercambiadores de calor para regular la T en diversas fases, mezcladores con agitadores de velocidad regulable para evitar emulsiones y separadores centrífugos para alimentación presurizada, muy eficaces para la separación. Refinado por destilación molecular consiste en destilar a alto vacío los ácidos grasos libres. Se realiza, en algunas instalaciones, simultáneamente con la desodorización. 33

34 Aceite neutro disuelto en hexano Jabón en solución con alcohol
Refinado en fase de miscela: es aconsejable para aceites de acidez elevada. Consiste en tratar con soda cáustica los aceites en solución con hexano (miscela). Se emplea un disolvente polar (alcohol) para disolver el jabón. En continuo, se alimenta un mezclador con hexano, aceite bruto, alcohol y soda caústica, agitándose para lograr la neutralización de los ácidos grasos. La mezcla de reacción pasa por un decantador continuo donde se separa en tres capas: Aceite neutro disuelto en hexano Gomas e impurezas Jabón en solución con alcohol Un evaporador clásico elimina el hexano del aceite neutro. Es tratada con H2SO4 en un mezclador y los ac grasos son liberados del alcohol en otro evaporador. El alcohol es recuperado en una columna de rectificación y reciclado 34

35 2.7.Decoloración del aceite
Elimina la > parte sustancias que producen un excesivo color en el aceite (clorofila y pigmentos carotenoides) El procedimiento utilizado es la absorción de estas sustancias sobre tierras decolorantes o carbones activos, que se suspenden en el aceite, el cual debe estar libre de humedad, la operación destruye los peróxidos y elimina en gran parte las trazas de metales. La deshidratación previa del aceite se realiza a °C en vacío. Los equipos clásicos son discontinuos, los más modernos han introducido sistemas continuos.

36 2.8. Desodorización del aceite
La finalidad es la de eliminar las sustancias causantes de olores y sabores desagradables. Son sustancias de bajo PM: butírico, caproico, aldehídos y cetonas formados durante los diversos procesos de refinación y por enranciamientos anteriores. La eliminación de estas sustancias se realiza por destilación molecular en vacío gracias a la diferencia de volatilidad entre ellas y los glicéridos del aceite (T entre °C, 2 a 9 torrs). A veces se añaden anti-oxidantes, así como algunas sales (citratos, fosfatos, tartratos) que complejan las trazas de metales. Los tocoferoles (vitamina E), son antioxidantes naturales poco afectados por la purificación. 36

37 Presión: lo más baja posible.
El proceso de desodorización o destilación, está influenciada por los siguientes factores: Temperatura: lo más alta posible sin empezar a destilar los glicéridos ni provocar polimerización. Presión: lo más baja posible. Cantidad de vapor inyectado: teóricamente debería inyectarse un volumen de vapor igual al volumen de los vapores de las sustancias odoríferas. En la siguiente tabla se muestran las condiciones de operación en el proceso de desodorización para algunos aceites: Proceso Discontinuo Proceso continuo ACEITE Presión(Torr) Temp (° C) Temper.(° C) Soja 10-20 200 4-6 230 Girasol 190 215 Oliva 180 210 Coco Palma Palmiste

38 2.9 Winterización del aceite (hibernación)
Objetivo: preservar la nitidez de los aceites refinados, tanto a temperatura ambiente como a bajas T de invierno, eliminando ciertos constituyentes con tendencia a precipitarse a bajas T. Según el tipo de aceite se trata de eliminar ceras (aceite de girasol) o estearinas u otros glicéridos saturados de alto punto de fusión, generalmente designados como margarina. Se modifica así la relación líquido/sólido de un cuerpo graso y con ello se consigue una plasticidad específica. Se produce una precipitación de estos componentes por enfriamiento a T controlada durante el tiempo necesario, separándose en láminas en forma cristalizada por filtración o centrifugación.

39 Esquema general del procesamiento del grano de soja.

40 Equipos industria aceitera
1) Molino Quebrador: Aquí el poroto de soja se quiebra, en dos o más partes, y donde es posible además si se quiere, separar la cáscara a fin de obtener un expeller de mayor contenido proteico. 2) Silo Pulmón: Este equipo se hace necesario a fin de evitar la molienda permanente. Extrusor monotornillo: En este equipo, se produce mediante rozamiento mecánico, la elevación de temperatura del producto, consiguiendo además el "desactivado" de la misma, reduciendo a valores normales los compuestos antinutricionales que contiene la soja (tripsina), y consiguiendo la rotura de la molécula de aceite a fin de lograr en un paso posterior su extracción.

41 Enfriador que evita oxidaciones del producto

42 Diagrama típico de una instalación para almacenar materiales a granel, con transporte neumático a estaciones de producción 1-   Camión 2-   Silos 3-   Filtro 4-   Aspiración 5-   Control de nivel 6-   Extractor 7-   Balanza 8-   Rosca 9-   imán 10- Cernidor 11- Esclusa 12- Compresor 13- Amasadoras 14- Tubo giratorio 15- Tolva báscula 16- Depósito de agua 17- Válvula de descarga 18- Fluidificador 19- Válvula de desvío 20- Display Silo de acumulación