• ASPECTOS INFLUYENTES EN LA COMPOSICIÓN Y PRODUCCIÓN DEL ACEITE DE GIRASOL:

    • Clima:

Un ambiente templado a templado cálido es el más adecuado para un normal desarrollo de la planta de girasol; es decir, una temperatura promedio diario de 18 a 24 ºC.

Para una buena producción es necesario que en las fases de floración y formación de frutos-semillas ocurra una temperatura promedio diaria entre 18 y 22 ºC. Temperaturas promedios superiores a los 26ºC, sobre todo en la fase de formación de semillas, son muy perjudiciales al cultivo, ya que inciden en la formación de frutos secos y reducción del contenido de aceite de la semilla; también se disminuye el contenido de ácido linoleico mientras que se incrementa el contenido de ácido oleico del aceite.

En cambio, cuando la temperatura media diaria disminuye en estas últimas fases, aumenta el contenido en aceite y en ácido linoleico.

    • Nutrientes:

Nitrógeno:

Es el responsable del contenido de proteína de la semilla. Cuando existen en cantidades elevadas en el suelo, o proveniente de la fertilización, se disminuye el contenido de aceite de la semilla.

Fósforo:

Influye sobre el contenido de materia grasa de la semilla y en el rendimiento, siempre y cuando las cantidades de Nitrógeno sean las adecuadas.

Para obtener una producción de 1000 Kg por Ha De frutos, el girasol necesita extraer del suelo las siguientes cantidades en Kg/Ha: N 40-50, P 20-25 y K 80-90.

En el año 2003 se realizó un ensayo con distintas variedades de girasol en la localidad de Barbadillo (Salamanca) y algunos de los resultados obtenidos fueron los que se reflejan en la siguiente tabla:

Fecha de siembra 12-05-2003

Fecha de cosecha 07-10-2003

Parcela elemental: 14 m2

Resultados de nuevas variedades de girasol en la campaña 2003

Para ver la siguiente tabla seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

Fuente: I.T.A (Junta de Castilla y León)

    • COMPOSICIÓN DEL ACEITE A LA ENTRADA EN PLANTA:

El aceite bruto a la entrada de la planta tiene los siguientes valores fisicoquímicos:

Viscosidad a 37,8 ºC .................................33.31 cst - (156 segs).

Calor específico .........................................1.97 kJ/kg.K.

Densidad relativa a 25 ºC ..........................0.917 kg/m3.

Indice de refracción a 25ºC ........................1.473.

Indice de Yodo ..........................................133 (g I2/100 g aceite).

Indice de Saponificación ............................191 (mg KOH/g aceite).

Acidez como ácido oleico ........................... 1.5 grs/100.

Pérdida por calentamiento (a 105 ºC)..........0.20 grs/100.

Jabones(como oleato de sodio) ..................0.00 ppm.

Indice de peróxidos ...................................5.00 (meq O2/kg aceite).

Color Lovibond (cubeta 76,2 mm) ...............Amarillo 40 , Rojo 4.

Ceras ........................................................0.20 grs./100 ml.

Materia insoluble en éter etílico ..................0.10 %.

Materia insaponificable ...............................1.5 grs./100 grs.

Humedad ..................................................0.15 %.

Fósforo .....................................................100 ppm.

Hierro .......................................................5 ppm. Cobre .......................................................0.4 ppm. Plomo .......................................................0.1 ppm. Arsénico ....................................................0.1 ppm.

    • DEGRADACIÓN DEL ACEITE:

Las grasas y los aceites son susceptibles a diferentes reacciones de deterioro que reducen el valor nutritivo del alimento y, además, producen compuestos volátiles que imparten olores y sabores desagradables. Esto se debe a que el enlace éster es susceptible a la hidrólisis química o enzimática y a que los ácidos grasos insaturados son sensibles a reacciones de oxidación.

    • Oxidación:

Una de las principales causas de deterioro del aceite es una reacción llamada "enranciamiento autooxidativo".

La reacción se produce cuando el oxígeno del aire reacciona y se introduce en los dobles enlaces de los ácidos grasos generando compuestos que dan sabor y olor a rancio.

La oxidación de grasas y aceites puede producir sabores indeseables lo que causará que el alimento sea rechazado por los consumidores. Estos sabores y olores indeseables son el resultado de la formación de hidrocarbonos, cetonas, aldehídos, epóxidos y alcoholes. Tiene lugar con radicales libres y se distinguen tres fases: iniciación, propagación y finalización que se dan simultaneamente.

R–CH2–CH=CH–CH2–R + O2 ó R–CH2–CHO–CHO–CH2–R

Se ha demostrado que pequeñas cantidades de aire y por consiguiente de oxígeno, pueden originar rápidos procesos de oxidación en las moléculas de ácidos grasos insaturados. Esta reacción se acelera por la acción de la luz (rayos ultravioleta) y por aumento de la temperatura. Parece, sin mas, que el proceso de oxidación tiene acción progresiva y que es catalizada por la propia presencia de los hidroperóxidos.

El control de la reacción de oxidación se efectúa mediante la determinación del índice de peróxidos.

La reacción de oxidación no se detiene con la formación de los hidroperóxidos, sino que continuaría hasta la formación de aldehídos saturados del tipo:

CH3COH

Los ácidos grasos insaturados deben ser protegidos del oxígeno. Esto puede lograrse utilizando antioxidantes y/o por medio del empaque. Algunos de los antioxidantes comúnmente utilizados son el BHA y el BHT, los tocoferoles y el TBHQ, a los cuales frecuentemente se les agrega ácido cítrico o un derivado, tal como un agente quelante. Ningún antioxidante individual puede trabajar bien en todos los sistemas.

    • Hidrólisis:

Cuando se introduce agua a un aceite, las uniones de éster entre la estructura del glicerol de los triglicéridos y los ácidos grasos son hidrolizados produciendo diglicéridos, monoglicéridos y ácidos grasos libres. Los mono y diglicéridos son sustancias emulsivas, las cuales promueven las reacciones de hidrólisis. Como parte de la reacción, las moléculas de agua también son separadas y los grupos de hidroxilos y de hidrógeno resultantes se agregan al enlace que fue roto. La hidrólisis es muy común en la fritura sumergida donde el agua liberada por el alimento que se está cocinando actúa para iniciar la reacción. Las trazas de limpiadores cáusticos también pueden facilitar la hidrólisis.

    • Polimerización:

Calentar los aceites da como resultado una serie de reacciones en el aceite a granel. Los productos de degradación en el aceite reaccionan uno con otro formando una variedad de compuestos que incluyen tanto a los polímeros oxidativos como a los térmicos.

Se piensa que los polímeros son formados por la unión de los átomos de carbono a carbono o a través de puentes de oxígeno. Estas son entidades estables que no están sujetas a la destilación (escape en forma de vapor). Ellas se acumulan en el aceite y eventualmente empiezan a acumularse en las paredes de la freidora, formando un material parecido a la laca, de color marrón, que se puede observar en las freidoras sucias.

Los polímeros forman el mayor grupo individual de compuestos en el aceite que se está degradando y son considerados por muchos como el mejor indicador de la degradación del aceite. Los polímeros también contribuyen a la formación de espuma, aumento de viscosidad y oscurecimiento del aceite.

    • Pirólisis:

Uno de los compuestos que se forman cuando el aceite es recalentado o pirolizado es la acroleína, un picante irritante que puede hacer el ambiente de trabajo bastante incómodo. La acroleína se forma a partir de la glicerina, producto de la hidrólisis de los triglicéridos.

O=CH–CH=CH2 (acroleina)

  1. TECNOLOGÍA E INGENIERÍA DE PROCESO:
    1. INGENIERÍA DE PROCESO:
    2. A continuación se describirán brevemente los aspectos técnicos que caracterizarán el proceso productivo a desarrollar en la presente instalación.

    3. CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO:

Se ha decidido producir 1336 kg/h de margarina.

Los requerimientos de materia prima para el trabajo de la planta son:

    1. kg/h de aceite de girasol bruto.

217,6 kg/h de agua desmineralizada.

6,65 kg/h de sal refinada.

1,5 kg/h de aditivos liposolubles.

1,5 kg/h de aditivos hidrosolubles.

    1. PLAN DE PRODUCCIÓN:

Se diseña una línea de procesado en base a las siguientes consideraciones:

· Máximo aprovechamiento de la línea.

· Mínimo sobredimensionamiento de la maquinaria.

· Máxima continuidad y uniformidad en la elaboración.

· Cumplimiento de la "Ley de Prevención de Riesgos Laborales", de 8 de

Noviembre de 1.995 (BOE nº 269 de 10 de Noviembre de 1.995).

La producción será constante a lo largo de todo el año, almacenando aquella parte de la misma en los momentos en que la demanda disminuya.

La línea se diseña para funcionar durante todo el año, excepto, los días de fiesta y el mes de agosto, mes en que la industria permanecerá cerrada para su limpieza y revisión de maquinaria en profundidad. Se trabajará de lunes a viernes ininterrumpidamente en tres turnos de ocho horas cada uno en los siguiente horarios:

    • Mañana: de 7:00 a 15:00 horas.
    • Tarde: de 15:00 a 23:00 horas.
    • Noche: de 23:00 a 7:00 horas.

Las necesidades diarias de las materias primas necesarias para la elaboración de la margarina se recogen en la siguiente tabla:

MATERIA PRIMA

NECESIDAD

Aceite de girasol bruto

30.000 litros/dia

Sal refinada

159,5 kg/dia

Aditivos liposolubles

36 kg/dia

Aditivos hidrosolubles

36 kg/dia

Formato y frecuencia de recepción de las materias primas:

  • Aceite de girasol bruto: Recepción diaria en camión cisterna. Será descargado directamente en el tanque de recepción de aceite bruto.

  • Sal refinada: Se comprará en sacos de plástico con una capacidad de 10 kg, con unas medidas de 200 x 150 x 75 mm. No necesita condiciones especiales para su conservación, solamente un lugar fresco y seco, por lo que se almacenará en el almacén de materias primas. Se recibirá con una frecuencia de una vez cada dos semanas.

  • Aditivos liposolubles: Se comprarán en bidones de plástico de 10 litros y se recibirán una vez por semana.

  • Aditivos hidrosolubles: Se comprarán en bidones de plástico de 10 litros, exceptuando el sorbato potásico, que se recibirá en sacos de plástico de 10 kg. Se recibirán con una frecuencia de una vez por semana.

El agua desmineralizada se obtendrá de la red general de abastecimiento de agua potable después de que se le haya hecho pasar por las resinas intercambiadoras de iones para eliminar las sales disueltas que pueda contener.

Para el refinado del aceite bruto son necesarios unos reactivos químicos cuyas cantidades, frecuencia y forma de aprovisionamiento son las siguientes:

MATERIA

NECESIDAD

H3PO4 disolución al 50 %

0,274 kg/dia

NaOH disolución al 50 %

12,17 kg/dia

Na2CO3 sólido fino

5,36 kg/dia

  • El ácido fosfórico se recibirá dos veces al año en bidones de 50 litros.
  • La sosa se obtendrá cada dos meses en contenedores de 1000 litros
  • El carbonato sódico vendrá en sacos de 10 kg cada dos meses.

Hidrógeno:

El consumo de hidrógeno necesario para hidrogenar el aceite de girasol es de 1360 Nm3/dia y será transportado en camiones cisterna criogénicos todos los dias hasta su descarga en el depósito de nuestra planta y de ahí será aportado al proceso industrial.

Catalizador:

Las necesidades diarias de catalizador de niquel necesario para la hidrogenación del aceite de girasol son de 1,06 kilogramos y su aprovisionamiento será semestral en contenedores de 50 kg.

Está previsto producir 7.500 toneladas de margarina al año; equivalente al 15 por ciento de lo que produce la compañía Unilever en su planta de Leioa (Vizcaya) (51.000 toneladas al año).

    1. PROCESO PRODUCTIVO:

    2. Esquema de la línea de proceso:

       

      Proceso de elaboración de margarina

    3. TECNOLOGÍA DE PROCESO:

La tecnología de la elaboración de la margarina incluye las siguientes etapas:

  • Recepción y almacenado de los ingredientes y aditivos que componen la margarina.

  • Pesaje y dosificación de los ingredientes.

  • Refinado:

  • Desgomado, para la eliminación de sustancias gomosas.
  • Neutralización del aceite.
  • Re-refinado.
  • Lavado con agua.
  • Centrifugación.
  • Secado.

  • Decoloración, para eliminar los compuestos coloreados presentes en el aceite.
  • Desodorizado (retirada de los componentes volátiles que provocan mal olor).

  • Hidrogenación de los glicéridos y separación del catalizador de níquel mediante filtración.

  • Fabricación de la margarina:

  • Mezclado y homogeneización del aceite con el agua y los aditivos.
  • Enfriamiento-cristalización.
  • Envasado-Empaquetado.

  • Almacenado.

Para la fabricación de la margarina podemos elegir entre dos técnicas:

  • El procedimiento TAMBOUR-COMPLECTOR (semi-continuo): en él la cristalización se efectúa sobre unos tambores huecos, idénticos a los utilizados para la fabricación de jabón con escamas. Las escamas que caen a la tolva de almacenamiento son amasadas por una serie alterna de rejillas y cuchillos montados sobre un árbol que gira dentro de un cilindro hueco, efectuando así un número importante de cizalladuras.

  • El procedimiento VOTATOR en el que el conjunto de las operaciones se realizan en una sola etapa a través de un sistema de tubos enfriadores y cristalizadores. Estos tubos están constituidos por un cilindro rodeado de un espacio anular en el cual puede circular un líquido refrigerante; en el interior del cilindro gira un rotor equipado con cuchillos que pueden raspar la superficie interna del tubo enfriado exteriormente, por ejemplo, con amoniaco líquido. Se tiene pues, durante la circulación del producto, sucesivamente y también simultaneamente: la formación de la emulsión, la cristalización y la plastificación por amasado.

Nuestra planta utilizará el sistema VOTATOR por ser un procedimiento continuo y por reunir mayores condiciones de estabilidad para la materia grasa, ya que el oxígeno del aire no entra en contacto directo con ella, al contrario que en el procedimiento TAMBOUR-COMPLECTOR.

      1. RECEPCION Y ALMACENADO DE LOS INGREDIENTES:
      2. Los ingredientes líquidos se reciben en camiones cisterna y en bidones; por otro lado los ingredientes sólidos se reciben en sacos. El periodo de almacenamiento de estos ingredientes es muy corto para que su calidad no se vea alterada.

        A la hora de almacenar los ingredientes sólidos, el factor que más hemos de cuidar es la humedad, ya que un exceso podría disminuir la calidad de las materias primas provocando aglomeraciones de las partículas. Estos ingredientes sólidos se almacenan en los mismos envases en los que llegan a la planta.

      3. PESAJE Y DOSIFICACION DE LOS INGREDIENTES:
      4. Los ingredientes líquidos son dosificados desde los depósitos mediante bombas de desplazamiento positivo regulando el caudal que desplazan. La dosificación de estos ingredientes líquidos se hace por volumen, mientras que los ingredientes sólidos se dosifican por peso.

      5. REFINADO:

Los aceites no están constituidos solamente por glicéridos, sino que contienen siempre, en porcentajes mas o menos elevados, ácidos grasos en estado libre. Este porcentaje representa el grado de acidez de un aceite. De hecho, cuando se dice que un aceite contiene dos grados de acidez, quiere decir que tiene el 2 por 100 en peso de ácidos grasos libres.

Generalmente la acidez de un aceite se expresa en ácido oleico, dado que este ácido está siempre presente en todos los aceites y en cantidad, a veces, elevada.

La formación de ácidos grasos libres en un aceite se debe en general a fenómenos de fermentación. Ciertas enzimas, en determinadas condiciones de temperatura, desdoblan los glicéridos en glicerina y ácidos grasos; mientras la glicerina se descompone, los ácidos grasos libres quedan en solución en el aceite aumentando su grado de acidez.

Dado que una condición indispensable para que se produzca el fenómeno enzimático es la presencia de agua, uno de los sistemas más eficaces para evitar esto es el de eliminar tanto cuanto sea posible el agua que contiene la materia prima, de ahí la necesidad de realizar el almacenamiento de los aceites cuando éstos están carentes de agua.

El aumento de acidez ha de evitarse tanto cuanto sea posible porque los ácidos grasos libres son la causa de graves pérdidas de aceite neutro: primero porque los glicéridos que se desdoblan dan origen a ácidos grasos que deben ser eliminados en fase de neutralización; segundo porque durante la fase de neutralización un cierto porcentaje de aceite neutro se pierde en los productos de neutralización, sean en pastas jabonosas (soap-stocks), ácidos grasos destilados, insaponificables, etc.

La eliminación de los ácidos grasos libres presentes en el aceite es la fase más difícil y delicada del proceso de refinación de aceites, ya que en cada fase se pueden producir las pérdidas más altas de aceite neutro y se puede comprometer la calidad final del producto refinado.

La neutralización del aceite se efectúa saponificando los ácidos grasos libres con una solución de hidróxido sódico y separando, por centrifugación los jabones insolubles precipitados en el aceite, y que tienen un peso específico superior al del líquido en que se encuentran en suspensión.

La reacción que tiene lugar en esta etapa es la siguiente:



R - COOH + NaOH R - COONa + H2O

Esta es una reacción reversible y las condiciones de presión y temperatura son las que determinan la dirección de la misma. Trabajando a presión atmosférica y a temperatura media (60-80 ºC) la reacción es de izquierda a derecha (saponificación).

Tratándose, por tanto de una reacción fácilmente reversible, está fuertemente influenciada por muchos factores, entre los que predominan:

    • La pureza del aceite;
    • Temperatura;
    • Concentración de la solución alcalina;
    • Tiempo de saponificación.

En nuestro caso la neutralización se realizará de forma continua con ayuda de separadores centrífugos.

Este apartado de la instalación está formado por una serie de equipos de dosificación, mezcla y centrifugación, que permiten efectuar de un modo continuo y controlado las siguientes operaciones: A) desgomado; B) neutralización; C) re-refinación; D) lavado; E) centrifugado; F) decoloración; G) desodorización.

A) DESGOMADO:

Los mucílagos (polisacáridos capaces de absorber grandes cantidades de agua), se encuentran en el aceite vegetal en estado de solución y de emulsión estables. Para conseguir su eliminación es necesario insolubilizarlos para poder separarlos por centrifugación. Se produce la floculación añadiendo agua, ácidos minerales y orgánicos.

La operación de desgomado se efectúa a temperaturas de 65-75 ºC. Temperatura más alta o más baja no es conveniente porque a baja temperatura la viscosidad del aceite es demasiado elevada, mientras que a temperaturas superiores a 75 ºC el desgomado será incompleto por el aumento de la solubilidad de las gomas. Por esto es por lo que para esta fase conviene disponer de controladores automáticos de temperatura, tiempo de contacto, velocidad de mezcla y dosificación.

B) NEUTRALIZADO:

La eliminación de la acidez orgánica, presente en el aceite en estado de solución, se efectúa saponificando los ácidos orgánicos con hidróxido sódico. La separación se efectúa fácilmente porque los jabones resultantes son prácticamente insolubles en el aceite neutro en las condiciones en que normalmente se trabaja.

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FIG. 2. Esquema de neutralización de aceite bruto.

La cantidad de solución de NaOH a emplear viene dada por la fórmula:

donde:

Q = solución de NaOH en litros/hora;

Q1 = cantidad de aceite a tratar en litros/hora;

P = peso específico del aceite;

A = acidez del aceite en tanto por 100;

M = peso molecular de los ácidos grasos;

N = concentración de la solución de NaOH expresada como "normalidad".

Generalmente la acidez de un aceite se expresa con referencia al peso molecular del ácido oleico (282) en cuanto éste es el ácido orgánico presente en mayor cantidad en los aceites vegetales de mayor consumo.

Normalmente la cantidad estequiométrica de solución de NaOH no es suficiente para neutralizar toda la acidez orgánica presente en el aceite porque dicha solución se utiliza para extraer las gomas, sustancias colorantes y saponificación parcial de los glicéridos. En la práctica se agrega una cantidad mayor que la estequiométricamente calculada: esta cantidad viene a ser del 5 al 7 por 100. Por tanto, la fórmula base será:

Como se ha indicado durante la fase de neutralización se producen pérdidas que se deben fundamentalmente a:

    1. Neutralización de ácidos orgánicos presentes en el aceite;
    2. Saponificación de glicéridos neutros;
    3. Pérdidas de aceite neutro por fenómenos de emulsión;
    4. Saponificación de mucílagos, sustancias colorantes y otras impurezas.

Por lo que se refiere a la pérdida (a), ésta no se puede evitar, porque es la finalidad de la neutralización.

La pérdida (b) se puede reducir al mínimo procurando actuar con las siguientes precauciones:

    • dosificación muy precisa de la cantidad de solución de NaOH;
    • utilización de las concentraciones más idóneas;
    • trabajar a temperatura lo más baja posible.

Las pérdidas (c) y (d) se pueden eliminar, o reducir mucho, efectuando la operación de la neutralización sobre aceites perfectamente desgomados. Las pérdidas por neutralización se calculan por:

tanto por 100

en donde:

P = porcentaje de pérdida;

A = acidez del aceite expresada en tanto por 100;

B = porcentaje de ácidos grasos libres presentes en la pasta jabonosa (soapstock).

Esta fórmula simplificada presupone que el aceite ha sido neutralizado completamente. Si contuviese pequeños porcentajes de ácidos grasos libres, la fórmula sería:

tanto por 100

donde A1 será el porcentaje de ácidos grasos libres presentes en el aceite neutralizado.

En la práctica el mejor método para hallar las pérdidas de neutralización es el control de peso del aceite neutro, ya que la fórmula arriba indicada no tiene en cuenta el aceite neutro saponificado y otros factores.

Hoy es muy utilizada, para determinar las pérdidas de neutralización la llamada "pérdida de Wesson", que no es sino la acidez del aceite, expresada en porcentaje de ácido oleico presente en el aceite, más las impurezas (insolubles en éter de petróleo) en él halladas.

Pérdida Wesson = A + I = W %, en donde

A = porcentaje de ácidos grasos expresado como ácido oleico;

I = porcentaje de impurezas.

En base a estos porcentajes se calculan hoy los índices de pérdida de neutralización. Para cada tipo de aceite tendremos por lo tanto dos valores:

    • la acidez, expresada en porcentaje FFA o AGL (Free Fatty Acids o Acidos Grasos Libres);
    • la pérdida Wesson, %.

En general la pérdida de neutralización se mantiene normalmente entre los valores siguientes:

    • aceites hasta 4 grados (4 por 100 de acidez)

0,8 + 1,2 W %

    • aceites con acidez superior:

1,4 * W %

En las plantas de neutralización continua se utilizan soluciones de NaOH a diversas concentraciones, dependiendo de la acidez y de la calidad de los aceites.

El exceso de solución de NaOH, cuando está bien regulada, favorece la rotura de la emulsión entre el jabón y el aceite neutro con el consiguiente aumento de ácidos libres presentes en la pasta jabonosa. Un exceso demasiado fuerte puede, sin embargo, causar la saponificación de los glicéridos, especialmente si se usan soluciones alcalinas concentradas.

En la dosificación de las soluciones alcalinas se deben seguir los siguientes criterios:

    • incorporar un buen exceso de solución alcalina cuando se trabaja con soluciones de baja concentración;
    • limitar el exceso de solución alcalina cuando se utiliza soluciones de alta concentración.

También la temperatura tiene una gran importancia en la neutralización para conseguir un buen rendimiento. Normalmente esta temperatura se mantiene entre 65 y 85 ºC.

La figura 3 muestra el esquema de trabajo correspondiente a la neutralización continua. Los equipos utilizados en una neutralización continua son:

    • calentador, con regulación de temperatura;
    • mezclador, con agitador de velocidad variable;
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      separador centrífugo.

FIG. 3. Esquema de neutralización de aceite desgomado.

C) RE-REFINACIÓN DE ACEITES NEUTRALIZADOS:

El aceite proveniente de la sección de neutralización puede contener todavía pequeñas cantidades de ácidos grasos libres e impurezas varias (fosfátidos, mucílagos... etc.), que pueden ser eliminadas tratando este aceite con una solución diluida de hidróxido sódico o carbonato sódico.

La experiencia ha demostrado que este procedimiento de re-refinación es muy útil en los casos en que se trabaja aceites ricos en mucílagos y fosfátidos, y por tanto, sujetos a fenómenos de reversión, es decir, oxidaciones que se verifican en estos aceites después de la refinación, con graves consecuencias para su conservación

La finalidad de la re-refinación es la de eliminar de los aceites neutralizados las últimas trazas de ácidos grasos, fosfátidos... etc. Si esta operación se realiza convenientemente, se consiguen importantes ventajas, como son:

    • mejor conservación de los aceites refinados;
    • mayor facilidad de decoloración de los aceites neutros;
    • mayor facilidad de desodorización.

Los esquemas de trabajo son iguales a los correspondientes a la neutralización (véase la figura 3), con la diferencia que en lugar de utilizar soluciones de hidróxido sódico de media o alta concentración, se usan soluciones diluidas de hidróxido sódico y carbonato sódico. Este último tiene la función de precipitar los compuestos de magnesio y calcio con la consiguiente rotura de las emulsiones.

Normalmente, la cantidad de solución alcalina que se utiliza en la operación de re-refinación es del 2-3 por 100, efectuándose a temperatura de 80-90 ºC.

D) LAVADO DE ACEITES NEUTRALIZADOS:

Para obtener aceites libres de jabones y fosfátidos residuales después de las operaciones de desgomado, neutralización y re-refinación, se debe proceder a un enérgico lavado del aceite con agua caliente ya que los jabones son siempre parcialmente solubles en el aceite neutro. Tales residuos incrementarían la cantidad de tierra de blanqueo necesaria para el siguiente paso.

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FIG. 4. Esquema de lavado continuo de aceites neutros.

E) CENTRIFUGADO:

Aquí conseguimos separar las sustancias que han quedado insolubilizadas en el aceite debido a cada una de las etapas anteriores.

Para aumentar la velocidad de este proceso, utilizamos separadores centrífugos capaces de aumentar varias veces la aceleración de la gravedad. En las fases anteriores donde aparece una separación se usa el centrifugado.

F) DECOLORACIÓN:

El principal objetivo de la decoloración o blanqueo es eliminar las sustancias coloreadas haciendo pasar el aceite por tierras de diatomeas adsorbentes. Estos compuestos coloreados suelen ser compuestos que contienen oxígeno.

En términos operativos, el objetivo de eliminar los compuestos de oxígeno se alcanza mediante el ajuste de las prácticas de blanqueo para lograr un "grado cero de peróxido" en el aceite que sale de la prensa de blanqueo. El aceite blanqueado deberá protegerse de la oxidación subsecuente y deberá estar totalmente libre de cualquier tierra residual de blanqueo. La destrucción de los compuestos que contienen peróxido y oxígeno depende de la acción de los ácidos que se han agregado al aceite lavado con agua o que están presentes en la tierra ácida, o ambas cosas.

Una excepción al objetivo primario anterior ocurre cuando existe un problema con la clorofila o sus derivados. Ello genera un aceite verde con una estabilidad menor. El objetivo principal entonces varía a fin de eliminar esto último. Esto se lleva a cabo fácilmente mediante el incremento de la cantidad de tierra ácida, hasta llegar al grado de eliminar satisfactoriamente el color verde.

Mientras que la eliminación del color verde es relativamente fácil, su detección no lo es. La dificultad estriba en que los colores rojo y amarillo normales que están presentes en los aceites vegetales cubren el color verde, en especial cuando éste se encuentra presente a niveles bajos (2-3 ppm).

Cuando se ha eliminado los colores amarillo y rojo, mediante el proceso de refinado, el color verde se hace evidente, casi siempre más tarde, durante el proceso de desodorizado. Una vez detectado, la mejor opción es escanear periódicamente con un espectrofotómetro el aceite crudo que entra o el aceite crudo desgomado.

Si se hace del modo adecuado, el paso del blanqueo producirá un aceite con un mínimo de productos de oxidación y prácticamente libre de jabones y fosfátidos residuales.

F.1) SECADO DE LOS ACEITES ANTES DE LA DECOLORACIÓN:

Los aceites antes de someterse al proceso de decoloración deben estar libres de humedad, ya que el agua es enemiga de las sustancias decolorantes. Bastan pequeñísimas cantidades de agua en una sustancia grasa para reducir sensiblemente la acción decolorante de las tierras. La deshidratación de un aceite es una operación necesaria antes de efectuar la decoloración. Esta operación se realiza calentando la sustancia grasa a 70-80 ºC y produciendo vacío (50-70 mm Hg). En estas condiciones el agua se evapora y se condensa separadamente.

F.2) TIERRAS DECOLORANTES:

Son arcillas especiales activadas con procedimientos físicos y químicos, como:

    • disgregación en agua;
    • lavado con soluciones de ácido sulfúrico;
    • filtración;
    • secado;
    • molienda.

El poder decolorante de estas tierras depende esencialmente de la calidad de la materia prima. Normalmente el análisis químico de estas tierras proporciona escasa información sobre el poder decolorante que tendrán las tierras después de los tratamientos indicados; parece que un factor determinante es la forma microcristalina de las arcillas y las impurezas que contienen.

Las causas del poder adsorbente de estas tierras activadas no son bien conocidas; la tensión superficial, aumentada por la gran superficie que ofrecen, cumple un papel importante en la adsorción de los grupos cromóforos presentes en los aceites y grasas. De hecho, el tratamiento con solución acuosa de ácido sulfúrico de las tierras no tiene otra función que la de vaciar los capilares de éstas de sustancias extrañas, dejando una masa altamente porosa.

Este mecanismo químico-físico de la adsorción de las sustancias colorantes, debido a no haber encontrado una explicación clara, hace difícil el problema de la producción de las tierras. Hay algunas canteras de estas especiales arcillas que proporcionan tierra con diferente efecto decolorante, aún tratándose del mismo filón.

Normalmente las fábricas de tierras decolorantes usan mezclas de arcillas especiales para obtener productos de características bastante constantes.

Se ha dicho anteriormente que las tierras se someten a un tratamiento con ácidos minerales, y por tanto son siempre ácidas, y esto explica por qué se verifica un aumento de la acidez en los aceites y grasas después del tratamiento con estas sustancias. La acidez de estas tierras varía con el tipo: normalmente el aumento de acidez que se origina en un aceite después de la decoloración con tierras activadas es del orden del 0,1 por 100 y no se limita al aumento de acidez, sino que afecta a otras características (polimerización, oxidación, etc.).

F.3) FACTORES INFLUYENTES EN LA DECOLORACIÓN:

F.3.1) TEMPERATURA:

La temperatura tiene una notable influencia en la decoloración del aceite cuando está en contacto con una tierra decolorante. A bajas temperaturas el poder decolorante es muy limitado, al ir subiendo la temperatura va aumentando hasta llegar a un máximo, a partir del cual, el poder decolorante va disminuyendo al aumentar la temperatura.

Hay que precisar que no todos los aceites se comportan de la misma manera y se puede afirmar que cada sustancia grasa tiene su óptimo de temperatura a los efectos del proceso de decoloración. Por esta razón, en las plantas de refinación se realizan pruebas preliminares para encontrar dicho óptimo de temperatura.

F.3.2) TIEMPO:

También el tiempo de contacto sustancia grasa-tierra decolorante tiene su importancia a efectos de poder adsorbente de una tierra.

En este caso también existe un máximo para la acción decolorante correspondiente a un tiempo de contacto y a medida que este tiempo va aumentando, el rendimiento va disminuyendo lentamente.

F.3.3) PRESIÓN ABSOLUTA:

Al hablar de los productos decolorantes (tierras y carbones), se ha afirmado que el poder decolorante era debido, en su mayor parte, a la influencia que tenían estas sustancias en la tensión superficial por efecto de la gran superficie que ofrecen a las sustancias con las que están en contacto.

Esta gran superficie se debe a la formación de innumerables capilares, que en un ambiente atmosférico estarán saturados de aire. De esta consideración aparece claro el por qué de la necesidad de desairear estos productos para que puedan ejercer una acción óptima. En la industria, el sistema más simple para desairear una sustancia decolorante es el de bajar la presión absoluta en los equipos de decoloración a valores próximos a los 50-70 mm Hg con el fin de eliminar todo el aire presente.

G) DESODORIZACIÓN:

Aquí se destila por arrastre de vapor y a vacío, los compuestos volátiles y sustancias causantes del mal olor y del mal sabor. Estos compuestos pueden clasificarse en tres grupos:

    • Hidratos de carbono no saturados (ejemplo: escualeno).
    • Ácidos grasos de bajo peso molecular.
    • Aldehídos y cetonas.

En conjunto, estas sustancias se encuentran en cantidades muy pequeñas en los aceites, del orden de 0,001-0,01 por 100, pero bastan estas pequeñas cantidades para originar productos no comestibles.

Entre los ácidos grasos de bajo peso molecular dominan los ácidos grasos butírico y caproico. Estos ácidos están, en general, ya presentes en los aceites crudos, mientras el grupo de los aldehídos y cetonas se forman durante los procesos de la refinación.

Todas estas sustancias son sustancias inestables y casi siempre de bajo punto de ebullición. Los resultados de la investigación se refieren siempre a las condiciones fisico-químicas en las cuales se opera (temperatura, presión, tiempo) y, por tanto, los productos individualizados no son siempre los originarios. Todo esto se confirma en los cambios de sabores y olores que una sustancia grasa sufre durante las varias fases de la refinación.

Entre las características físicas comunes de todas estas sustancias están la gran diferencia de volatilidad entre ellas y los glicéridos. En esta propiedad se basa el proceso industrial de la desodorización.

La eliminación de las sustancias malolientes de una grasa se realiza por el procedimiento se la destilación y, por tanto estará influenciada por factores como la temperatura, presión y tiempo.

Para una mayor información, en la tabla 1 se recogen las temperaturas de ebullición de los ácidos palmítico, esteárico y oleico a diferentes presiones absolutas. De esta tabla se deduce que la temperatura de ebullición de los tres ácidos baja notablemente al disminuir la presión absoluta, y por tanto, si queremos destilar estos ácidos a la temperatura más baja posible debemos operar con presiones absolutas muy bajas.

Temperaturas de ebullición de los ácidos grasos en función de la presión.

Para ver la siguiente tabla seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

Tabla 1

Otro aspecto del proceso de destilación es precisamente el poder rebajar todavía más esta temperatura de ebullición inyectando en la masa de destilación un componente gaseoso inerte, como es el vapor de agua.

Si tomamos Los ácidos grasos y los calentamos hasta una temperatura próxima a su temperatura de ebullición no se produce destilación, pero si inyectamos en la masa de aceite el vapor de agua observamos una rápida destilación. El vapor de agua no ha hecho otra cosa que modificar la presión relativa de los ácidos grasos y consecuentemente rebajar su punto de ebullición.

Seguidamente se resumen las reglas que según Bailey conducen el proceso.

La cantidad de vapor a inyectar requerida para la desodorización es:

    • Directamente proporcional a la cantidad de aceite a tratar.
    • Directamente proporcional a la presión absoluta en el equipo de desodorización;
    • Directamente proporcional al logaritmo de la razón entre las concentraciones inicial y final de las sustancias odoríferas a eliminar.
    • Inversamente proporcional a la tensión del vapor de las sustancias odoríferas a una determinada temperatura y velocidad de vaporización.

Estas reglas nos indican inmediatamente cuáles son las mejores condiciones de trabajo en un aparato de destilación y consecuentemente de desodorización.

    1. Temperatura, lo más alta posible.
    2. Presión absoluta, lo más baja posible.
    3. Cantidad controlada de vapor inyectado.

Hasta ahora hemos hablado de destilación de ácidos grasos y no de sustancias malolientes. Veremos ahora cuales son los límites de los parámetros A-B-C en el caso de la desodorización de sustancias grasas.

A. Temperatura de desodorización:

La temperatura no se puede elevar demasiado porque de otro modo se corre el peligro de destilar, junto con las sustancias malolientes, parte de los glicéridos y se pueden originar procesos de polimerización.

B. Presión absoluta en los equipos de desodorización:

El límite está dado exclusivamente por el tipo de equipo utilizado. Cuanto más baja sea la presión, más baja podrá ser la temperatura de desodorización.

C. Cantidad de vapor inyectado:

La cantidad teórica debería ser un volumen de vapor de agua igual al volumen de los vapores de las sustancias odoríferas a evaporar. En la práctica, la cantidad de vapor inyectado para el stripping es superior, pudiendo llegar a valores de 4 a 1 o más, según el tipo de equipo. En las modernas instalaciones de desodorización continua, que trabajan con presiones absolutas bajas, 1 Torr, el límite de la cantidad de vapor inyectado viene dado por la posibilidad de mantener el régimen de presión, ya que 1 kg de vapor de agua a 1 Torr ocupa un volumen de 1680 m3.

El sistema de inyección de vapor en la masa de sustancia grasa a desodorizar tiene una importancia evidente.

En los equipos de desodorización nos encontramos en las siguientes condiciones: hay una fase líquida, que hay que llevar a una temperatura y volumen prácticamente constante y que debe ser puesta en contacto con un vapor que ocupa un volumen muy grande en relación con la fase líquida. Para obtener un contacto lo más intimo posible entre los dos componentes, el vapor debe distribuirse en el líquido lo más uniformemente posible y reciclar lo más rápidamente posible las partículas del líquido que están en contacto con él. En base a estos principios se han realizado un gran número de equipos utilizados para la desodorización.

Antes de describir estos equipos es útil volver sobre los parámetros principales que tienen influencia sobre el proceso y que son:

    1. Temperatura y presión de desodorización;
    2. Tiempo de desodorización;
    3. Cantidad y sistema de inyección de vapor;
    4. Materiales empleados para la construcción del desodorizador;

I. TEMPERATURA Y PRESIÓN DE DESODORIZACIÓN:

El aumento de la temperatura, acompañado de una disminución de la presión, facilita el proceso de destilación. En el caso específico de la desodorización de aceites y grasas puede reducirse al mínimo posible, pero el incremento de la temperatura está limitado, ya que se pueden producir los siguientes fenómenos:

    • Destilación de una parte de los glicéridos;
    • Fenómenos de polimerización;
    • Hidrólisis parcial de los glicéridos;

Los peligros de hidrólisis son más graves en los equipos de funcionamiento discontinuo, donde la presión absoluta es relativamente alta y donde la permanencia de la sustancia grasa es de varias horas. En general, la temperatura y presión de desodorización para el aceite de girasol en los sistemas continuos se mantienen dentro de los límites de 4-6 Torr y 215 ºC.

Si se trabaja en estas condiciones, las pérdidas en desodorización raramente superan el 0,2 por 100.

La utilización de baja presión protege el aceite caliente de oxidaciones atmosféricas, evita la hidrólisis del aceite por el vapor y reduce el consumo de vapor.

II. TIEMPO DE DESODORIZACIÓN:

También el factor tiempo tiene una gran importancia sobre el proceso de desodorización. Cuanto menor sea el tiempo de permanencia del aceite en el desodorizador mejor será su calidad final. Aunque este tiempo debe ser suficiente para la extracción total de los productos malolientes es, no obstante, necesario que la operación se realice lo más rápidamente posible.

Ya se ha indicado la influencia que tienen la temperatura, presión y cantidad de vapor de agua que se inyecta, sobre el tiempo de permanencia en el desodorizador. La experiencia ha demostrado que la desodorización continua debe, sin duda alguna, preferirse a la discontinua, ya que en las instalaciones continuas es posible reducir notablemente el tiempo de desodorización.

Un tiempo de desodorización prolongado presenta los siguientes inconvenientes:

    • Fenómenos de polimerización;
    • Sabor a "cocido" en los aceites;
    • Deterioro del color del aceite refinado;

Normalmente en las instalaciones discontinuas, los tiempos de desodorización van de un mínimo de cinco horas a un máximo de doce horas, mientras que en las continuas este tiempo es de dos a tres horas.

III. CANTIDAD DE VAPOR REQUERIDO Y SISTEMA DE INYECCIÓN:

Como se ha visto, la cantidad y distribución del vapor de agua en la masa de sustancia grasa sometida a desodorización deben ser estudiadas lo mejor posible dado que de esto depende, en gran parte, la acción desodorante.

En la tabla 2 se recogen algunos datos referentes a la desodorización de aceite de soja neutralizado y decolorado, efectuada variando las relaciones entre cantidades de vapor inyectado y de aceite, y trabajando en las mismas condiciones de temperatura y presión en un equipo discontinuo con una capacidad de carga de 5 toneladas.

Para ver la siguiente tabla seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

Tabla 2.

Como puede observarse en la tabla, las mejores condiciones de desodorización se consiguieron inyectando 125 kg/h de vapor. Cantidades superiores no aportaban ninguna ventaja.

Por lo que se refiere a la distribución de vapor en la masa del aceite en fase de desodorización, la figura 5 presenta algunas soluciones utilizadas en equipos de carga discontinua.

A B

FIG: 5. Sistemas de distribución directo: A) Distribución en estrella. B) Distribución en anillo.

La experiencia ha demostrado que la inyección de vapor no debe efectuarse en una capa de aceite demasiado profunda, ya que cuanto más profunda es la capa más alta será la presión absoluta y, en consecuencia, menor el volumen de vapor.

Experiencias realizadas en este sentido han demostrado que el vapor en el punto más bajo de una masa de aceite de 2 metros de altura, mantenida a una presión absoluta de 10 Torr, en el aparato, alcanza una presión de 150 Torr, y en estas condiciones de presión la acción desodorante era prácticamente nula. Para llegar a presiones de vapor de 20 Torr era necesario inyectar el vapor a un profundidad de 200 mm.

Todo ello demuestra que la acción desodorante se produce, prácticamente, en la superficie del aceite. Por consiguiente, los desodorizadores deberán tener capas de aceite lo más bajas posible, (200-250 mm), como sucede en las columnas de desodorización continua.

IV. MATERIALES UTILIZADOS EN LOS APARATOS DE DESODORIZACIÓN:

Se ha demostrado que la utilización de acero al carbono en los desodorizadores no es conveniente, ya que debido a las altas temperaturas con que trabajan actualmente estos equipos se originan pequeñas cantidades de jabones metálicos que hacen que los aceites refinados no estén perfectamente desodorizados y que sean inestables con el tiempo.

Los materiales más idóneos para la construcción de estos equipos son los aceros inoxidables AISI 304 y 316. Se puede afirmar que hoy en día no se utilizan desodorizadores en acero al carbono si se quiere obtener un buen aceite refinado.

      1. HIDROGENACIÓN:

La hidrogenación de las grasas y aceites comestibles se ha realizado en gran escala desde principios de siglo. El proceso se lleva a cabo en un sistema trifásico (gas hidrógeno, aceite líquido y catalizador sólido), a temperaturas que varían desde unos 120 °C hasta unos 220 °C como máximo en las etapas finales de reacción.

El catalizador consiste en pequeños cristales de níquel soportados por un óxido inorgánico, normalmente sílice o alúmina. Tras la reacción, se filtra el catalizador y se eliminan todas las trazas de níquel residual, hasta conseguir un nivel de 0,1 mg/kg o inferior.

El proceso de hidrogenación se inicia cargando el reactor de aceite y de catalizador, a continuación se genera una atmósfera inerte dentro del reactor por razones de seguridad y posteriormente se alimenta el hidrógeno de manera continua, facilitando que el reactor opere a presión constante, normalmente entre 1 y 10 atm (14,7 y 147 psi).

La circulación del hidrógeno en el interior del reactor se genera empleando agitadores de flujo axial y radial o mediante un agitador hueco que succiona gas de la parte superior del tanque y lo expulsan en la zona de líquido, operando en forma centrífuga; incluso algunas plantas emplean sistemas externos de circulación para el gas. Los tiempos de reacción están comprendidos entre 1 y 4 horas.

Para los aceites comestibles la temperatura se mantiene, aproximadamente, en 180 ºC, siendo el consumo de hidrógeno por unidad de I.Y. de:

(883,3 L STP H2)/(100 kg aceite)

La solubilidad del hidrógeno depende de la temperatura y de la presión, pero solo ligeramente de la naturaleza de los aceites que se someten a proceso.

S = (0,04704 + 0,000294*T)*P, (L STP)/(kg aceite)

Donde T se expresa en ºC y P en atm.

La evolución del calor va de 0,94 a 1,10 Kcal/(kg de aceite)(unidad disminuida de IY).

Para seguir la evolución de la reacción se hacen medidas del índice refracción, porque está directamente relacionado con el índice de yodo del aceite.

La hidrogenación consiste en una serie de reacciones consecutivas con una cinética de reacción de pseudo primer orden:

 

K1

 

K2

 

K3

 




18:3

18:2

18:1

18:0

Linolénico

Linoleico

Oleico

Esteárico

donde K3, K2 y K1 son las constantes de velocidad de reacción de los ácidos linolénico, linoleico y oleico respectivamente.

K1 = 0,367.

K2 = 0,159.

K3 = 0,013.

En la Figura 6 se han representado los porcentajes de estos ácidos grasos, presentes en el aceite de girasol, en función del tiempo.

El ácido linolénico no se ha representado porque en el aceite de girasol entra a formar parte a nivel de trazas y su influencia en la hidrogenación va a ser inapreciable.

Ácidos grasos %

Tiempo, minutos.

FIG: 6. Hidrogenación de los ácidos grasos del aceite.

En casi todas las hidrogenaciones, el ácido linolénico se transforma en compuestos menos saturados. Dependiendo de las condiciones de reacción, puede cambiar considerablemente el llamado Cociente de Selectividad (K2/K1) (SR); así, con catalizadores de níquel, varía de aproximadamente 10 a bajas temperaturas a 50 ó 100 a altas temperaturas. Un cociente de selectividad elevado supone que se forma relativamente poco ácido saturado, y que los ácidos grasos monoinsaturados son el principal producto de reacción.

Aparte de la reducción de la insaturación, durante la hidrogenación también se da una isomerización de los dobles enlaces: isomerización geométrica (cis-trans), y de posición. Los mecanismos de hidrogenación y de isomerización se relacionan estrechamente (Koritala y Dutton, 1973; Rozendaal, 1976).

Inicialmente se forma un intermedio mediohidrogenado, en el que la molécula adsorbida a la superficie del catalizador con un enlace sencillo puede rotar libremente. La adición de un segundo átomo de hidrógeno saturaría el enlace, mientras que la sustracción de un átomo de hidrógeno del estado intermedio mediohidrogenado de la superficie del níquel produce o bien la molécula original o bien un isómero de posición o geométrico. La hidrogenación de los ácidos grasos polienoicos se produce, al menos parcialmente, a través de isómeros conjugados (por ejemplo, c9, t11 o t10, c12), que son muy reactivos y por tanto se convierten rápidamente en ácidos monoenoicos en cis o en trans sin acumularse.

De la cantidad total de ácidos grasos en trans presentes en los aceites de grasas hidrogenados, la mayor parte son, con mucha diferencia, los monoenos en trans. Dada la importancia del papel de la hidrogenación en la producción de grasas plásticas, los ácidos grasos en trans se pueden encontrar en importantes cantidades en muchos productos. La cantidad de dienos cis, trans y trans, cis es mucho menor, y el nivel de dienos trans, trans raramente supera el 1 por ciento (Gottenbos, 1983).

El progreso de la reacción suele seguirse determinando los cambios experimentados en el índice de refracción.

La etapa de hidrogenación tiene dos objetivos básicos, que son:

    • La conversión de los aceites líquidos en grasas semisólidas o plásticas.
    • Aumentar la estabilidad del aceite frente a la oxidación.

En cuanto se haya alcanzado el grado de hidrogenación deseado (es decir, cuando el aceite llegue a un índice de yodo comprendido entre 72 y 78) se extrae el catalizador de níquel por filtración mediante filtros especiales provistos de placas calentadas, esto es así porque la temperatura de fusión del producto hidrogenado es siempre más alta que la temperatura ambiente.

Para esta operación son aconsejables los filtros prensa mantenidos en cámara caliente. Estos mismos filtros son adecuados para la filtración de grasas y ácidos grasos de alto punto de fusión.

4.5.4.1. FACTORES QUE AFECTAN A LA HIDROGENACIÓN:

FIG 7. Efecto de la presión sobre los ácidos grasos trans insaturados

En la figura 8 se puede observar como varía el índice de yodo con el tiempo, a medida que se va aumentando la cantidad de catalizador y/o la velocidad de agitación.


FIG 8: Velocidad de saturación en función de la agitación y la concentración de catalizador

FIG 9: Variación del SR en función de la temperatura, Presión y cantidad de catalizador.

 

FIG 11: Variación del SR en función de la Temperatura y la Presión.

4.5.4.2. SELECTIVIDAD:

Durante la hidrogenación, no solo se saturan algunos dobles enlaces, sino que también pueden redistribuirse y/o transformarse de su configuración cis habitual a la trans. Los isómeros producidos suelen denominarse isoácidos.

El esquema simplificado de las posibles reacciones que puede sufrir el ácido linolénico durante la hidrogenación puede ser el siguiente:


Isolinoleico Isooleico


Linolénico Estearico Linoleico Oleico

En la hidrogenación de las grasas y aceites naturales, la situación se complica aún más, dado que ya son una mezcla extremadamente compleja.

Por "selectividad", se entiende la mayor velocidad relativa de hidrogenación de los ácidos que más dobles enlaces contienen. Si se expresa en términos de cociente (cociente de selectividad), se logra una medida de la selectividad en términos más absolutos.

El término "cociente de selectividad" (SR) definido por Albright , es el cociente (velocidad de hidrogenación del ácido linoleico a ácido oleico)/(velocidad de hidrogenación del ácido oleico a ácido estearico).

Efectos de los parámetros del proceso en la selectividad y velocidad de hidrogenación.

Parámetros del proceso

SR

Ácidos trans

Velocidad

Temperatura elevada

Alto

Abundantes

Alta

Presión elevada

Bajo

Escasos

Alta

Concentración alta del catalizador

Alto

Abundantes

Alta

Agitación intensa

Bajo

Escasos

Alta

Fuente: "Química de los alimentos" Ed. Alhambra.

4.5.4.3. MECANISMO:

Se cree que el mecanismo implicado en la hidrogenación de los aceites consiste en la reacción entre el aceite líquido insaturado y el hidrógeno atómico adsorbido al catalizador metálico. Primero, se forma un complejo carbono-metal a ambos extremos del enlace olefínico (complejo a).

Este complejo intermedio puede reaccionar con un átomo de hidrógeno adsorbido al catalizador, para formar un estado inestable semihidrogenado (b) o (c) en el que la olefina se halla unida al catalizador por un único enlace y tiene, por tanto, libertad de rotación.

El compuesto semihidrogenado puede reaccionar ahora con otro átomo de hidrógeno y disociarse del catalizador, para dar el producto saturado (d) o perder un átomo, cediéndolo al catalizador de níquel para reconstruir el doble enlace.

El doble enlace neoformado puede serlo en la misma posición que tenía antes de la hidrogenación o dar lugar a un isómero posicional y/o geométrico del doble enlace original (e) y (f).

En general, hay datos que indican que el factor que determina la selectividad y la formación de isómeros es la concentración de hidrógeno adsorbido. Si el catalizador está saturado de hidrógeno, la mayor parte de los puntos activos contienen átomos de hidrógeno, por lo que es mayor la probabilidad de que se sitúen dos átomos en la posición apropiada para reaccionar con cualquier doble enlace que se aproxime. En tal circunstancia, la selectividad será baja, ya que tenderán a saturarse todos los dobles enlaces que se acerquen a los dos átomos de hidrógeno.

Por el contrario, si son pocos los átomos de hidrógeno adsorbidos por el catalizador, es más probable que sólo reaccione un átomo de hidrógeno con los dobles enlaces, produciendo la secuencia de semihidrogenación-deshidrogenación, con lo que será mayor la probabilidad de formación de isómeros.

Así pues, los parámetros del proceso de hidrogenación (presión de hidrógeno, intensidad de la agitación, temperatura, tipo y concentración del catalizador) influyen en la selectividad por su efecto en la fracción de centros activos del catalizador unidos al hidrógeno. El incremento de temperatura, por ejemplo, produce una aceleración de la reacción y, al retirar más deprisa hidrógeno del catalizador, incrementa la selectividad.

La capacidad de modificar el cociente de selectividad alterando las condiciones en que el proceso se efectúa permite controlar las propiedades del producto final. Por ejemplo, aumentando la selectividad de la hidrogenación, se reducirá el contenido en ácido linoleico, aumentará la estabilidad y disminuirá la formación de compuestos totalmente saturados, evitándose así una dureza excesiva. Por otro lado, cuanto más selectiva sea la hidrogenación, mayor será la formación de isómeros trans, preocupantes desde el punto de vista de la nutrición.

Para ver el siguiente gráfico seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

Esquema de la reacción de semihidrogenación-hidrogenación. El asterisco indica la unión con el metal.

4.5.4.4. HIDRÓGENO:

El Hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido. Es combustible y altamente inflamable. No es tóxico pero, pero puede producir asfixia por desplazamiento del aire (clasificado como asfixiante simple E en el TLV).
El Hidrógeno es un gas fuertemente reductor y debe evitarse su contacto con materias oxidantes.
Su expansión a temperatura ambiente produce el calentamiento del gas, al contrario que en los demás gases.
Su llama es de color azul muy pálido y prácticamente invisible.
Las principales fuentes de obtención industrial son:
El Hidrógeno se suministra en estado gaseoso a 200 atm. de presión en botellas, bloques de botellas y en plataformas de hasta 4500 Nm3 de capacidad.

Características técnicas:

Fórmula química : ................................... H2.
Peso molecular : ..................................... 2,016.
Temperatura ebullición (1,013 bar) : ........ -252,76 ºC.
Temperatura crítica : ............................... -239,86 ºC.
Presión crítica : ....................................... 13,1 bar.
Densidad gas (20 ºC, 1 atm) : ................. 0,0838 g/l.
Densidad líquido (-252,8 ºC) : ................. 0,0708 kg/l.
Peso específico (aire=1) : ........................ 0,0695.
Autoignición en aire : .............................. 571,2 ºC.
Solubilidad en agua (1,013 bar, 20ºC) : .... 0,00018.
Calor latente de vaporización : ................. 216 cal/g.
Rango Inflamabilidad en O2 : ................... 4,0-94,0 %.
Rango Inflamabilidad en aire : ................. 4,0-74,5 %.

4.5.4.5. PLANTAS DE HIDROGENACIÓN:

Como en todas las plantas catalíticas, el mayor inconveniente en el funcionamiento de la planta es el envenenamiento del catalizador, que se debe evitar en cuanto sea posible, especialmente en las plantas de hidrogenación de grasas y ácidos grasos, en donde el catalizador es a base de níquel, que es bastante costoso.

El envenenamiento y recuperación son factores esenciales para la economia del proceso. Por esta razón una planta de hidrogenación dispondrá de las siguientes secciones.

    • Dosificación del catalizador;
    • Hidrogenación;
    • Recuperación y reciclado del catalizador;

En el caso específico de la hidrogenación de aceites y grasas, las sustancias que pueden envenenar el catalizador son:

    • Jabones, fosfátidos y mucílagos;
    • Pigmentos;
    • Humedad;

Estas impurezas se pueden eliminar casi totalmente sometiendo las sustancias grasas a un pretratamiento a vacío con tierras decolorantes o diatomeas como hemos visto anteriormente.

Los equipos de hidrogenación deben responder a las siguientes exigencias:

    1. Seguridad de ejercicio;
    2. Control de la temperatura y presión de ejercicio;
    3. Asegurar el contacto más intimo posible entre el hidrógeno y la grasa;
    4. Hermeticidad absoluta;

1. Seguridad de ejercicio:

El hidrógeno es un gas altamente inflamable que forma mezclas explosivas con el oxígeno o el aire como lo demuestran los límites de explosión del hidrógeno-aire que, en porcentaje en volumen es 4,0 - 74,5. Para evitar esta situación de peligro, es necesario eliminar del equipo de hidrogenación el aire que pueda contener. Industrialmente se recurre a efectuar el vacío en el equipo antes de introducir el hidrógeno.

2. Control de la presión y temperatura:

Normalmente la hidrogenación se efectúa entre unos límites de temperatura de 100-250 ºC y, por tanto, el equipo debe disponer de los sistemas de calentamiento y enfriamiento adecuados. La reacción de hidrogenación es exotérmica, desprendiendo calor; por lo tanto, una vez iniciado el proceso debe controlarse la temperatura. Generalmente el sistema de calentamiento-enfriamiento consiste en serpentines por los que puede pasar vapor o agua fría indistintamente.

Solamente en el caso de no disponer de vapor a alta presión (30-40 kg/cm2) se instalan dos sistemas independientes, uno para el calentamiento y otro para la refrigeración. En nuestra instalación la regulación de la temperatura es automática.

Dado que también la presión cumple un papel importante en el proceso de hidrogenación, éste debe ser fácilmente regulable. Este control se hace regulando la presión de inyección del hidrógeno en el equipo.

3. Contacto entre el hidrógeno y la grasa:

Con el fin de adicionar el hidrógeno en el doble enlace existente en la molécula de un ácido graso, es necesario que el gas entre en íntimo contacto con el ácido en presencia de un adecuado catalizador que acelere el proceso. Esto se realiza, en los equipos de hidrogenación, mediante potentes agitadores que tienen por finalidad asegurar una efectiva dispersión del hidrógeno en el aceite.

Las plantas de hidrogenación pueden ser de funcionamiento discontinuo o continuo; el tipo primero, para plantas de pequeña capacidad o mediana capacidad, y el segundo, para las de gran capacidad.

4. Hermeticidad de los reactores de hidrogenación:

El hidrógeno es el gas más ligero, y por tanto tiende a escapar fácilmente de los recipientes en los que se conserva bajo presión. Por esta razón los equipos de hidrogenación deben tener particulares seguridades que eviten la fuga del gas, con la doble finalidad de evitar el peligro de explosión y pérdidas económicas. Estas seguridades se refieren en particular a las válvulas de las que va provisto el equipo y a los órganos móviles incluidos en el mismo.

Todos los autoclaves utilizados en el proceso de hidrogenación están provistos de bombas o agitadores con elementos giratorios. La solución más idónea es colocar estos elementos en la parte inferior, para que en el caso de producirse una pérdida a través de algún elemento mecánico giratorio, ésta sea de sustancia grasa, pero no de hidrógeno gas.

4.5.4.6. LOS CATALIZADORES Y SU RECUPERACIÓN:

Se ha indicado anteriormente que los catalizadores utilizados en el proceso de hidrogenación son por a base de níquel, y su recuperación es necesaria por su elevado coste. Hoy en dia la recuperación consiste en reciclar una parte del catalizador (20 por 100, aprox.) en la planta de hidrogenación. Los catalizadores utilizados en la industria de las grasas están constituidos por sales de níquel dispersas en una sustancia grasa.

En general estos catalizadores contienen un 50 por 100 de níquel y un 50 por 100 de materia grasa. Comercialmente se presentan diversos tipos de catalizadores adaptados a los productos a tratar; así hay catalizadores para aceites y grasas, catalizadores para ácidos grasos, etc.

Si la sustancia grasa está bien depurada el consumo de catalizador es pequeño, no pasando de 2 kilos por tonelada de producto hidrogenado.

4.5.4.7. EL COSTO DE LA HIDROGENACIÓN:

En la tabla 3 se indica un ejemplo de los consumos para la hidrogenación de 1 tonelada de materia grasa con un índice de yodo inicial de 50, obteniendo producto hidrogenado de índice de yodo de 30-20-10-1 respectivamente.

Estos datos se han tomado de una planta de hidrogenación constituida por un autoclave de 5000 kg de carga. A partir de estos datos se puede estudiar el costo de la hidrogenación. El consumo de hidrógeno se ha estimado en 0,9 Nm3 por tonelada de producto tratado y por unidad de índice de yodo.

Para ver la siguiente tabla seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

Tabla 3.

4.5.4.8. POSIBLES REACCIONES SECUNDARIAS DURANTE EL PROCESADO A ALTA TEMPERATURA:

Las temperaturas elevadas tienen efectos negativos en la composición del aceite. Ya en 1967-79, la Sociedad Alemana de Investigación sobre las Grasas (DGF) definió los límites superiores de las condiciones de desodorización [240 °C para 2 horas, 270 °C para 30 min (Fremdstoff-Kommission, 1973; Gemeinschaftsarbeiten, 1992)].

Un buen hábito de manipulación es el empleo de equipos de acero inoxidable; deaireación cuidadosa a < 100 °C antes de calentar a la temperatura final de arrastre y utilización de corrientes libres de oxígeno.

Los efectos de la temperatura (240-300 °C) y del tiempo (30-180 min.) afectan apreciablemente en la inter o intraesterificación (aumento en el contenido de ácidos grasos saturados en la posición 2 de los triacilglicéridos); también se forman cantidades importantes de ácidos grasos conjugados. La gama habitual de condiciones de operación requeridas para el refinado (270 °C para 30 min; 250 °C para 1 h; 240 °C para 2 h; 220 °C para 3 h) demuestran que todos los cambios inducidos por el tratamiento a altas temperaturas parecen ser aceptables.

Isomerización cis-trans.

Uno de los parámetros más sensibles que se utiliza para detectar los cambios químicos resultantes de unas condiciones de elaboración severas es la isomerización cis-trans, especialmente en el ácido linoleico.

El estudio más completo realizado sobre este tema ha sido el de Eder (1982), que investigó con varios aceites la formación de isómeros geométricos a escala de laboratorio, planta piloto, y de producción. A escala de laboratorio, con aceite de soja sin blanquear a 240 °C, la formación de los isómeros C18:3 (determinada por GLC) era insignificante (menos del 1 por ciento, incluso después de 5 h, frente al 3 por ciento a 260 °C). Fuerte efecto de la temperatura, especialmente entre 240 y 270 °C, confirman la tendencia general. Esto es, incluso en aceites altamente insaturados que contengan ácido linoleico, la formación de isómeros trans es lenta en las condiciones recomendadas para la desodorización/refinado químico industrial (por ejemplo, 250 °C como máximo).

En conclusión, en la gama de temperaturas de 240-250 °C, la cantidad de ácidos grasos trans que se forman a partir de los aceites insaturados es de alrededor del 1 por ciento por hora o menos. Este dato concuerda con los que se han considerado anteriormente (Rossel, Kochhar y Jawad, 1981; Jawad, Kochhar y Hudson, 1983b). Calentar los aceites al aire, en condiciones de fritura simulada, ha conducido a tipos similares de ácidos grasos isomerizados (Grandgirard, Sebedio y Fleury, 1984; Grandgirard y Juillard, 1987; Sebedio, Grandgirard y Provost, 1988).

No se ha descrito la formación de isómeros de posición (es decir, dobles enlaces desplazados a lo largo de la cadena de ácidos grasos) del ácido linoleico y linolénico en condiciones de desodorización/refinado físico.

Dimerización y polimerización

Los radicales libres tienden a combinarse entre ellos o con otros ácidos grasos,

formando compuestos lineales, más o menos largos y ramificados, o compuestos cíclicos, especialmente en el caso de que existan dobles enlaces.

Estos polímeros, al ser de mayor tamaño y peso molecular, tienden a aumentar la viscosidad del aceite, lo que favorece la formación de espuma y por lo tanto la oxidación.

Desde el punto de vista nutricional, parece ser que los polímeros de alto peso

molecular son indigeribles, por lo que tienen poca importancia respecto a la nutrición y salud, pero los compuestos más cortos sí que son absorbido por la pared intestinal, repercutiendo en la salud del consumidor.

El contenido en dímeros y polímeros de triacilglicéridos de los aceites y grasas debidamente refinados normalmente no supera el 1 por ciento en peso.

Strauss, Piater y Sterner (1982) realizaron estudios toxicológicos en ratones alimentados con concentrados (24 ó 96 por ciento) de dímeros (incluidos polímeros) de triacilglicéridos aislados a partir de aceite de soja que se había desodorizado a 220 °C durante 3,5 h y a 270 °C durante 1 h, y que contenía un 1,5 por ciento en peso de dímeros. Se vio que la toxicidad aguda era baja, con una DL50 de aproximadamente 18 g/kg de peso corporal.

La administración del concentrado de dímeros durante un período largo de tiempo (12 meses, 15 por ciento en peso del concentrado al 24 por ciento en la dieta) no reveló ninguna diferencia significativa con respecto al grupo de control. Se vio que la absorción de los dímeros de ácidos grasos era bajo.

Por lo tanto, la presencia de pequeñas cantidades de dímeros y polímeros en los aceites elaborados no parece presentar problemas fisiológicos.

Pérdidas físicas

Durante la desodorización se eliminan los compuestos volátiles del aceite mediante la combinación de altas temperaturas, bajas presiones y arrastre con un gas inerte (vapor).

El grado de eliminación depende de las propiedades físicas de los componentes (especialmente tensión de vapor) y de la temperatura y volumen de vapor que se hace pasar a través del aceite. Algunas pérdidas físicas son muy convenientes, tales como la eliminación de los malos olores, plaguicidas y compuestos aromáticos policíclicos, si existieran. Otras pérdidas de compuestos con valor nutritivo, como tocoferoles y esteroles, son potencialmente indeseables.

Se han dado datos cuantitativos sobre la composición de los destilados del desodorizador y la eliminación de varios tipos de contaminantes de los aceites durante la desodorización (Chaudry, Nelson y Perkins, 1978; Larsson, Eriksson y Cervenka, 1987; Sagredos, Sintra-Roy y Thomas, 1988; Gemeinschaftarbeiten, 1990). Durante la desodorización a alta temperatura o el refinado físico, especialmente, las concentraciones de plaguicidas organoclorados (lindano, DDT, etc.), si se hallan presentes en el aceite de blanqueo, se reducen a niveles muy bajos.

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) han constituido motivo de preocupación desde que se detectaron en algunos tipos de grasas y aceites sin refinar en los años sesenta.

Un ejemplo de esto lo constituye el aceite de coco obtenido de la copra secado con gases de humos sin purificar. Según el número de anillos aromáticos, los hidrocarburos aromáticos policíclicos se pueden clasificar como ligeros (3-4 anillos) o pesados (5 o más anillos).

Algunos de estos compuestos poseen propiedades carcinogénicas comprobadas, como el a -benzo-pireno. Los hidrocarburos policíclicos ligeros pueden eliminarse en el proceso de desodorización o refinado físico, mientras que los hidrocarburos aromáticos policíclicos pesados sólo pueden eliminarse por adsorción sobre carbón activo (Chaudry, Nelson y Perkins, 1978; Larsson, Eriksson y Cervenka, 1987). Este tratamiento, que puede combinarse con el tratamiento de blanqueo, es eficaz para reducir la concentración de compuestos aromáticos policíclicos a niveles aceptables.

Es inevitable que se produzcan algunas pérdidas por evaporación de tocoferoles y esteroles durante la desodorización y refinado físico a alta temperatura. Sin embargo, tienen pesos moleculares mayores y volatilidades inferiores a las de los ácidos grasos libres y a las de los hidrocarburos policíclicos aromáticos.

En consecuencia, si se eligen bien las condiciones de elaboración, las pérdidas de tocoferoles y esteroles no tienen por qué ser severas.

En algunos estudios en modelos se han empleado condiciones extremas para inducir efectos más drásticos. (Rossell, Kochhar y Jawad, 1981; Jawad, Kochhar y Hudson, 1984). Tras 2 h a 300 °C (un tratamiento drástico), los tocoferoles y esteroles desaparecían casi completamente, mientras que la reducción efectiva durante el refinado físico a 240 °C durante 120 min sólo es del 15-20 por ciento. Las pérdidas totales del refinado (incluido el pretratamiento) son de aproximadamente el 25-35 por ciento. Las pérdidas tienden a ser mayores en el refinado físico que en el alcalino debido a que son más elevadas las temperaturas de arrastre.

En condiciones extremas, puede darse cierto grado de isomerización del b -sitosterol, y cada tocoferol (a , b , y, d ) y esterol puede comportarse de diferente modo cuando se expone a altas temperaturas (Jawad, Kochhar y Hudson, 1984). Sin embargo, en condiciones más realistas estos fenómenos son menos importantes. La composición en tanto por ciento de las fracciones de tocoferol y esterol permanece prácticamente invariable durante la elaboración (Gemeinschaftarbeiten, 1990; Jung, Mood y Min, 1989).

En los aceites refinados, como el de girasol, semilla de algodón, y colza, un límite superior del 30-35 por ciento de las pérdidas de tocoferoles durante la elaboración completa seguiría satisfaciendo el criterio generalmente aceptado de equivalentes de a -tocoferol/ácido linoleico 0,6 mg/g (Jager, 1975).

      1. MEZCLADO Y HOMOGENEIZACIÓN:
      2. Aquí se mezcla el aceite hidrogenado con el agua correspondiente (16 % en peso), los agentes emulsificantes, las vitaminas y la sal necesaria para elaborar la margarina.

        Se dividen finamente los glóbulos de grasa en la mezcla con objeto de conseguir una suspensión permanente, evitando que la grasa se separe del resto de los componentes y ascienda hacia la superficie.

        La mayoría de los equipos utilizados en el proceso son de acero inoxidable ya que este metal combinado con los emulsificantes, favorecen la solubilización de los glóbulos grasos.

      3. ENFRIAMIENTO-CRISTALIZACIÓN:
      4. Esta etapa se realiza en un aparato continuo llamado "Votator" cuya eficiencia y productividad resultan del enfriamiento y movimiento continuo la emulsión grasa proporcionando una gran superficie de intercambio térmico para una pequeña cantidad de producto en un espacio limitado.

        Dentro del aparato existe un eje con cuchillas que gira dentro del tubo, la suspensión grasa pasa a través de la zona anular formada por el eje y el tubo de intercambio térmico.

        El enfriamiento se efectúa mediante la expansión de amoniaco que circula por el tubo intermedio. El conjunto se aísla para reducir al mínimo las pérdidas de energía y como protección para las personas. El exterior es de acero inoxidable para proteger el aislamiento.

        En la operación, las cuchillas del eje rotativo raspan continuamente la película del producto que se va formando en la superficie de intercambio térmico, con lo que se consigue aumentar este intercambio de calor además de agitar el producto generando una mezcla homogénea.

        A la salida de los tubos hay una placa perforada por la que sale el producto en forma de "cinta" preparada para ser enviada a la máquina de empaquetado.

        Sección de un cristalizador de superficie rascada (VOTATOR)

      5. ENVASADO-EMPAQUETADO:

Una vez que se ha transportado la margarina hasta la máquina de envasado, comienza esta etapa.

Las funciones del envase son:

- Protección higiénica y mecánica durante el almacenaje y transporte.

- Evitar desecaciones.

- Evitar olores.

Existen varios métodos para el transporte de margarina hasta la máquina de empaquetado, como por ejemplo:

    • La margarina es descargada en un silo con tornillo transportador en el

fondo. Dicho tornillo la enviará hasta la envasadora.

    • La margarina se bombea hasta la envasadora.

Se pueden combinar los métodos, pero se ha optado por transportarla hasta la máquina envasadora mediante un tornillo transportador, que realizará el transporte de una forma suave sin afectar al producto.

La margarina puede presentarse en distintos envases. Dependiendo del tipo de envase, se pueden utilizar distintos tipos de máquinas. Suelen ser automáticos y pueden acoplarse a diferentes tamaños. Los más comunes son : ¼ Kg, ½ Kg, 10

g y 15 g.

El material de envase en nuestro caso consistirá en tarrinas de plástico (polipropileno), de 250 gramos con una lámina de papel aluminio en su interior que separe la margarina de la tapa del envase; debe ser a prueba de grasas y opaca. También debe ser impermeable a sustancias aromáticas y a la humedad, porque de lo contrario la superficie de la margarina se secaría y las capas exteriores adquirirían un color más amarillo que el resto.

Se admite una tolerancia sobre el peso neto consignado en el envase, a la salida de la fábrica de ± 3 por 100 para envases de peso superior a cien gramos.

ROTULACIÓN:

Según el artículo 31 de la Reglamentación Tecnico-sanitaria para la elaboración, circulación y comercio de las comestibles, margarinas, minarinas y preparados grasos, publicada en el BOE del 1 de junio de 1981, en la etiqueta del envase de margarina deben figurar los siguientes conceptos, en tamaño de letra suficientemente legible y en español:

1. Marca registrada, nombre o razón social y domicilio.

2. Denominación del producto.

3. Relación cualitativa de ingredientes, enumerados de mayor a menor concentración.

4. Número de identificación de la industria en el Registro Sanitario.

5. Peso neto del producto.

6. El número de lote o identificación de la fabricación, que podrá expresarse en clave o código. Además, se indicará la fecha de duración mínima expresada con claridad en mes y año, además de la indicación "Consérvese en refrigeración".

7. Podrá utilizarse la palabra «vegetal» porque el componente graso es exclusivamente de este origen.

8. Deberá especificarse el tipo y cantidad de las vitaminas añadidas.

Después del envasado, las tarrinas se meten en cajas de cartón, en las que cabrán 24 tarrinas. A continuación se paletizan y se almacenan en la cámara de refrigeración para su conservación y en espera de ser transportadas hasta el cliente.

Dimensiones de las tarrinas en centímetros:

Dimensiones, en centímetros, de la caja de 24 tarrinas:

Distribución de las cajas en el europalet:

      1. ALMACENADO FRIGORÍFICO:

La margarina se almacenarán en una cámara frigorífica a 4 ºC hasta su posterior distribución. Para mantener la calidad de la margarina es muy importante que la temperatura de la cámara se mantenga constante. La margarina puede permanecer en la cámara durante varios meses, pero intentaremos que su periodo de almacenamiento no sea superior a 4 o 5 días.

Para que la margarina conserve el frío, las cajas se almacenan apiladas muy estrechamente.

    1. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE MARGARINA:
    2. Los equipos utilizados para la elaboración de margarina son muy variados. En la siguiente tabla encontramos un listado de los equipos que hemos seleccionado.

      Para ver la siguiente tabla seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

      1. CAMBIADORES DE CALOR
      2. Tienen la finalidad de regular la temperatura del aceite en las diferentes fases del proceso y pueden ser de diversos tipos, principalmente de placas y de haz tubular.

        Los primeros están constituidos por una serie de placas, con estampado especial, montadas una tras otra. Entre los espacios vacíos que deja libres el estampado pasa el fluido frio y el caliente permitiendo así un buen intercambio termico.

      3. MEZCLADORES

Estos mezcladores son máquinas muy simples que tienen la finalidad de crear un íntimo contacto entre el aceite y los diversos reactivos. Dado que el sistema de trabajo es simple, diremos solamente que deben responder a las aiguientes exigencias:

  • Poner en íntimo contacto el aceite y los reactivos sin formar emulsiones de difícil rotura;
  • Mantener el contacto por un tiempo determinado, generalmente de 10 a 25 minutos.
  • Disponer de un sistema de agitación fácilmente regulable.

      1. SEPARADORES CENTRÍFUGOS
      2. Las centrífugas están formados por platos cónicos multiples que giran entorno a 6000 r.p.m.

        La mezcla de los líquidos no miscibles entra por el tubo central y desciende hasta la parte mas baja del primer disco, colocado en el fondo.

        Los dos líquidos se separan, por la acción de la fuerza centrífuga se separan por la acción de la fuerza centrífuga, al pasar a través de las perforaciones del disco.

        El componente mas pesado desciende por la cara superior del disco, mientras que el mas ligero asciende a lo largo de la cara, como puede observarse en la figura.

        El líquido mas pesado asciende a lo largo de la pared de la centrífuga y sale por su parte superior. El líquido mas ligero, a su vez, pasa por perforaciones colocadas en la parte superior de los discos y sale de la cámara de la centrífuga.

        En los modernos separadores centrífugos tanto la alimentación de la suspensión como la descarga de los productos separados se efectúan bajo presión. En otros términos, toda la zona de separación, discos y tambor, trabajan a presión mas alta que la atmosférica. En estas condiciones se tiene la gran ventaja, en el caso concreto de los aceites y grasas, de evitar el contacto de la sustancia con el oxígeno del aire y al mismo tiempo se eliminan los peligros de formación de espumas en los discos, cosa que se produce facilmente en las centrifugas con alimentación a boca abierta.

      3. TORRE DE SECADO
      4. Es una torre con un sistema de placas que hace caer el aceite hasta el fondo del equipo bajo la forma de una película de líquido para que junto a la alta temperatura y el vacío provocado, el agua se evapore de forma rápida.

        La Figura 12 representa una columna desecadora continua.

        El funcionamiento del equipo de secado continuo es muy simple:

        La sustancia grasa a secar entra en el calentador A, donde llega a 70-80 ºC y pasa al deshidratador B, donde hay una presión absoluta de 50-70 mm Hg creada por el condensador barométrico C y la bomba de vacío D. En estas condiciones de temperatura y vacío, el agua se evapora rápidamente. La bomba E, extrae continuamente la sustancia grasa: una válvula de flotador garantiza un nivel constante en el interior del equipo.

        FIG: 12. Columna desecadora.

      5. CONDENSADOR BAROMÉTRICO
      6. Para la condensación de los vapores y gases provinientes de las torres de secado, reactores de blanqueo y torres desodorizadoras, se utilizan condensadores barométricos, llamados así porque se colocan a una altura no inferior a la correspondiente a la presión atmosférica expresada en m.c.a., es decir, 10,30 m.

        Normalmente se instalan a una cota de 11 metros.

        La Figura 13 representa un esquema de uno de estos condensadores.

        Por "A" entran los vapores, que van ascendiendo a medida que se van enfriando y condensando por el contacto con el agua fría que entra por "C" y que cae por los platos. El conducto "B" está conectado con la bomba de vacío y es por donde salen los gases incondensables.

        Las salidas "D" y "E" permiten evacuar el agua de refrigeración junto son los productos condensables, además de servir como un "sellado" para mantener el vacío en el interior del condensador barométrico.

        FIG: 13. Condensador barométrico.

      7. REACTOR DE BLANQUEO
      8. Consta de un cilindro horizontal con un eje giratorio, que lo atraviesa de uno a otro extremo, dotado de paletas para provocar agitación. También dispone de una camisa externa calentada con vapor, para mantener la temperatura adecuada en la decoloración

      9. FILTROS-PRENSA
      10. Son unos separadores de líquidos y sólidos a través de filtración por presión. Utilizan un método simple y confiable para lograr una alta compactación. Son capaces de comprimir y deshidratar sólidos hasta obtener del 25% al 60% en peso de los lodos compactados. Tienen una capacidad que va desde 0,015 a 8,5 metros cúbicos. Se fabrican en acero inoxidable para nuestro caso concreto. Las placas filtrantes desmontables están hechas de polipropileno, y las mallas pueden ser de tipo selladas, no selladas o membranas de alta resistencia. Cuentan con un sistema hidraúlico-neumático que puede ser automático o semiatomático. También pueden ser calentados con vapor para filtrar productos con altos puntos de fusión.

      11. TORRE DESODORIZADORA
      12. Está formada por un cilindro envolvente vertical en cuyo interior están montados una serie de platos colocados en cascada unos sobre otros. En el centro de la columna un colector recoge los vapores de destilación que se desprenden de los platos. Cada plato tiene una serie de placas desviadoras que tienen por finalidad hacer recorrer un largo recorrido al producto a desodorizar.

        Todos los platos, excepto el último, están equipados con serpentines de vapor indirecto a alta presión (40 bar), inyectores de vapor directo u tubos de rebose.

        El plato mas bajo no dispone de serpentín ni de inyector de vapor, estando provisto solamente de un conjunto de intercambiadores donde se efectúa un intercambio de calor entre el aceite desodorizado saliente y el aceite entrante.

        El esquema de esta torre y su funcionamiento pueden verse en el plano número 5 de la sección del mismo nombre de este proyecto.

      13. SEPARADORES DE NIEBLAS
      14. En las instalaciones desodorizadoras se trabaja a presiones absolutas muy bajas (4-6 mm Hg).

        A estas presiones el volumen del vapor inyectado alcanza valores muy elevados y por consiguiente la velocidad de paso en los colectores es alta.

        A causa de esta velocidad es fácil que este vapor arrastre gotitas de aceite que deben ser recuperadas. Esta recuperación se efectúa con los seeparadores de nieblas.

        En muchas plantas se conectan varios separadores en serie con el fin de alcanzar una perfecta separación de los productos recuperables, que son siempre ricos en tocoferoles muy requeridos en la industria farmaceutica.

        La Figura 13 muestra la sección de uno de estos aparatos, donde "A" es la entrada de vapor, "B" es la salida de vapor, "C" es la salida de condensado y "D" es el relleno, que pueden ser anillos Raschig, por ejemplo.

        FIG: 13. Separador de nieblas.

      15. TERMOCOMPRESOR
      16. Para conseguir las presiones absolutas de unos pocos milímetros de mercurio necesarias en la desodorización, y para evacuar el elevado volumen de vapor se hace necesario el uso del termocompresor.

        Este aparato es una bomba de presión que aprovecha la energía cinética desarrollada por el vapor al pasar de una presión alta a otra más baja.

        FIG: 14. Termocompresor.

        A: Entrada de vapor de alta presión.

        B: Entrada de gases del desodorizado.

        C: Salida de gases y vapor.

        El vapor suministrado debe ser siempre seco, porque la presencia d agua en el vapor causa torbellinos en el difusor, con los consecuentes inconvenientes sobre el régimen de aspiración y, por tanto, sobre la presión en los aparatos. Por otra parte el agua condensada puede originar una corrosión rápida en el difusor y en el eyector. Se deben observar los filtros que se colocan antes de las toberas para estar seguros de su eficacia. Una obstrucción en estos filtros puede indicar una presión que no se obtiene en el eyector.

        Para el control de este equipo de alto vacío es muy útil instalar aparatos de medida antes y después de cada sección (termocomresor, eyector). Controlando estas presiones es fácil determinar su correcto funcionamiento.

      17. ALIMENTADOR DE PARTÍCULAS SÓLIDAS
      18. Es una máquina construida en acero inoxidable cuya función consiste en dosificar los ingredientes en polvo a la vez que facilita su incorporación a los tanques de mezcla. Está provisto de un tornillo sinfín que gira impulsado por un motor eléctrico y su velocidad puede ser regulada con un variador de frecuencia.

      19. TORRE DE HIDROGENACIÓN
      20. Es el punto clave donde se eleva el punto de fusión del aceite a base de la saturación de sus dobles enlaces y consecuente disminución del indice de yodo.

        Aquí se ponen en contacto las tres fases que intervienen en la reacción: aceite (líquido), hidrógeno (gas) y catalizador (sólido).

        Es un cilindro vertical con agitación interna y un intercambiador de calor de tipo serpentín para calentamiento o enfriamiento, según vaya transcurriendo la reación y conseguir asi una temperatura constante.

      21. VOTATOR
      22. Están formados por un bastidor de acero inoxidable y un cilindro de congelación concéntrico, en cuyo interior hay un agitador con cuchillas. Lleva incorporados una entrada y una salida para el amoniaco (refrigerante) y un motor que mueve el agitador central, lo que permite que entre la suspensión agua-aceite y salga la margarina.

      23. UNIDAD REFRIGERADORA
      24. Es uno equipo frigorífico cuya función es la de producir frío (necesario para la cámara de conservación de margarina y para el Votator).

      25. BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
      26. Totalmente construida en acero inoxidable AISI 216, está provista de un tornillo helicoidal que consigue el movimiento de un eje que va conectado a un motor. Tiene un variador de velocidad del eje que permite variar el caudal transferido.

      27. ENVASADORA
      28. Su función es la del llenado de los envases. Construida en un fuerte y ligero bastidor con todas las partes expuestas de acero inoxidable. Todo el equipo de llenado está diseñado siguiendo los más altos requisitos higiénicos. Los movimientos principales son mecánicamente sincronizados, mientras que los movimientos secundarios son neumáticos. El sistema de control incluye un microprocesador.

      29. CINTA TRANSPORTADORA

Transporta los envases de margarina desde la envasadora hasta la sala de conservación. Las patas y la estructura están fabricadas en acero inoxidable y consta de un motor eléctrico que hace posible el movimiento de la cinta.

CONTROL DE CALIDAD

1. INTRODUCCIÓN:

Las empresas agroalimentarias están fuertemente influenciadas por el marketing, y pretenden, cada vez más, satisfacer al consumidor por encima de cualquier otro objetivo, para lo cual llevan a cabo un adecuado manejo de sus variables comerciales o de marketing. La calidad constituye una más de estas variables comerciales, siendo cada vez más demandada, junto con un bajo precio, a tales empresas. Esto requiere la implantación de un sistema de calidad que pueda garantizar ambos requerimientos.

En la actualidad, por tanto, la calidad constituye el factor clave de la gran mayoría de las empresas agroalimentarias con éxito comercial, donde se está erigiendo como el máximo responsable de los niveles de ventas y beneficios, aunque para las pequeñas y medianas empresas está ya dejando de ser un argumento de competitividad para convertirse en un factor de supervivencia en el mercado.

El concepto de calidad es muy intuitivo aparentemente, pero resulta en la práctica difícil de acotar con una definición. Según las Normas Industriales Japonesas, la calidad de un producto es "la totalidad de las características o rendimientos propios que son objeto de evaluación para determinar si un producto o servicio satisface o no las finalidades de su uso".

Esta definición es básicamente la mantenida también por la Sociedad Americana para el Control de Calidad, para quien la calidad es "la totalidad de funciones o características de un producto o servicio dirigidas a su capacidad para satisfacer las necesidades de un cierto usuario".

Otra definición coincidente con las anteriores es la que aparece reflejada en la Norma Internacional ISO 8401-1986, para quien la calidad es "el conjunto de propiedades y características de un producto o servicio que le confieren aptitud para satisfacer unas necesidades expresadas o implícitas".

Atendiendo a estas definiciones del concepto de calidad, se puede decir que la calidad se orienta en la actualidad hacia el consumidor, de modo que un producto de calidad es aquel que, a un menor coste, cubre mejor las necesidades y expectativas del consumidor. Por lo tanto, el objetivo principal de la empresa será identificar y definir qué es lo que los consumidores entienden por un producto de calidad. Conseguido este primer objetivo, es necesario establecer un sistema que permita garantizar que la empresa pueda proporcionar de forma continuada productos con dicha calidad.

Según Pagola (1994), la calidad de una empresa puede conseguirse mediante diferentes planteamientos:

    • Control de calidad, basado en la inspección de los productos finales.

    • Aseguramiento de la calidad, basado en la prevención.

    • Calidad total, principio de cero defectos.

Lo ideal es tender a la calidad total, pero esto requiere una evolución que pase por los anteriores estados. Una vez implantado el sistema de aseguramiento de calidad, la empresa puede plantearse la obtención de la certificación de empresa concedida por AENOR.

Por tanto, la calidad en una empresa es una evolución continua en busca de la mejora desde el control de calidad hasta la certificación y, aún más, hasta la calidad total. En su obtención son claves la implicación de la totalidad del equipo humano que compone la empresa y una fluida comunicación con el consumidor para mantenerse en todo momento próximo a sus preferencias.

2. FACTORES QUE AFECTAN A LA CALIDAD:

Las buenas prácticas higiénicas están basadas en la Directiva 93/43/CEE del Consejo, de 14 de junio, relativa a la Higiene de los Productos Alimenticios. y se encuentran vinculadas a los siguientes elementos:

- Hábitos higiénicos de los manipuladores.

- Requisitos y mantenimiento de instalaciones, equipos y utensilios.

- Transporte de productos alimenticios.

- Buenas prácticas de fabricación.

- Formación del personal.

2.1. HÁBITOS HIGIÉNICOS DE LOS MANIPULADORES:

El personal que trabaja en la industria alimentaria y que manipula materias primas y alimentos debe tomar conciencia de la importancia y repercusión social que tiene el correcto desempeño de su labor, así como de su influencia en la calidad sanitaria y comercial del producto final. Pueden suponer un riesgo de transmisión de microorganismos patógenos a los alimentos y, por tanto, de producir infecciones e intoxicaciones en los consumidores.

La contaminación debida a los manipuladores puede reducirse al mínimo con una buena higiene personal. Algunos procedimientos son:

    • Lavado cuidadoso de las manos y posterior secado con aire caliente tras la utilización de los servicios y antes de empezar a trabajar. Durante la manipulación deberán lavarse las manos tantas veces como sea necesario y después de todo tipo de interrupción.

    • Las uñas deben llevarse limpias, sin esmaltes y cortas, puesto que debajo de ellas se albergan con gran facilidad todo tipo de microorganismos.

    • Se debe comunicar de forma inmediata cualquier patología o enfermedad infectocontagiosa que se sufra y que pueda representar un riesgo de transmisión de agentes patógenos a los alimentos.

    • Cuando hay lesiones cutáneas ya reconocidas por el médico, éste deberá certificar la adecuación del empleado y, en caso de permanencia en la cadena, la herida deberá aislarse por completo, protegiéndola con una cubierta impermeable, preferiblemente de color vivo para facilitar su hallazgo en caso de pérdida.

    • Si se permite fumar, debe limitarse a zonas especiales, nunca en las zonas de elaboración, recepción ni expedición.

    • En las zonas de elaboración, recepción y expedición estará prohibido tomar caramelos y masticar chicle, ya que aumenta el riesgo de contaminación.

    • La ropa de trabajo debe ser distinta de la de calle, limpia y preferentemente de colores claros. No debe estar confeccionada con material absorbente, que puede acumular microorganismos y residuos de alimentos.
    • El pelo y la barba deben protegerse con mallas y redecillas, para evitar contaminación por pelos.
    • Los manipuladores y personal en contacto con los alimentos no deben usar joyas, pendientes, relojes, gemelos, laca de uñas, etc.
    • Higiene personal en las instalaciones sanitarias y en los aseos convenientemente ubicados.
    1. REQUISITOS Y MANTENIMIENTO DE LAS INSTALACIONES,

EQUIPOS Y UTENSILIOS:

Todas las instalaciones y equipos que entren en contacto con los productos alimenticios han de mantenerse en buen estado de conservación y se deben limpiar y desinfectar de acuerdo con el programa correspondiente.

Los lavabos para la limpieza de las manos deberán estar debidamente localizados y en número suficiente, así como los inodoros de cisterna, que deberán estar conectados a un sistema de desagüe adecuado para los objetivos previstos y en cuya construcción y diseño deberá haberse evitado cualquier riesgo de contaminación de los productos alimenticios. Los inodoros no deberán comunicar directamente con los locales en los que se manipulen alimentos.

Las estructuras de apoyo tales como mesas, carros, etc. se conservarán en perfecto estado y se inspeccionarán y limpiarán periódicamente. Las superficies de tales estructuras se mantendrán en todo momento limpias, cuidando especialmente aquellas que se encuentran en contacto directo con los alimentos.

Las superficies de las paredes se conservarán en buen estado y serán fáciles de limpiar y desinfectar. Los techos, falsos techos y demás instalaciones suspendidas estarán diseñados, construidos y acabados de forma que impidan la acumulación de suciedad y reduzcan la condensación.

Las ventanas y demás huecos practicables deberán tener una construcción tal que impida la acumulación de suciedad. Si al abrir las ventanas se favorece la contaminación, éstas permanecerán cerradas durante la producción.

2.3. TRANSPORTE DE LOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS:

Se utilizarán vehículos que se encuentren en condiciones adecuadas de limpieza y mantenimiento con el fin de proteger a los alimentos de la contaminación. El transporte de los alimentos será exclusivo si, en caso contrario se puede producir contaminación de los mismos.

2.4. BUENAS PRÁCTICAS DE FABRICACIÓN:

Los puntos en los que el control ha de ser mayor de cara a la obtención de la máxima calidad son: las materias primas, la preparación y fabricación del producto, el producto final obtenido y las operaciones finales tales como el envasado o la distribución.

Materias primas

Personal del Departamento de Calidad participará en la selección y valoración de los proveedores apropiados.

Para cada lote de material a adquirir se obtendrá y analizará una muestra; de cada una de ellas se evaluará la calidad y la idoneidad y se comprobará que el material cumple las especificaciones y corresponde a lo esperado de él.

Donde las circunstancias lo permitan se comprobará que el proveedor posee un sistema adecuado de control de calidad, pero, en cualquier caso, los envíos deben ser inspeccionados y, si el tiempo lo permite, tomar una muestra y realizar un análisis antes de que el material sea descargado o trasvasado. Cuando las materias primas estén ya descargadas o en depósito, se realizará un muestreo más amplio y un análisis más completo.

Cada partida será claramente identificada con el fin de relacionarla con las muestras tomadas para el análisis y con los documentos aportados por el proveedor.

El técnico de laboratorio y el encargado del almacén realizarán un examen completo de las existencias, asegurando la calidad de las mismas y, en el caso de que las materias primas no cuenten con la calidad exigida, se devolverán las partidas inadecuadas y se tomarán las medidas oportunas para asegurar la continuidad de la producción del alimento con la calidad deseada.

Procesado

Para asegurar la elaboración satisfactoria del producto se efectuarán pruebas, y éstas se realizarán lo más cerca posible de la línea de procesado, ya que, de esta manera, la aplicación de la información se hará con la mayor brevedad.

El producto elaborado se someterá a comprobaciones adicionales para confirmar que los controles durante el proceso han asegurado la obtención de un producto satisfactorio. Se comprobarán parámetros tales como: color, aspecto, sabor, humedad, etc.

Envasado y etiquetado

Aunque los materiales de envasado tienen la consideración de materias primas, el tema del envasado es amplio y complejo en el contexto del control de calidad.

En el caso de la margarina, el envase, además de cumplir su función de contenedor del producto, también sirve de información promocional, proporcionando una apariencia atractiva que ayuda a la venta del producto.

El material de envasado, además de cumplir las anteriores funciones, debe interaccionar satisfactoriamente con el equipo de producción, tanto mecánico como humano, de acuerdo con el coste real y sin causar una excesiva pérdida de tiempo, dar origen a residuos o afectar a la integridad final del producto.

Es importante el establecimiento de las especificaciones del material de envasado y el cumplimiento de las mismas en su recepción.

Ya envasado el producto también se tomarán muestras para comprobar que el pesado se haya realizado de acuerdo con los límites permitidos y que el producto en su conjunto cumple las normas que la industria desea. Es más difícil tomar muestras representativas del producto ya envasado, pero estas muestras son importantes ya que representan la forma en la que el consumidor lo adquirirá y utilizará. La fama del productor dependerá de la calidad que tenga el producto en esta fase.

El envase ha de mantener el producto con la calidad deseada durante un tiempo superior al de vida útil declarado y con un margen de exceso.

Se marcará cada envase con un código que estará relacionado con el número de lote de producción, guardándose los oportunos registros. De esta manera, cualquier envase devuelto tras un examen posterior, podrá ser relacionado con una partida determinada de materias primas o con algún problema u operación defectuosa en la línea de elaboración.

Respecto al etiquetado, las Normas para el Etiquetado de Alimentos de 1984, obligan a indicar la naturaleza del producto, una lista de ingredientes, en orden descendente, y de los pesos declarados, y una indicación de la caducidad.

Almacenamiento y distribución

El producto final debe almacenarse en unas condiciones óptimas a una temperatura adecuada. El encargado de almacén realizará un control de los productos que permanezcan unos días almacenados enviando muestras periódicamente a la sección oportuna.

Los envases se controlarán inmediatamente antes de su distribución para comprobar que están en buen estado y asegurar que su contenido se corresponde con el que figura en la etiqueta.

Antes de la carga de los vehículos para la distribución, se comprobará que estén limpios y en buen estado y que no hayan transportado otros artículos que hayan podido causar contaminación.

Establecimiento de cambios

Si la industria alimentaria cuya planta se proyecta evoluciona prósperamente es muy probable que se establezcan cambios en la misma, incluso varios al año. Ejemplos de cambios en la industria alimentaria son la introducción de una nueva línea de elaboración, un nuevo proceso o un envasado diferente.

En el caso de que se produzca un cambio, habrá de ser debidamente documentado y notificado con antelación. Se identificarán los suministros de ingredientes y los lotes de producción correspondientes para que cualquier problema que pueda presentarse durante la venta del producto pueda analizarse.

Cuando se produce un cambio es difícil saber todas las implicaciones que del mismo se derivan, debido a lo cual se implantará un sistema de comprobaciones que tenga en cuenta todos los aspectos.

Sistemas que garanticen la calidad

La comprobación de los puntos críticos de control se llevará a cabo por el

Departamento de Control de Calidad, el cual será informado de los PCC que ha de comprobar, de los métodos analíticos a utilizar, de la frecuencia de aplicación de los mismos, de los límites aceptables y de las acciones a tomar cuando se superan tales límites. Los datos deben ser revisados con regularidad para comprobar que todos los PCC se hallan bajo control y que no son necesarios puntos adicionales o distintos criterios de control.

Para facilitar la interpretación de los datos por el personal del Departamento de Control de Calidad, del Departamento de Producción y por las autoridades reguladoras, se implantará un sistema de registro de tales datos.

3. LAS NORMAS DE CALIDAD ALIMENTARIA EN LA EMPRESA AGROALIMENTARIA:

La gestión de la calidad en la empresa agroalimentaria está pasando de estar centrada en el cumplimiento de la normativa de calidad alimentaria, referida básicamente al producto, a ser un ambicioso proyecto para alcanzar la Calidad Total.

Del concepto de calidad tal como se ha definido, es decir, como un juicio del

consumidor, se puede deducir fácilmente la existencia, en cada mercado o segmento, de unas condiciones mínimas de venta para cada producto agroalimentario. Las Normas de Calidad pueden entenderse como estos "requisitos mínimos", pero en vez de ser exigencias del consumidor, lo son de la legislación, siendo siempre independientes del mercado objetivo de la empresa.

La Normalización, es decir, el establecimiento de normas para un producto agroalimentario, puede resultar un término equívoco, pues parece estar relacionado exclusivamente con las Normas Alimentarias de Calidad. Sin embargo, se utilizará el concepto de Normalización en un sentido más amplio, como el establecimiento de especificaciones o documentos (las Normas) que prescriban las exigencias a las que el producto y la propia empresa agroalimentaria deben estar conformes.

Así pues, exigencias sobre la calidad establecidas libremente por una empresa agroalimentaria deberán entenderse también como una Norma Alimentaria de Calidad, evidentemente diferenciada de las habituales Normas de Calidad.

Como muchas otras actividades empresariales, la agroalimentaria no está exenta del intervencionismo por parte de los poderes públicos nacionales y de la U.E. con la finalidad de garantizar aspectos tan básicos como la salud y la correcta información al consumidor.

En una primera aproximación, las Normas Alimentarias de Calidad que regulan la actividad agroalimentaria pueden clasificarse en tres grandes grupos:

    • Las Normas de Derecho Alimentario.
    • La Normativa Medioambiental.

Las Normas de Derecho Alimentario incluyen disposiciones destinadas fundamentalmente a proteger la salud del consumidor, por ello estas normas se basan en variables como la composición, el etiquetado, el envasado, los aditivos, los aromas y los materiales en contacto con los alimentos. En este apartado se pueden incluir las siguientes Directivas de la C.E.E.:

    • "Norma general de Etiquetado, Presentación y Publicidad de los productos alimenticios" (Directivas 89/395/CEE, 89/396/CEE y 91/72/CEE).
    • "Marcas de identificación de los lotes" (Directiva 91/238/CEE).
    • "Regulación de cantidades nominales y de capacidades nominales para determinados productos envasados" (Directiva 88/316/CEE y 89/676/CEE).
    • Norma general de etiquetado nutricional de los productos alimenticios" (Directiva 90/496/CEE).
    • "Gama de envases" (Directiva 88/316/CEE).
    • "Reglamentación técnico-sanitaria de aditivos autorizados en los productos alimenticios destinados al consumo humano" (Directiva 89/107/CEE).
    • "Materiales en contacto con los alimentos" (Directiva 89/109/CEE).
    • "Reglamento sobre Registro General Sanitario de Alimentos" (Real Decreto 1712/1991, BOE 4,XII, 1991).
    • "Normas relativas a manipuladores de alimentos" (R.D. 202/2000, de 11-2).

Las Normas Comunes de Comercialización tienen como objetivos principales el eliminar del mercado los productos con calidad deficiente y el facilitar los intercambios intracomunitarios.

La Normativa Medioambiental (Directiva 83/189/CEE) incide tanto en la recuperación de los envases y embalajes, aspecto importante en un sector que los utiliza con profusión, como en la regulación de la materia orgánica vertida como agua residual (Directiva 91/271/CEE), aspecto no menos importante en la actividad de ciertas empresas del sector.

4. SISTEMA DE CONTROL DE CALIDAD APLICADO A UNA PLANTA

ELABORADORA DE MARGARINA:

4.1. Objetivos a cumplir por una empresa que desee implantar un sistema de aseguramiento de calidad:

    • Implantar un sistema de calidad basado en el Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos (APPCC) que actúe sobre cada etapa que compone el proceso de producción desarrollado en la empresa, tratándose en este caso de la elaboración de margarina a partir de aceite de girasol bruto, y permita obtener, al menor coste, un producto de la calidad exigida por el consumidor al que va destinado.

    • Diseñar un sistema de aseguramiento de la calidad que permita:

    • Prevenir la aparición de defectos en cualquier actividad de la empresa.

    • Detectar los posibles defectos a pesar de las acciones, para poder mejorar los procesos y los productos.

    • Poder demostrar mediante documentos y registros de las actividades que se han cumplido todos los requisitos de calidad.

    • Obtener el reconocimiento de AENOR, siempre que se demuestre su necesidad, ya por exigencias del cliente o del consumidor, ya por suponer la obtención de una mayor cuota de mercado. Para conseguirlo, hay que adaptar el sistema de aseguramiento de calidad previamente implantado a los requerimientos de la certificación de empresa que AENOR otorga.

4.2. Legislación:

La "Legislación Alimentaria Española" establece la siguiente definición de margarina:

"Es el alimento extensible en forma de emulsión líquida o plástica, usualmente del tipo agua-aceite, obtenido principalmente a partir de grasas y aceites comestibles que no procedan fundamentalmente de la leche".

La "Reglamentación Técnico-Sanitaria para la elaboración, circulación y comercio de las comestibles, margarinas, minarinas y preparados grasos" establecida por el REAL DECRETO 10-4-1981, núm. 1011/1981 (BOE 1-6-1981, núm. 130, [pág. 12071]) es de obligado cumplimiento para todos los fabricantes, manipuladores y comerciantes de grasas comestibles y preparados grasos y, en su caso, para los importadores.

En esta Reglamentación se recoge: las condiciones que deben reunir las industrias, los materiales y el personal; las manipulaciones permitidas y prohibidas; las características de las materias primas y otros ingredientes utilizados en el proceso de elaboración; los límites establecidos para el producto final en cuanto a humedad, contenido en cloruro sódico, productos contaminantes, pesticidas y sustancias tóxicas, así como residuos de metales; los requisitos microbiológicos que ha de cumplir el producto final; así como requisitos acerca de las condiciones de envasado, etiquetado, rotulación, publicidad, transporte, almacenamiento y venta.

La sal se regula por la "Reglamentación Técnico Sanitaria para la Obtención,

Circulación y Venta de la Sal y Salmueras Comestibles", aprobada por el Real Decreto 1424/1983 (BOE del 1 de Julio de 1983), modificada posteriormente. Esta disposición obliga a aquellas personas dedicadas a la elaboración, envasado, circulación y comercio de los productos definidos por ella. En cuanto al uso de la sal en otros sectores de la industria alimentaria, especifica sólo condiciones de transporte y almacenamiento.

El Real Decreto 2001/1995, del 7 de diciembre, aprueba la lista positiva de aditivos colorantes autorizados para su uso en la elaboración de productos alimenticios, así como sus condiciones de utilización.

5. CONTROL DE CALIDAD APLICADO A LAS MATERIAS PRIMAS:

Las materias primas que forman la margarina, aunque vengan de proveedores certificados, deben ser analizadas periódicamente para comprobar que cumplen con las especificaciones exigidas.

Las características químicas generales, serán las siguientes:

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A continuación se describen algunas normas para el análisis de algunos parámetros del componente mayoritario de la margarina (el aceite).

5.1. Determinación del grado de acidez (UNE 55-011):

5.1.1. OBJETO

Determinar los ácidos libres en aceites. El contenido en ácidos grasos libres se expresa mediante la acidez calculada según el método convencional.

5.1.2. PRINCIPIO

Disolución de la muestra en una mezcla de disolventes y valoración de los ácidos grasos libres mediante una solución etanólica de hidróxido potásico.

5.1.3. REACTIVOS

Todos los reactivos deben ser de calidad analítica reconocida y el agua utilizada debe ser agua destilada o de una pureza equivalente.

A) Mezcla de éter dietílico y etanol de 95% (V/V), 1:1 en volumen.

Nota: El éter dietílico es muy inflamable y puede formar peróxidos explosivos. Debe utilizarse tomando especiales precauciones.

Debe neutralizarse exactamente en el momento de su utilización con la solución de hidróxido potásico (B) en presencia de 0,3 ml de la solución de fenolftaleína (C) por cada 100 ml de mezcla.

Nota: Si no es posible utilizar éter dietílico, puede sustituirse por una mezcla de disolventes formada por etanol y tolueno. Si fuera necesario, el etanol podría sustituirse, a su vez, por 2-propanol.

B) Solución etanólica valorada de hidróxido potásico, = 0,1M o, en caso necesario, = 0,5M.

Nota: Debe conocerse, y comprobarse inmediatamente antes de su utilización, la concentración exacta de la solución etanólica de hidróxido potásico. Debe utilizarse una solución que haya sido preparada por lo menos cinco días antes y decantada en un frasco de vidrio marrón cerrado con tapón de goma. La solución debe ser incolora o de color amarillo paja.

Nota: Se puede preparar una solución incolora y estable de hidróxido potásico de la manera siguiente:

Llevar a ebullición, y mantener ésta a reflujo durante una hora, 1000 ml de etanol con 8 g de hidróxido potásico y 0,5 g de virutas de aluminio. Destilar inmediatamente. Disolver en el destilado la cantidad requerida de hidróxido potásico.

Dejar reposar durante varios días y decantar el líquido claro sobrenadante, separándolo del precipitado de carbonato potásico.

La solución también puede prepararse de la manera siguiente sin efectuar la destilación: añadir 4 ml de butilato de aluminio a 1000 ml de etanol y dejar reposar la mezcla durante algunos días.

Decantar el líquido sobrenadante y disolver en él la cantidad necesaria de hidróxido potásico. La solución está lista para ser utilizada.

C) Solución de 10 g/l de fenolftaleína en etanol de 95-96% (V/V).

5.1.4. MATERIAL

Material habitual de laboratorio, y en particular:

* Balanza analítica.

* Matraz erlenmeyer de 250 ml de capacidad.

* Bureta de 10 ml de capacidad, con graduación de 0,05 ml.

5.1.5. PROCEDIMIENTO

1º. Preparación de la muestra para la prueba.

La determinación se efectuará en una muestra filtrada. Si el contenido global de humedad e impurezas es inferior al 1%, se utilizará la muestra tal cual.

2º. Muestra para la prueba.

Tomar la muestra, según el grado de acidez previsto, de acuerdo con el cuadro siguiente:

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Pesar la muestra en el matraz erlenmeyer de 250 ml.

3º. Determinación.

Disolver la muestra en 50 a 150 ml de la mezcla de éter dietílico y etanol (A), previamente neutralizada.

Valorar, agitando, con la solución de hidróxido potásico de 0,1M (B) (véase nota 2) hasta el viraje del indicador (la coloración rosa de la fenolftaleína debe permanecer al menos durante 10 segundos).

Nota 1: La solución etanólica valorada de hidróxido potásico (B) puede sustituirse por una solución acuosa de hidróxido potásico o sódico siempre que el volumen de agua añadido no provoque una separación de las fases.

Nota 2: Si la cantidad necesaria de la solución de hidróxido potásico de 0,1M supera los 10 ml, debe utilizarse una solución de 0,5M.

Nota 3: Si la solución se enturbia durante la valoración, añadir una cantidad suficiente de la mezcla de disolventes (A) para que la solución se aclare.

5.1.6. EXPRESIÓN DE LA ACIDEZ EN PORCENTAJE DE ÁCIDO OLEICO

La acidez, expresada en porcentaje de ácido oleico es igual a:

siendo:

V : volumen en ml de la solución valorada de hidróxido potásico utilizada.

c : concentración exacta, en moles por litro, de la solución de hidróxido potásico utilizada.

M: peso molecular del ácido en que se expresa el resultado (ácido oleico = 282).

P: peso en gramos de la muestra utilizada.

Se tomará como resultado la media aritmética de dos determinaciones.

5.2. Determinación del índice de peróxidos (UNE 55-023):

5.2.1. OBJETO

La presente norma describe un método para la determinación del índice de peróxidos de los aceites y grasas.

5.2.2. ÁMBITO DE APLICACIÓN

La presente norma es aplicable a los aceites y grasas animales y vegetales.

5.2.3. DEFINICIÓN

El índice de peróxidos es la cantidad (expresada en miliequivalentes de oxígeno activo por kg de grasa) de peróxidos en la muestra que ocasionan la oxidación del yoduro potásico en las condiciones de trabajo descritas.

5.2.4. PRINCIPIO

La muestra problema, disuelta en ácido acético y cloroformo, se trata con solución de yoduro potásico. El yodo liberado se valora con solución valorada de tiosulfato sódico.

5.2.5. APARATOS

Todo el material utilizado estará exento de sustancias reductoras u oxidantes.

Nota: No engrasar las superficies esmeriladas.

* Navecilla de vidrio de 3 ml.

* Matraces con cuello y tapón esmerilados, de 250 ml de capacidad aproximadamente, previamente secados y llenos de gas inerte puro y seco (nitrógeno o, preferiblemente, dióxido de carbono).

* Bureta de 25 o 50 ml, graduada en 0,1 ml.

5.2.6. REACTIVOS

A) Cloroformo para análisis

Cloroformo para análisis exento de oxígeno, eliminado por borboteo de una corriente de gas inerte puro y seco.

B) Ácido acético

Ácido acético glacial para análisis, exento de oxígeno por borboteo de una corriente de gas inerte puro y seco.

C) Solución de yoduro potásico

Preparada con yoduro potásico para análisis y agua destilada recientemente hervida, exenta de yodo y yodatos.

D) Solución acuosa de tiosulfato sódico 0,01 o 0,002N valorada exactamente e inmediatamente antes del uso.

E) Solución indicadora de almidón, en solución acuosa de 10 g/l, recién preparada con almidón soluble.

5.2.7. MUESTRA

La muestra se tomará y almacenará al abrigo de la luz, y se mantendrá refrigerada dentro de envases de vidrio totalmente llenos y herméticamente cerrados con tapones de vidrio esmerilado o de corcho.

5.2.8. PROCEDIMIENTO

El ensayo se realizará con luz natural difusa o con luz artificial. Pesar con precisión de 0,001 g en una navecilla de vidrio o, en su defecto, en un matraz una cantidad de muestra en función del índice de peróxidos que se presuponga, con arreglo al cuadro siguiente:

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En un matraz de 250 ml secado previamente y lleno con una gas inerte, puro y seco (anhídrido carbónico o nitrógeno) se introduce la navecilla de vidrio que contenga la muestra problema. Añadir 10 ml de cloroformo (A).

Disolver rápidamente la muestra problema mediante agitación. Añadir 15 ml de ácido acético glacial (B) y, a continuación, 1 ml de solución de yoduro potásico (C).

Cerrar rápidamente el matraz, agitar durante 1 minuto y mantenerlo en la oscuridad durante 5 minutos exactamente, a una temperatura comprendida entre 15 y 25 ºC. Añadir 75 ml aproximadamente de agua destilada.

Valorar (agitando al mismo tiempo vigorosamente) el yodo liberado con la solución de tiosulfato sódico (D) (solución 0,002N si se presuponen valores inferiores a 12 y solución 0,01N si se presuponen valores superiores a 12), utilizando la solución de almidón (6.5) como indicador.

Efectuar dos determinaciones por muestra.

Realizar simultáneamente un ensayo en blanco, sin aceite, que debe dar un índice nulo. Si el resultado del ensayo en blanco sobrepasa 0,05 ml de la solución de tiosulfato sódico 0,01N (6.4), sustituir los reactivos.

5.2.9. EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS

El índice de peróxidos (I.P.), expresado en miliequivalentes de oxígeno activo por kg de grasa se calcula mediante la fórmula siguiente:

siendo:

V= ml de solución valorada de tiosulfato sódico (6.4) empleados en el ensayo, convenientemente corregidos para tener en cuenta el ensayo en blanco.

N= normalidad exacta de la solución de tiosulfato sódico (6.4) empleada.

P= peso, en gramos de la muestra problema.

El resultado será la media aritmética de las dos determinaciones efectuadas.

5.3. Determinación del índice de yodo (UNE-55-013):

5.3.1. OBJETO

La presente norma internacional especifica un método para la determinación del índice de yodo de grasas y aceites comestibles, en lo sucesivo denominados grasas.

5.3.2. DEFINICIÓN

A los fines de la presente norma internacional, se aplicará la definición siguiente:

Índice de yodo: el peso de yodo absorbido por la muestra en las condiciones de trabajo que se especifican en la presente norma internacional.

El índice de yodo se expresa en gramos de yodo por 100 g de muestra.

5.3.3. PRINCIPIO

Disolución de la muestra problema y adición de reactivo de Wijs. Una vez transcurrido el tiempo que se especifica, adición de solución acuosa de yoduro potásico y valoración del yodo liberado con solución de tiosulfato sódico.

5.3.4. REACTIVOS

Todos los reactivos serán de calidad analítica reconocida y el agua debe cumplir los requisitos del grado 3 conforme a la norma ISO 3696.

A) Yoduro potásico, solución de 100 g/l, exento de yodatos o de yodo libre.

B) Engrudo de almidón.

Mezclar 5 g de almidón soluble con 30 ml de agua, añadir esta mezcla a 1 000 ml de agua en ebullición, hervir durante 3 minutos y dejar enfriar.

C) Solución volumétrica patrón de tiosulfato sódico. c (Na2S2O3. 5H2O) = 0,1 mol/l, valorada como máximo 7 días antes de su uso.

D) Disolvente, preparado mezclando volúmenes iguales de ciclohexano y ácido acético glacial.

E) Reactivo de Wijs, que contenga monocloruro de yodo en ácido acético. Se utilizará reactivo de Wijs comercializado.

Nota: El reactivo contiene 9 g de Icl3 + 9 g de I en ácido acético.

5.3.5. MATERIAL

Material ordinario de laboratorio y, en particular, lo siguiente:

5.3.5.1. Navecillas de vidrio, apropiadas para la muestra problema y que puedan introducirse en los matraces (5.3.5.2).

5.3.5.2. Matraces erlenmeyer de 500 ml de capacidad con boca esmerilada, provistos de sus correspondientes tapones de vidrio y perfectamente secos.

5.3.6. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA QUE DEBERÁ ANALIZARSE.

Secar la muestra homogeneizada con sulfato sódico y filtrarla.

5.3.7. PROCEDIMIENTO

5.3.7.1. Tamaño de la muestra

El peso de la muestra varía en función del índice de yodo previsto, como se indica en el cuadro 1.

Cuadro 1

Índice de yodo

previsto

Peso de la muestra

problema

menos de 5

3,00 g

5 - 20

1,00 g

21 - 50

0,40 g

51 - 100

0,20 g

101 - 150

0,13 g

151 - 200

0,10 g

Pesar la muestra problema con precisión de 0,1 mg en una navecilla cápsula de pesadas de vidrio 5.3.5.1.

5.3.7.2. Determinación

Introducir la muestra problema en un matraz de 500 ml. Añadir 20 ml del disolvente (D) para disolver la grasa. Agregar exactamente 25 ml del reactivo de Wijs (E), tapar el matraz, agitar el contenido y colocar el matraz al abrigo de la luz. No deberá utilizarse la boca para pipetear el reactivo de Wijs.

Preparar del mismo modo un ensayo en blanco con el disolvente y el reactivo, pero sin la muestra problema.

Para las muestras con un índice de yodo inferior a 150, mantener los matraces en la oscuridad durante 1 hora; para las muestras con un índice de yodo superior a 150, así como en el caso de productos polimerizados o considerablemente oxidados, mantener en la oscuridad durante 2 horas.

Una vez transcurrido el tiempo correspondiente, agregar a cada uno de los matraces 20 ml de solución de yoduro potásico (A) y 150 ml de agua.

Valorar con la disolución de tiosulfato sódico (C) hasta que haya desaparecido casi totalmente el color amarillo producido por el yodo. Añadir unas gotas de engrudo de almidón (B) y continuar la valoración hasta el momento preciso en que desaparezca el color azul después de una agitación muy intensa.

Nota: Se permite la determinación potenciométrica del punto final.

5.2.7.3. Número de determinaciones

Efectuar 2 determinaciones de la muestra problema.

5.3.8. EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS

El índice de yodo se expresa del siguiente modo:

siendo:

c : valor numérico de la concentración exacta, expresada en moles por litro, de la solución volumétrica patrón de tiosulfato sódico (C) utilizada;

V1: valor numérico del volumen, expresado en mililitros, de la solución de tiosulfato sódico (C) utilizada para el ensayo en blanco;

V2: valor numérico del volumen, expresado en mililitros, de la solución de tiosulfato sódico (D) utilizada para la determinación;

p: valor numérico del peso, expresado en gramos, de la muestra problema.

Se tomará como resultado la media aritmética de las dos determinaciones, siempre que se cumpla el requisito establecido con respecto a la repetibilidad.

6. CONTROL DE CALIDAD APLICADO AL PRODUCTO ELABORADO:

Según el artículo 25 de la Reglamentación Técnico-Sanitaria para la elaboración, circulación y comercio de las comestibles, margarinas, minarinas y preparados grasos del BOE publicado el 1 junio de 1981, núm. 130/1981, la margarina elaborada terminada y dispuesta para el consumo, reunirá las siguientes características fundamentales:

  • Masa amarillenta con plasticidad adecuada para su manipulación y apropiados caracteres organolépticos.
  • Prueba de fosfatasa, negativa.
  • Acidez de la grasa, 0,5 por 100 como máximo, expresado en ácido oleico.
  • Extracto al éter de petróleo (de 30 a 60 grados de punto de ebullición) 80 por 100 en peso, como mínimo.
  • Punto de fusión (deslizamiento) a 38° centígrados o inferior.

Las características microbiológicas, toleradas como máximo, para las grasas comestibles destinadas al consumo directo serán las siguientes:

  • Salmonella y arizona ....... 1 por 50 gramos
  • Hongos .......................... 100 por gramo
  • Levaduras lipolíticas ........ 100 por gramo

Para las determinar las características microbiológicas se emplearán los métodos de análisis utilizados por el Centro Nacional de Alimentación y Nutrición.

6.1. CONTROL ORGANOLÉPTICO:

La margarina, una vez terminada, debe ser agradable al consumidor y para ello lo que tiene que tener son unas características organolépticas muy concretas que serán determinadas por lotes y por catadores especializados en la materia para detectar defectos de calidad y si la margarina no supera este control, no saldrá al mercado.

Para ver la siguiente tabla seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

El valor final se expresa en forma de dos números, siendo el primer número la puntuación únicamente del sabor y el segundo el correspondiente a la puntuación total.

Para obtener medidas reproducibles las condiciones de control analítico serán siempre las mismas, estando la margarina a una temperatura de 12 – 13 ºC y la temperatura de la sala a 16 – 20 ºC.

6.1.1. POSIBLES DEFECTOS EN LA CALIDAD DE LA MARGARINA:

6.1.1.2. SABOR A OXIDADO:

Existen dos tipos distintos de sabor a oxidado:

    • El típico sabor a "oxidado", se debe a la alteración de los fosfolípidos. Es parecido al gusto a papel, cartón, madera y gusto metálico.
    • Sabor a "grasa oxidada" que se debe a la oxidación de los glicéridos, caracterizada por la aparición de un sabor a sebo.

Este último sabor es menos frecuente que el sabor a "oxidado" porque los glicéridos son menos sensibles a la oxidación que los fosfolípidos. Los fenómenos de oxidación están catalizados principalmente por los rayos luminosos y algunos metales como el hierro y el cobre. Este efecto se puede evitar empleando el equipo adecuado y envolviendo la margarina en material impermeable a la luz y al aire.

Durante el almacenamiento de la margarina se puede desarrollar un gusto a pescado debido a la degradación de los fosfolípidos, principalmente de la lecitina. El exceso de sal y la presencia de algunos agentes oxidantes favorecen la aparición de este defecto.

Para disminuir al máximo este u otros efectos oxidativos, debemos partir de aceite de calidad, ya que la eliminación de los factores pro-oxidantes favorece la no oxidabilidad de la margarina final.

6.1.1.3. DEFECTOS DE COLOR:

Para el análisis del color se mide la intensidad y la uniformidad de este.

La intensidad se mide por comparación con estándares de color que van desde un amarillo muy pálido hasta un amarillo muy oscuro y lo que se busca es la coloración media.

En cuanto a la uniformidad, el principal defecto es una coloración marmórea desigual, que se debe a la distribución irregular de la sal y del agua.

Los principales factores de este defecto son una temperatura demasiado elevada y la adición de sal demasiado tarde.

En algunas ocasiones pueden aparecer manchas de distintos colores, que pueden tener un origen diverso. Puede deberse a la presencia de partículas coaguladas, contaminación con metales del agua o del utillaje, oxidación localizada o al crecimiento de algunos microorganismos.

6.1.1.4 DEFECTOS DE TEXTURA Y CONSISTENCIA:

La consistencia incluye la firmeza y la plasticidad.

La margarina debe ser lo suficientemente firme y plástica a temperatura ambiente (20 – 22 ºC) para poder extenderse con facilidad. La textura se refiere a la estructura (estado granular), y la margarina debe ser en este aspecto fina, compacta y cérea. En general se habla de textura refiriéndose al mismo tiempo a la consistencia, debido a la interdependencia entre ambas.

Los fenómenos más comunes que suelen aparecer son:

    • Endurecimiento:

La dureza aumenta con el tiempo que se deje permanecer estacionaria.

Durante las primeras horas se produce un aumento progresivo de su dureza, para que después de forma asistótica, alcance su máximo valor.

La margarina alcanza en cinco horas hasta el 70 % de su dureza final, que tardará en alcanzarla 30 días.

Este endurecimiento es función de los siguientes factores:

    • Composición intrínseca de los glicéridos.
    • Concentración de los ácidos grasos libres, ya que son un factor acelerante.
    • El tipo de cristalización, porque una cristalización rápida acelera el proceso.
    • La temperatura de almacenamiento de la margarina, ya que la máxima velocidad se obtiene entre 13 y 18 ºC, por debajo de 5 ºC el endurecimiento es bajo y a –10 ºC el endurecimiento es nulo.

Por tanto el endurecimiento ocurre durante el almacenado y el transporte.

Este endurecimiento afectará también a la distribución del agua y se corre el riesgo de que el tamaño y la distribución de las gotas de agua varíen.

En el caso de margarinas muy duras, estas pueden tener grandes gotas de agua o perder todo el agua. En casos extremos se pueden encontrar margarinas de dos colores debido a la irregular distribución del agua.

    • Pérdida de hesión:

Esta característica hace referencia a la totalidad de fuerzas de adhesión que pueden medirse de acuerdo con la fuerza necesaria para separar dos superficies paralelas en contacto.

Un bajo poder de hesión dará una margarina escamosa, laminada o astillada.

La fuerza de hesión está desfavorecida por el endurecimiento, por la presencia de agua en las superficies de fabricación de margarina y por el alto contenido de aceite libre.

Para comprobar la pérdida de hesión, se conservará una muestra durante unos días para hacer los análisis correspondientes y ver como evoluciona este factor.

    • Textura pegajosa:

Este tipo de textura se da cuando la margarina se adhiere excesivamente a un objeto. Este defecto aparece cuando hay una proporción muy elevada de grasa líquida a temperatura ambiente y se puede corregir refrigerando la margarina hasta la completa cristalización de los glicéridos.

    • Textura quebradiza:

Este tipo de textura lo presenta la margarina demasiado firme, a la que falta cohesión y es difícil de extender. Esto se debe a un exceso de grasa sólida.

    • Textura blanda:

Esta textura es consecuencia de una gran proporción de grasa líquida. La forma de corregirlo es enfriando gradualmente la grasa para generar cristales más grandes, efecto conseguido con refrigeración más intensa pero también más lenta.

6.2. Prueba de la fosfatasa:

6.2.1. Principio.

El ensayo se basa en la acción de la enzima fosfatasa sobre el substrato sodio fenilfosfato di-básico, con liberación del fenol y fosfato. La cantidad de fenol liberada se determina por adición de un reactivo que da color azul en presencia de fenol.

6.2.2. Material y aparatos.

6.2.2.1. Cuchillo o espátula de acero inoxidable.

6.2.2.2. Baño de agua a 37º-38ºC.

6.2.2.3. Termómetro.

6.2.2.4. Pipetas de 1 ml.

6.2.2.5. Embudo de 5 cm de diámetro.

6.2.2.6. Papel Whatman núm. 42 o núm. 2.

6.2.2.7. Tubos graduados a 5 y 10 ml.

6.2.2.8. Fotómetro con filtro de transmitancia máxima a 610 nm.

6.2.2.9. Centrífuga.

6.2.2.10. Pera de goma para pipetar.

6.2.3. Reactivos.

Acido Bórico PA-ACS-ISO

Agua PA-ACS

1-Butanol PA

Bario Hidróxido 8-hidrato PA

Cobre II Sulfato 5-hidrato PA-ACSISO

2, 6-Dibromoquinona Clorimida (BQC)

Etanol absoluto PA

Fenol PA-ACS

Sodio meta-Borato

Sodio Cloruro PA-ACS-ISO

di-Sodio Fenilfosfato 2-hidrato

Zinc Sulfato 1-hidrato PA

6.2.3.1. Tampón Bario Hidróxido-Borato: Disolver 18 g de Bario Hidróxido 8-hidrato PA y 8 g de Acido Bórico PA-ACS-ISO en Agua PA-ACS y diluir a 1 litro con Agua PA-ACS.

6.2.3.2. Tampón de desarrollo de color: pH 9,8 ± 0,15 a 25ºC. Disolver 6,0 g de Sodio meta-Borato (NaBO2) y 20 g de Sodio Cloruro PA-ACS-ISO en Agua PA-ACS y diluir a 1 litro con Agua PA-ACS.

6.2.3.3. Tampón de dilución de color. Diluir 100 ml de tampón de desarrollo de color a 1 litro con Agua PA-ACS.

6.2.3.4. Sustrato tampón: Disolver 0,10 g de di- Sodio Fenilfosfato 2-hidrato cristalino libre de Fenol en 100 ml de tampón Bario Hidróxido-Borato (6.2.3.1.) (los cristales de di-Sodio Fenilfosfato 2-hidrato, deben guardarse en congelador o en desecador). Si di-Sodio Fenilfosfato 2-hidrato RE, no está libre de Fenol, purificarlo como sigue:

Disolver 0,5 g con 4,5 ml de Agua PA-ACS, añadir 0,5 ml de tampón Bario idróxido-Borato (6.2.3.1.) y dos gotas del reactivo BQC (6.2.3.5.) y dejar reposar 30 minutos. Extraer el color con 2,5 ml de 1-Butanol PA (6.2.3.7.) y dejar reposar hasta que el alcohol se separe. Retirar el alcohol con un cuentagotas y desecharlo. Diluir 1,0 ml de la solución acuosa a 100 ml de tampón Bario-Hidróxido Borato (6.2.3.1.).

Calentar la solución a 85 ºC 2 minutos, tapar inmediatamente y conservar en refrigerador. La solución es estable un año si las porciones son recogidas con mínima exposición a la atmósfera.

6.2.3.5. Solución de 2,6-Dibromoquinona Clorimida (BQC) o reactivo de Gibbs: Disolver 40 mg BQC en polvo en 100 ml de Etanol absoluto PA o Metanol PA-ACS-ISO y pasarlo a un frasco cuentagotas oscuro. El reactivo permanece estable por lo menos un mes, si se guarda en congelador; no usarlo después de que empiece a ponerse pardo.

Guardar BQC en polvo en congelador o en desecador (nota: ha habido explosiones del reactivo BQC guardado en botella en la estantería de reactivos).

Comprobar los nuevos lotes de BQC antes de usarlo, preparando una curva patrón con Fenol y comparando la curva obtenida con la de BQC que se sabe es satisfactorio. Repetir la prueba al menos semestralmente.

6.2.3.6. Solución Cobre II Sulfato 5-hidrato PAACS-ISO para los patrones: Disolver 0,05 g Cobre II Sulfato 5-hidrato PA-ACS-ISO en Agua PA-ACS y diluir a 100 ml.

6.2.3.7. 1-Butanol PA: Usar 1-Butanol PA, punto de ebullición 116-118ºC. Para ajustar el pH, mezclar 1 litro con 50 ml de tampón de desarrollo de color. Guardar en recipiente con tapón de vidrio.

6.2.3.8. Solución patrón de Fenol:

6.2.3.8.1. Solución madre: Pesar exactamente 1,000 g de Fenol PA-ACS puro, llevarlo a un matraz aforado de 1 litro, diluirlo con Agua PA-ACS hasta 1 litro y mezclar (1 ml = 1 mg de Fenol). La solución es estable varios meses en refrigerador.

6.2.3.8.2. Patrones de trabajo: Diluir 10,0 ml de la solución madre con Agua PA-ACS hasta 1 litro y mezclar (1 ml = 10/µg, 0,00001 g o 10 unidades de Fenol). Usar esta solución patrón para preparar soluciones patrón más diluidas: p. e., diluir 5, 10, 30, 50 ml con Agua PA-ACS hasta 100 ml para preparar soluciones patrón, que contenga 0,5; 1,0; 3,0 y 5,0 µg o unidades de Fenol/ml, respectivamente.

Guardar estas soluciones patrón en refrigerador no más de una semana. Análogamente preparar, a partir de la solución madre (6.2.3.8.1.), soluciones patrón que contengan 20, 30 y 40 unidades/ml.

Medir las cantidades adecuadas de las soluciones patrón de trabajo en una serie de tubos (preferiblemente graduados a 5,0 y 10,0 ml) para conseguir un intervalo adecuado de patrones, según se necesite, que contengan 0 (control o prueba en blanco), 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 10,0; 20,0; 30,0 y 40,0 unidades.

Para aumentar el brillo de las soluciones azules y mejorar la estabilidad de los patrones, añadir 1,0 ml de solución de Cobre II Sulfato (6.2.3.6.) a cada tubo. Luego añadir 5,0 ml de tampón de solución de color (6.2.3.3.) y diluir con Agua PA-ACS hasta 10,0 ml, añadir 4 gotas (0,08 ml) de la solución BQC (6.2.3.5.), mezclar y dejar desarrollar el color azul 30 minutos a temperatura ambiente.

Leer las intensidades de color en el fotómetro con filtro de 610 nm, restar el valor de la prueba en blanco del color de cada patrón de Fenol y preparar la curva patrón (debe ser una línea recta).

Si los patrones han de usarse para comparación visual, guardar en refrigerador. Preparar semanalmente una serie nueva.

6.2.4. Procedimiento.

Tomar la muestra por debajo de la superficie con cuchillo y espátula limpios y proceder como sigue:

Pesar 1,0 g de muestra (preferiblemente por duplicado) sobre un pedazo de papel encerado de aproximadamente 1 pulgada cuadrada e introducir el papel con la muestra dentro del tubo. Análogamente, pesar otra muestra y colocarla en un tubo como control o patrón.

Calentar el patrón aproximadamente 1 minuto a 85-90º en vaso de agua hirviendo (cubierto así el tubo entero se calienta a 85-90º) y se enfría a temperatura ambiente. A partir de este momento, tratar en la misma forma el patrón y el problema.

Añadir 10,0 ml de sustrato patrón (6.2.3.4.). Tapar el tubo y mezclar. Inmediatamente después de añadir el sustrato, incubar 1 hora en baño de agua a 37-38 ºC, mezclando o agitando el contenido de cuando en cuando.

Calentar en vaso de agua hirviendo casi 1 minuto, calentando hasta 85-90º (utilizar termómetro en otro tubo del mismo tamaño y forma que contenga el mismo volumen de líquido) y enfriar a temperatura ambiente en recipiente de agua fría.

Pipetar en 1 ml de solución de Zinc Sulfato de 6,0 g/100 ml y mezclar por completo (el pH de la mezcla debe ser de 9,0-9,1).

Filtrar (se recomienda embudo de 5 cm y papel Whatman número 42 o núm. 2) y recoger 5,0 ml de filtrado en el tubo, preferentemente graduado a 5,0 y 10,0 ml.

Añadir 5,0 ml de tampón de desarrollo de color (6.2.3.2.). El pH de la mezcla ha de ser 9,3-9,4.

Añadir 4 gotas de la solución BQC (6.2.3.5.) y dejar 30 minutos a temperatura ambiente para desarrollo de color.

Determinar la intensidad del color azul por uno de los siguientes métodos:

a) Con fotómetro.- Leer intensidades de color de soluciones en blanco y problema (utilizando filtro con transmitancia máxima a aproximadamente 610 nm, restar la lectura de la prueba en blanco de la del problema, y expresar el resultado en equivalentes Fenol mediante referencias a la curva patrón obtenida con las correspondientes soluciones (6.2.3.8.2.). Generalmente es innecesaria la extracción con 1-Butanol PA cuando se utiliza el fotómetro; si se hace la extracción con 1-butanol PA como en (b), centrifugar la muestra 5 minutos para romper la emulsión y separar el agua suspendida en la capa de alcohol (para esta finalidad puede adaptarse una centrífuga Babcock haciendo adaptadores especiales para tubos en la forma siguiente. Cortar una sección de 1/4" de grueso de un tapón de goma de diámetro adecuado, que ajuste en el fondo del vaso de centrifugación.

Pegar dos tapones de corcho de diámetro adecuado, perforar en el centro un orificio de dimensiones adecuadas para alojar un tubo ajustadamente e introducir la sección doble de corcho en el vaso. Después de centrifugar, quitar casi todo el 1-Butanol PA con pipeta provista de pera de goma en el extremo superior. Filtrar dentro de la cubeta del fotómetro y leer con filtro cuyo máximo de transmitancias es aproximadamente de 650 nm).

b) Con patrones visuales.- Con muestras que producen más de 5 unidades, comparar colores en tubos con los de patrones de Fenol en solución acuosa (6.2.3.8.2.). Para cuantificar resultados en los casos dudosos (p. ej., problemas que producen 0,5-5 unidades de color) extraer con 1-Butanol PA (6.2.3.7.). Añadir 5,0 ml de Alcohol (6.2.3.7.) e invertir el tubo lentamente varias veces; centrifugar como en (a) si es necesario incrementar la transparencia de la capa de alcohol, y comparar el color azul con los colores de los patrones de Fenol (6.2.3.8.2.), análogamente tratados.

En los problemas que se consideren muy positivos durante el desarrollo de color (p. ej., 20 unidades), en los que 4 gotas de solución BQC (6.2.3.5.) pueden ser insuficientes para combinar con todo el Fenol, pipetar proporción adecuada de contenidos dentro de otro tubo, diluir hasta 10,0 ml con tampón de dilución de color (6.2.3.3.), y añadir 2 gotas adicionales de solución BQC (6.2.3.5.).

Con cada problema diluir y tratar la prueba en blanco análogamente. Si la prueba sobre la muestra diluida es todavía muy fuertemente positiva, diluir de nuevo en la misma forma hasta que el color final esté dentro del intervalo de los patrones visuales o de la curva patrón del fotómetro.

Dejar 30 minutos para el desarrollo de color después de la última adición de la solución BQC (6.2.3.5.) antes de hacer la lectura final. Para corregir lecturas por dilución, multiplicar por 2 para dilución 5 + 5, por 10 para dilución 1 + 9 y por 50 dilución 1 + 9 seguida de dilución 2 + 8, etc.

6.2.5. Cálculo.

Cuando se utilice 1,0 g de margarina y se añadan 11,0 ml de líquido, multiplicar el valor de la lectura por 1,1 para convertir el resultado en equivalentes de fenol/0,5 g de margarina.

6.3. ÍNDICE DE ACIDEZ DE LA GRASA (UNE 55-011):

6.3.1. Principio.

El índice de acidez de la materia grasa en la margarina es el número de mg de hidróxido potásico que se necesita para neutralizar 1 g de materia grasa.

La materia grasa, después de separarla por fusión de la mantequilla, se disuelve en una mezcla de alcohol-éter, y luego se titula con una solución alcalina valorada.

6.3.2. Material y aparatos.

6.3.2.1. Balanza analítica.

6.3.2.2. Matraces erlenmeyer de 300 ml.

6.3.2.3. Bureta graduada contrastada en divisiones de 0,1 ml.

6.3.3. Reactivos.

Los reactivos que se utilicen deben ser de calidad pura para análisis.

Etanol absoluto PA

Etanol 96% v/v PA

Metanol PA-ACS-ISO

Eter Dietílico estabilizado con ~ 6 ppm de BHT PA-ACS

Fenolftaleína PA-ACS

Potasio Hidróxido 0,1 mol/l (0,1N) etanólica

6.3.3.1. Potasio Hidróxido 0,1 mol/l (0,1N) etanólica.

6.3.3.2. Mezcla de volúmenes iguales de Etanol 96% v/v PA y de Eter Dietílico estabilizado con ~ 6 ppm de BHT PA-ACS.

6.3.3.3. Solución neutra de Fenolftaleína PA-ACS al 1% (m/v) en Etanol 96% v/v PA desnaturalizado con Metanol PA-ACS-ISO.

NOTA: Alcohol desnaturalizado con Metanol PA-ACS-ISO: 100 partes Etanol absoluto PA y 5 Metanol PA-ACS-ISO.

6.3.4. Procedimiento.

Para separar la materia grasa, fundir la muestra, dejarla reposar a 50º-60º 2 o 3 horas, decantar y filtrar con papel de filtro seco. Filtrar nuevamente si el primer filtro no está claro. Utilizar la materia grasa fundida, clarificada, bien mezclada.

En un matraz erlenmeyer pesar con precisión de 1 miligramo 5-10 g de materia grasa. Añadir 50-100 ml de la mezcla de Etanol 96% v/v PA y Eter Dietílico est. con ~ 6 ppm de BHT y disolver en esta mezcla la materia grasa. Añadir 0,1 ml de la solución de Fenolftaleína PA-ACS. Valorar con la solución alcalina hasta que aparezca una coloración rosa pálido que persista al menos 10 segundos.

6.3.5. Cálculo.

V = volumen, en ml, de la solución alcalina empleada.

t = normalidad de la solución alcalina.

A = masa, en gramos, de la porción ensayada.

La diferencia entre los resultados de dos determinaciones paralelas no debe ser mayor de 0,1 mg de potasio hidróxido por 1 g de materia grasa.

7. NORMAS OFICIALES DE ANÁLISIS:

Las características, químicas serán valoradas por los siguientes métodos de análisis, tanto para materias primas como para los productos elaborados:

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1. NECESIDADES DE VAPOR

CONCEPTOS:

El calor se genera en la caldera, que lo suministra, mediante la adecuada red de tuberías, a todas las unidades necesarias.

La central de vapor de nuestra planta trabaja a una presión de ejercicio que ronda los 40 kg/cm2 y lo distribuye a esta presión. Las secciones que requieren presiones menores, reducen la misma en las proximidades del punto de consumo. Dicha presión permite disminuir considerablemente los diámetros de las tuberías, reduciendo así los perjudiciales efectos que tienen lugar por la condensación del vapor a lo largo de ellas.

Otro motivo que aconseja la instalación de calderas de alta presión es que las modernas columnas de desodorización continua trabajan con temperaturas del orden de 220-240 ºC y necesitan para alcanzar dichas temperaturas, vapor con una presión de, al menos, 35 kg/cm2; además el vapor de alta presión nos permite efectuar el vacío necesario en esta etapa a través de su expansión en el turbocompresor.

Pero nuestra caldera además de producir vapor de alta presión es capaz de generar vapor de baja presión y agua caliente mediante economizadores dispuestos justo antes de que los gases quemados abandonen la cámara de combustión; con esto aprovechamos al máximo la energía de estos gases y alimentamos los equipos necesarios con temperaturas adecuadas.

Nuestra central térmica está constituida por:

  • Instalación desmineralizadora de agua por intercambio ionico;
  • Desgasificador de agua de alimentación a calderas;
  • Un generador de vapor;
  • Instalación de abastecimiento de gas natural;
  • Red de distribución de vapor.

Descripción de la instalación de intercambio ionico:

La configuración de intercambio iónico en columna es la que se emplea más a menudo en los procesos de intercambio iónico. El intercambiador se coloca en el interior de una columna vertical, a través de la cual fluye la disolución a tratar.

El proceso global consta de varias etapas que a continuación describiremos brevemente.

Etapas del proceso de intercambio iónico en columna

Empaquetamiento de la columna:

Consiste en introducir el intercambiador en el interior de la columna evitando la formación de bolsas de aire entre sus partículas para así obtener un lecho uniforme. Esta operación se realiza habitualmente lavando el intercambiador con agua destilada, que ademas resulta útil para eliminar posibles impurezas.

Acondicionamiento del intercambiador:

En la etapa de acondicionamiento se procede a cambiar el contraion de la resina poniéndola en contacto con una disolución concentrada del ion que se desea tener. Una vez se ha conseguido este objetivo y la resina está en la forma ionica deseada, debe eliminarse el exceso de esta disolución lavando la resina con agua destilada.

Etapa de carga:

En esta etapa tiene lugar el intercambio de iones entre la disolución a tratar y el intercambiador. La disolución a tratar se introduce en la columna y fluye gradualmente a través del intercambiador. Las condiciones de operación (velocidad de flujo, pH de la disolución etc) dependeran del tipo de intercambiador utilizado, y es importante optimizarlas para obtener un buen rendimiento en cuanto a capacidad y selectividad.

Etapa de regeneración:

La etapa de regeneración consiste en devolver el intercambiador saturado a su forma iónica inicial, empleando una disolución concentrada en el ion originariamente asociado al intercambiador (por ejemplo, un ácido mineral para una resina ácida fuerte). Esta etapa es importante en el proceso de intercambio iónico ya que el buen funcionamiento del intercambiador en sucesivos procesos de carga depende de una regeneración eficiente.

Descripción del desgasificador:

Introducción:

Para evitar la corrosión por oxigeno de las calderas, es necesario su eliminación del agua de alimentación. El sistema más económico y racional es instalar un desgasificador térmico que elimina el oxígeno contenido en el agua de alimentación aprovechando el descenso de punto de solubilidad del oxigeno al aumentar la temperatura.

A partir de 100º C , el agua no es capaz de retener ningún gas en disolución por lo que si se eleva la temperatura del agua de alimentación por encima de esta temperatura se logra la completa desgasificación de la misma.

Funcionamiento:

El agua y los condensados se introducen por la parte superior del desgasificante. El vapor necesario para elevar la temperatura del agua, se introduce al depósito por su parte inferior, manteniendo de esta forma la temperatura requerida del agua.

El vapor sobrante es evacuado a través del desgasificador encontrándose en su camino el agua fría que se introduce a contracorriente, produciéndose su calentamiento. Para mejorar este intercambio, en el interior del desgasificador están situadas una serie de bandejas perforadas por las que fluye el agua de fina lluvia.

El agua en contacto con el vapor produce su condensación y cae al depósito junto con el agua. Los incondensables (gases disueltos) salen al exterior por la parte superior del desgasificador, circulando a través de un condensador de vahos refrigerado por el agua fría de alimentación antes de su entrada al desgasificador, condensando el eventual vapor que haya podido quedar después de su paso por el desgasificador.

1.1. NECESIDADES DE VAPOR

Las necesidades de vapor de la instalación industrial que se proyecta proceden de los procesos de blanqueo, desodorizado e hidrogenación.

1.1.1. Blanqueo

Tras el lavado del aceite, éste pasa al blanqueador.

En él se somete a una adsorción con tierras decolorantes a una temperatura de 100 ºC mantenida mediante vapor.

El consumo de vapor en el proceso de blanqueo es de:

90 kg/h.

1.1.2. Desodorizado

En esta etapa se utiliza el vapor de alta presión para tres objetivos diferentes:

  • Vapor indirecto: para mantener constante la temperatura de la torre.
  • Vapor directo: para provocar el arrastre de las sustancias volátiles del aceite.
  • Vapor para el termocompresor: para generar las condiciones de alto vacío necesarias para el correcto funcionamiento del desodorizado.

La columna desodorizadora trabaja a una temperatura de 200 ºC; y para mantener estas condiciones se consumen las siguientes cantidades de vapor:

  • Vapor indirecto: 277 kg/h.
  • Vapor directo: 2,1 kg/h.
  • Vapor para el termocompresor: 7,5 kg/h.

Suma total del vapor necesario para la desodorización:

286,6 kg/h.

1.1.3. Hidrogenación

En esta etapa al aceite se le saturan los dobles enlaces de los ácidos grasos añadiendo hidrógeno a una temperatura de 180 ºC; para conseguirlo se hace necesario aportar calor al proceso mediante vapor; pero solamente en el periodo de arranque, ya que una vez que la reacción haya alcanzado esta temperatura, lo que hay que hacer es retirar el calor producido por la exotermidad de la reacción.

En el periodo de arranque del reactor, la cantidad de vapor que es necesario aportar es:

432 kg/h.

 

1.1.4. ELECCIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA CALDERA

El consumo de la caldera será el resultado de la suma del consumo de vapor en los tres procesos mencionados con anterioridad más un 15 % de tal cantidad en concepto de imprevistos, por lo que la capacidad del generador de vapor debe ser:

Consumo de vapor:

Resumen de consumos de vapor y secciones de las tuberías.

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Todas las tuberías de vapor llevan el aislante correspondiente; que equivale a 2 pulgadas de espesor por cada pulgada de diámetro interno de la conducción.

Características de la caldera:

Tipo

Producción vapor (kg/h)

Potencia kcal/h

Potencia kW

GMT 100

1000

600000

698

Para cubrir tales necesidades de vapor se instala una caldera comercial de 1000

kg/h,que según el Reglamento de Recipientes a Presión del Ministerio de Industria, pertenece a la categoría B, por lo que debe ser ubicada en una dependencia del edificio industrial con muros de hormigón armado de un espesor de 45 centímetros.

Las puertas serán metálicas y macizas, con unas dimensiones máximas de 1, 20 m. de ancho por 2,10 m. de alto.

El techo de la sala será de construcción ligera (fibrocemento, plástico, etc.).

2. NECESIDADES Y FLUJOS DE MATERIAS CIRCULANTES

AGUA:

Los aspectos fundamentales que debe reunir el agua son dos:

  • Caudal continuo disponible;
  • Calidad y características fisico-químicas.

Requisitos de pureza para el agua de entrada a la caldera de alta presión:

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GAS NATURAL:

El Poder Calorífico del gas natural es de 10.440 kcal/m3.

Para nuestra caldera necesitamos una potencia de 600.000 kcal/h, por tanto:

= 57,47 m3/h de gas natural son necesarios.

Teniendo en cuenta que el rendimiento de la caldera es del 90 % la cantidad de gas natural necesaria es:

= 63,86 m3/h de gas natural.

ACEITE:

Caudales de los distintos tipos de aceite a lo largo de todo el proceso:

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Podemos observar que todos los caudales están entorno a 1100 kg/h, entonces la sección de toda la línea de proceso será la misma.

Primero pasamos el dato de flujo másico a flujo volumétrico dividiendo entre la densidad del aceite.

1200 l/h º 0,33 l/s

Después de consultar el ábaco correspondiente del anexo, vemos que necesitamos un diámetro interno para el tubo de acero inoxidable de:

Ø int. = 1 ½ pulgada.

AGUAS RESIDUALES:

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3. NECESIDADES DE CALOR

DISEÑO DE INTERCAMBIADORES:

Intercambiador de placas para el desgomado:

Datos de cálculo:

Para el cálculo de los intercambiadores, tenemos que conocer las características de los fluidos, que son las siguientes:

Aceite

Agua

M = 0,317 kg/s

M = 0,120 kg/s

CP = 1970 Julios/kg.ºC

CP = 4184 Julios/kg.ºC

Tfe = 18 ºC

Tce = 95 ºC

Tfs = 70 ºC

Tcs = ¿?

Calor necesario:

El aceite viene del tanque de almacenamiento a una temperatura aproximada de 18 ºC y para el desgomado necesitamos elevar esta temperatura hasta los 70 ºC.

El fluido calefactor que usaremos será agua a 95 ºC proviniente de la condensación del vapor de otros procesos.

Q = Calor intercambiado

M = Flujo másico

CP = Calor específico

D T = Diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del fluido

Q = 0,317 (kg/s) . 1970 (J/kg.ºC) . (70-18) = 32487,822 Wattios

Suponemos un rendimiento del intercambiador del 85 %, entonces el calor será:

32487,822/0,85 = 38220,967 Wattios

Cálculo del intercambiador:

Este cálculo consiste en hallar la superficie necesaria de intercambio para que la energía térmica pase de un fluido a otro.

K = Constante de transferencia térmica

S = Superficie de transferencia

D Tln = Media logarítmica de temperaturas entre los dos fluidos

Tce = Temperatura de entrada del fluido caliente

Tfs = Temperatura de salida del fluido frío

Tcs = Temperatura de salida del fluido caliente

Tfe = Temperatura de entrada del fluido frío

Como no conocemos Tcs hacemos un balance térmico al fluido caliente:

38220,967 W = 0,120 kg/s . 4184 J/kg.ºC . (95 – Tcs)ºC

Tcs = 18,875 ºC

D Tln = 7,196 ºC

Según el fabricante los intercambiadores tienen una K = 3489,1 Julio/m2.s.ºC

S = 38220,967 W/(7,196 ºC . 3849,1 J/m2.s.ºC) = 1,522 m2

(1,522 m2)/(0,08 m2/placa) = 19 placas (PG 8/2)

Intercambiador de placas para el aceite en el re-refinado:

Datos de cálculo:

Aceite

Agua

M = 0,310 kg/s

M = 0,141 kg/s

CP = 1970 Julios/kg.ºC

CP = 4184 Julios/kg.ºC

Tfe = 70 ºC

Tce = 95 ºC

Tfs = 85 ºC

Tcs = ¿?

Calor necesario:

Q = 0,310 (kg/s) . 1970 (J/kg.ºC) . (85-70) = 9160,500 Wattios

9160,500/0,85 = 10777,059 Wattios

Cálculo del intercambiador:

Balance térmico al fluido caliente:

10777,059 W = 0,141 kg/s . 4184 J/kg.ºC . (95 – Tcs)ºC

Tcs = 72,602 ºC

D Tln = 5,495 ºC

S = 10777,059 W/(72,602 ºC . 3849,1 J/m2.s.ºC) = 0,562 m2

(0,562 m2)/(0,08 m2/placa) = 7 placas (PG 8/2)

Intercambiador de placas para el aceite en el lavado:

Datos de cálculo:

Aceite

Agua

M = 0,310 kg/s

M = 0,115 kg/s

CP = 1970 Julios/kg.ºC

CP = 4184 Julios/kg.ºC

Tfe = 85 ºC

Tce = 95 ºC

Tfs = 93 ºC

Tcs = ¿?

Calor necesario:

Q = 0,310 (kg/s) . 1970 (J/kg.ºC) . (93-85) = 4998,126 Wattios

4998,126/0,85 = 38220,967 Wattios

Cálculo del intercambiador:

Balance térmico al fluido caliente:


4998,126 W = 0,141 kg/s . 4184 J/kg.ºC . (95 – Tcs)ºC Tcs = 85,033 ºC

D Tln = 0,478 ºC

S = 4998,126 W/(0,478 ºC . 3849,1 J/m2.s.ºC) = 3,524 m2

(3,524 m2)/(0,6 m2/placa) = 6 placas (PG 16/7)

4. NECESIDADES DE FRÍO

Diseño de la cámara frigorífica:

4.1. INTRODUCCIÓN

Se precisa en la planta a proyectar una cámara frigorífica para la conservación de la margarina que se va fabricando antes de salir al mercado.

La conservación se realizará a una temperatura de 4 ºC.

Dado que no es posible conseguir esta temperatura de forma continua a lo largo del año mediante ventilación por aire exterior, se ha recurrido al frío artificial para tal conservación.

En este apartado se estudia por tanto la maquinaria frigorífica requerida por tal cámara, la cual ha de mantener su temperatura de régimen de forma continuada, por lo que su horario de funcionamiento será de 0:00 a 24:00 horas. No obstante, el tiempo de funcionamiento efectivo de la maquinara frigorífica será inferior, debido a los paros intermitentes que se realizarán para no sobrecargar los compresores.

4.2. DIMENSIONADO DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA DE CONSERVACIÓN DE MARGARINA

4.2.1. Capacidad de la cámara frigorífica

La producción horaria de margarina para la planta a proyectar es de 1335,223 kg. Considerando que la planta trabajará 24 h/día y 5 días/semana, la producción semanal de margarina asciende a 160.226,8 kg.

INSTALACIÓN FRIGORÍFICA

La conservación se realizará a 4 ºC. La margarina se conservará en tarrinas de plástico de dimensiones 12,25 x 8,5 x 5 cm, y 250 gramos de peso; estas tarrinas irán a su vez empaquetadas en cajas de cartón de 34 x 36,75 x 10 cm; la capacidad de cada una de estas cajas es de 24 tarrinas con un peso de 6 kilogramos. Para facilitar el manejo de tales cajas, éstas se paletizarán en palets de medidas normalizadas 80 x 120 cm, con una altura de 15 cm. En cada palet se dispondrán 60 cajas, 6 cajas en planta y 10 capas de altura.

Nº cajas/palet = 60 cajas.

Peso del palet = 60 x 6 = 360 kg.

Altura del palet = (10 x 10) + 15 = 115 cm.

De este modo, la producción semanal de margarina se almacenará en 26700 cajas dispuestas en 444 palets.

El transporte de las cajas en los palets por el interior de la cámara de conservación se hará por medio de carretillas elevadoras eléctricas.

Debido a la naturaleza del producto, el número de palets en altura no será superior a 3 y la altura total de la columna de palets no será superior a 4,8 m. Atendiendo a estas restricciones, se dispondrán columnas de 3 palets, siendo la altura de las mismas de 3,45 m.

Se proyecta una cámara frigorífica para 148 columnas de 3 palets cada una, es decir, para almacenar los 444 palets que se producen semanalmente.

La producción diaria es de 32.062 kg y la capacidad de un palet es de 360 kg, con lo que la necesidad diaria es de 89 palets.

La disposición de los palets en la cámara se indica en la figura siguiente:


Disposición de los palets en la cámara frigorífica de conservación

4.2.2. Dimensiones de la cámara frigorífica

Se han fijado las siguientes dimensiones para conseguir una distribución adecuada del producto en el interior de la cámara ocupando el mínimo espacio posible:

ANCHURA

Pasillo central: 3,6 m.

Pasillos laterales: 3,4 m.

Anchura ocupada por los palets: 1,2 x 4 = 4,8 m.

ANCHURA TOTAL DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA: 15,2 m.

LONGITUD

Separación entre palets y pared: 2,6 m.

Longitud ocupada por los palets: 0,8 x 37 = 29,6 m.

LONGITUD TOTAL DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA: 32,2 m.

ALTURA

Altura de la columna de 3 palets: 3,45 m.

Altura libre hasta el techo: 0,55 m.

ALTURA TOTAL DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA: 4 m.

SUPERFICIE DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA: 15,2 x 32,2 = 489,44 m2

VOLUMEN DE LA CÁMARA FRIGORÍFICA: 489,44 x 4 = 1957,76 m3

4.3. AISLAMIENTO TÉRMICO DE LA INSTALACIÓN FRIGORÍFICA

4.3.1. Introducción

El aislamiento térmico de la cámara de conservación de margarina protegerá a tal instalación contra las disipaciones de energía.

Los cerramientos estarán constituidas por enlucido de yeso, ladrillo perforado, aislante de poliestireno, cámara de aire y un enlucido de cemento.

Para ajustarnos a la norma básica de edificación (NBE – CT – 79) para este tipo de cámaras debemos aislar las paredes para que la densidad de calor sea igual 7 kcal/h.m2 o menor; por eso debemos hallar el espesor de aislante requerido.

Lo primero que tenemos que conocer es el coeficiente global de transmisión de calor "K". La fórmula de calcularlo es la siguiente:

L es el espesor de la superficie a tratar.

l es la conductividad térmica del material.

hi es el coeficiente superficial de transmisión de calor por convección interna.

he es el coeficiente superficial de transmisión de calor por convección interna.

Rc es la resistencia térmica de la cámara de aire existente en el muro.

PAREDES:

Constantes térmicas de los materiales, espesores y coeficientes de convección:

Para ver la siguiente tabla seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

Teniendo en cuenta que la temperatura interna de la cámara frigorífica para la conservación de la margarina es de 4 ºC y la temperatura media de la nave 18 ºC, sustituimos todos los valores en la siguiente ecuación:

y despejando, obtenemos un espesor para el poliestireno expandido de 4 cm.

Aislando las paredes de esta manera tenemos una pérdida de calor por las paredes internas de 1469,5 Wattios.

Para las paredes que están en contacto con el exterior, el valor 1/he tiene un valor de 0,06 m2.ºC/W. Repitiendo los cálculos de la manera indicada anteriormente obtenemos unas pérdidas de calor para las paredes externas de 1028,2 Wattios.

SUELO Y TECHO:

El coeficiente de transmisión de calor para el suelo es de 0,44 kcal/h.m2.ºC y como es un coeficiente pequeño no colocaremos aislante.

De esta manera las pérdidas de calor a través del suelo son de 494,540 Wattios.

Los valores correspondientes de los coeficientes de transmisión de calor para el techo son los siguientes:

Para ver la siguiente tabla seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

Operando como antes obtenemos un espesor de aislante de 25 centímetros.

Entonces las pérdidas de calor por el techo son de 758,4 Wattios.

PUERTAS:

Se dispone de dos puertas corredera de dimensiones 2,5 x 3 m para facilitar el acceso de las carretillas elevadoras. Las puertas van acompañadas de mando eléctrico.

El coeficiente de transmisión térmica para nuestras puertas metálicas y opacas, que pueden formar parte de locales no calefactados, es de 4,5 W/m2.ºC.

Las dimensiones de cada una de las dos puertas de la cámara frigorífica son:

    • Ancho: 2,5 metros.
    • Alto: 3 metros.

Esto nos da una superficie de 7,5 m2.

Sustituimos estos datos en la siguiente ecuación:

y obtenemos unas pérdidas de calor de 472,5 Wattios a través de cada puerta.

Para ver la siguiente tabla seleccionar la opción "Descargar" del menú superior

Sabiendo que: 1 kcal = 860 W

El resultado de las pérdidas de calor totales expresado en kcal es el siguiente:

= 5,46 kcal/s.

5,46 kcal/s * 3600 s/h = 19656 kcal/h.

Este dato se aumentará en un 10 % para compensar las pérdidas de frío producidas por la apertura de las puertas, circulación de carretillas, personal y las producidas por la iluminación; además de aplicar un factor de seguridad de otro 10 % para evitar sobrecargas en el equipo frigorífico.

Así pues, la potencia real necesaria para la conservación de la margarina en la cámara frigorífica será:

23587 kcal/h

Este valor se redondea, obteniendo como potencia frigorífica:

24000 kcal/h º 24000 frigorías/hora

MAQUINARIA FRIGORÍFICA

La temperatura de conservación de la margarina dentro de la cámara frigorífica será de 4 ºC, la potencia requerida será de 24.000 kcal/h y el horario de funcionamiento será de 0:00 a 24:00.

Se proyecta una instalación de producción de frío por compresión mecánica y se empleará el refrigerante tetrafluoretano (R-134a). Se trata de un producto hidrogenofluorcarbonado (HFC), de la nueva generación de refrigerantes, que se presenta como sustituto del R-12, y cuyo potencial de ataque a la capa de ozono (ODP) es nulo. Para la conducción del fluido refrigerante se emplearán tuberías de cobre que facilitan el montaje, sin que haya riesgos de corrosión por parte de los derivados halogenados.

Diseño del Votator:

La emulsión agua-grasa entra en el intercambiador de paredes rascadas (Votator) a una temperatura de 85 ºC y la salida de la pasta de margarina se produce a una temperatura de 4 ºC.

La potencia refrigeradora necesaria para esta etapa se calcula del modo siguiente:

W = M * CP * (T1 – T2)

W = 0,371 kg/s * 1,97 kJ/kg.K * (85 – 4) = 57,4 kW

Nuestra producción de margarina es de 1336 kg/h, por tanto elegimos el modelo de Votator 1M 72, que es capaz de producir 1600 kg/h de margarina con una potencia refrigerante de 60 kW y un rango de giro para las cuchillas que va desde las 90 hasta las 175 r.p.m.

Potencia total instalada

Entonces, resumiendo, tenemos que la potencia total de frio que debemos tener instalada en nuestra planta, es la suma de la necesaria en la sala de conservación y la necesaria para solidificar la margarina en el Votator.

  • Cámara frigorífica: ...... 23587 kcal/h.
  • Votator: ..................... 57,4 kcal/h.

  • Total: ......................... 23644,4

Este valor se redondea, obteniendo como potencia frigorífica total:

24000 kcal/h º 24000 frigorías/hora

5. CÁLCULO DE LAS BOMBAS

Para el cálculo de las bombas de la instalación utilizaremos los ábacos adjuntos en los anexos.

Cálculo de la bomba de alimentación de aceite bruto P-102

Para este tipo de trabajo elegimos una bomba centrífuga de acero inoxidable apta para bombear líquidos alimentarios.

Como la cantidad de aceite que tiene que mover es 30 m3/h en el ábaco correspondiente encontramos que el modelo

50/13

cumple este requisito con una carga en metros de aproximadamente 6 metros. Suficiente para nuestro caso, ya que las pérdidas de carga son despreciables por encontrarse muy cerca de la centrífuga a la que alimenta.

El diámetro del rodete es de 139 mm y la potencia instalada es de 0,9 CV ofreciendo un rendimiento del 75% a 1450 r.p.m.

El resto de las bombas centrífugas que forman el circuito son del modelo

32/26

porque el caudal a mover por todas ellas es prácticamente el mismo (comprendido entre 1,0 y 1,2 m3/h). Las pérdidas de carga provocadas al atravesar un intercambiador de calor se han estimado en 10 metros de columna de agua, este modelo las supera sin problemas, porque es capaz de alcanzar 20 metros de pérdidas de carga.

El diámetro del rodete es de 245 mm y la potencia instalada es de 2 CV rindiendo un 39 % a 1450 r.p.m.

La bomba p-811 tiene que impulsar el aceite con mas fuerza porque al atravesar dos intercambiadores de calor, las pérdidas de carga son mayores, por tanto el modelo será el

40/32

Con un diámetro de rodete de 329 mm, es capaz de bombear el líquido hasta una altura de 38 metros, consiguiendo un rendimiento del 35 % a 1450 r.p.m.

La potencia instalada es de 4,5 CV.

Bombas dosificadoras:

Estas bombas están equipadas con un solo control para salida de bomba. El Control de caudal externo (potenciómetro) permite ajustar el porcentaje de 0 al 100% de su capacidad.

Esta característica elimina la necesidad de preocuparse de longitudes de carrera y selecciones de potencia. Un LED indicador se ilumina cada vez que comienza un recorrido. Esto permite al usuario calcular la cadena de impulsos a distancia.

Bombas de vacío:

Las bombas de vacío son necesarias en los condensadores barométricos, todas son iguales y sus características son las siguientes:

- Caudal: hasta 13.000 m³/h.

- Vacío: hasta 0,001 bar.

- Temperatura: hasta 160ºC con enfriamiento de aceite.

6. CONDICIONES DE LAS ETAPAS

SECADO:

La operación de secado se realiza calentando la sustancia grasa a 70-80 ºC y en vacío. En estas condiciones el agua se evapora y se condensa separadamente.

El funcionamiento del equipo de secado continuo es muy simple:

La Figura 1 representa una columna desecadora continua.

La sustancia grasa a secar entra en el calentador A, donde llega a 70-80 ºC y pasa al deshidratador B, donde hay una presión absoluta de 50-70 mm Hg creada por el condensador barométrico C y la bomba de vacío D. Un sistema de placas hace caer el producto hasta el fondo del equipo bajo la forma de una película de líquido. En estas condiciones de temperatura y presión, el agua se evapora rápidamente. La bomba E, extrae continuamente la sustancia grasa: una válvula de flotador garantiza un nivel constante en el interior del equipo.

Es un aparato capaz de tratar grandes cantidades y de dimensiones reducidas:

  • Volumen = 1 m3.
  • Diámetro = 0,85 metros.
  • Altura = 1,75 metros.

BLANQUEO:

Temperatura:

En el Gráfico 1 se refleja los resultados de una serie de pruebas realizadas sobre un aceite de soja neutralizado trabajando a diferentes temperaturas, pero las demás condiciones se mantuvieron constantes.

La cantidad de tierra de colorante fue el 2% en peso en todas las pruebas.

Puede observarse que a baja temperatura el poder decolorante es muy limitado llegando al máximo alrededor de los 100 ºC, para decrecer a partir de dicha temperatura.

El poder decolorante se ha determinado con el aparato Lovibond. En la gráfica la curva superior se refiere al color amarillo y la de trazos se refiere al rojo. A la derecha del gráfico se representa la escala del rojo y a la izquierda, la del amarillo.

Las pruebas se realizaron trabajando a presión y con fuerte agitación.

Para nuestra planta operaremos en la etapa de blanqueo a una temperatura de 100 ºC, aunque hay que precisar que cada aceite tiene su óptimo de temperatura, por eso se realizan pruebas preliminares para encontrar dicho punto óptimo. Por tanto el gráfico expuesto sirve como una primera aproximación.

Gráfico 1. Influencia de la temperatura sobre el efecto decolorante.

TEMPERATURA ºC

Tiempo:

Se ha representado en el Gráfico 2 la influencia de este factor.

Los datos indicados han sido obtenidos trabajando sobre un aceite de soja neutralizado en las siguientes condiciones:

  • Temperatura de decoloración, 95 ºC.
  • Cantidad de tierras decolorantes: 2 por 100.
  • Presión absoluta 60 mm Hg.
  • Agitación fuerte.

Como se puede observar por la curva del amarillo, la acción decolorante es máxima para un tiempo de contacto de unos 30 minutos, que es el tiempo que utilizaremos en nuestro proceso; a partir de este punto la acción decolorante va descendiendo lentamente al prolongarse el tiempo.

Este gráfico explica por qué la decoloración continua, donde se puede mantener constante el tiempo de contacto, es mas eficaz que una decoloración discontinua.


Gráfico 2. Influencia del tiempo de contacto sobre el efecto decolorante.


TIEMPO EN MINUTOS

El reactor decolorante, para permitir al aceite tener un tiempo de residencia de 30 minutos, tiene las siguientes dimensiones:


  • V = t * Q V = 0,5 * 1134 l/h = 567 litros ~ 600 litros.
  • Diámetro: ......... 0,65 metros.
  • Longitud: .......... 1,95 metros.

DESODORIZADO:

Las columnas de platos, para el desodorizado en continuo tienen todas sus dimensiones condicionadas a la capacidad de procesado.

Nuestra planta necesita desodorizar 26596 kilogramos de aceite al dia. Por ello, según la bibliografía, elegimos una columna con las siguientes características:

  • Diámetro: ............................ 2300 mm.
  • Altura: ................................. 7400 mm.
  • Número de platos: ................ 5.

  • Vapor de calentamiento: ........ 250 kg/24h.
  • Vapor directo: ....................... 50 kg/24h.
  • Agua de refrigeración a 18ºC: 25 m3/24h.
  • Presión: ................................ 4-6 Torr.

La cantidad teórica de vapor directo debería ser un volumen de vapor igual al volumen de los vapores de las sustancias odoríferas a evaporar.

En la práctica, la cantidad de vapor inyectado para el stripping es superior, pudiendo llegar a valores de 4:1 o mas, según el tipo de equipo.

El límite de la cantidad de vapor inyectado viene dado por la posibilidad de mantener el régimen de presión, ya que 1 kg de vapor de agua a 1 mm Hg ocupa un volumen de 1500 m3 como puede observarse en el Gráfico 3.

Gráfico 3. Volumen del vapor de agua en función de la presión.

Volumen de 1 Kg de vapor, m3.

Presión, mm Hg

HIDROGENACIÓN:

Observando el gráfico inferior, relativo a la hidrogenación de los ácidos grasos presentes en el aceite de girasol, vemos que la velocidad de formación de ácido estearico no es constante. Comienza rápido y después va decreciendo de forma asintótica según las constantes cinéticas (K1, K2 y K3).

 

K1

 

K2

 

K3

 




Linolénico

Linoleico

Oleico

Estearico

K1 = 0,367.

K2 = 0,159.

K3 = 0,013.

Gráfico 4. Hidrogenación de los ácidos grasos del aceite.

Ácidos grasos %

Tiempo, minutos.

Condiciones de la hidrogenación:

  • Temperatura: ....................... 180 ºC.
  • Presión: ............................... 15 PSI (1 atm).
  • Relación de catalizador: ........ 0,02 %.
  • Velocidad de agitación: ......... 600 r.p.m.
  • Tiempo de reacción: ............. 90 minutos.

Dimensiones del reactor:

  • Diámetro: ............................ 1 metro.
  • Altura: ................................. 3,5 metros.

PRESUPUESTO

www.Acideka.com

A continuación le detallamos los precios solicitados

Hidóxido Sódico 50% (Contenedores) 210 €/Tn

Carbonato Sódico Ligero (Sacos) 290 €/Tn

Cloruro Sodico Fino (Sacos) 325 €/Tn

Los precios ofertados son para el material situado en Valladolid, impuestos aparte. Los contenedores se cobran a 150,25 €/unidad que se abonarán íntegramente a la devolución de los mismos en buen estado.

En la confianza de que nuestra oferta sea de interés, reciban un cordial saludo.

Miren Elorrieta

Dpto.Atención al Cliente

Lecitina de soja = 100 €/kg

Sorbato potásico = 45 €/kg

Ácido cítrico = 30 €/kg

Diacetilo = 87 €/kg

Hidrógeno = 26,71 €/m3

Catalizador de níquel = 10000 €/Tn

Ácido fosfórico al 75 % = 1143 €/Tn

 

4. EQUIPO DE PROCESO

REF.

DESCRIPCIÓN

CANTIDAD

PRECIO UNITARIO

(EUROS)

TOTAL

(EUROS)

4.1

Bomba centrífuga 50/13

1

935

935

4.2

Bomba centrífuga 32/26

27

726

19602

Bomba centrífuga 40/32

1

1305

1305

4.3

Bomba de vacío 60 mm Hg y 1500 m3/h.

4

3014

12056

4.4

Bomba dosificadora

9

574

5166

4.5

Caudalímetro de vapor

5

580

2900

4.6

Caudalímetro para aceite

2

300

600

4.7

Centrífuga separadora

6

14700

88200

4.8

Colector de nieblas

1

4530

4530

4.9

Columna desodorizadora

1

981925

981925

4.10

Condensador barométrico de 18 litros/minuto

1

13500

13500

4.11

Condensador barométrico de 56 litros/minuto

2

27400

54800

4.12

Depósito 150000 litros de acero inoxidable

2

975000

1950000

4.13

Depósito 2500 litros de acero inoxidable

2

164400

328800

4.14

Depósito 30000 litros de acero inoxidable

1

27400

27400

4.15

Depósito almacenado para 1000 kg de partículas sólidas (tierras de diatomeas)

1

1085

1085

4.16

Depósito almacenado para 250 kg de partículas sólidas (sorbato potásico)

1

630

630

4.17

Depósito almacenado para 500 kg de catalizador embebido en aceite

1

870

870

4.18

Depósito almacenado para 500 kg de partículas sólidas (sal refinada)

1

870

870

4.19

Depósito de aditivos con 100 litros de capacidad

6

3288

19728

4.20

Desaireador

1

1820

1820

4.21

Filtro de aceite

1

1550

1550

4.22

Filtro prensa

2

247000

494000

4.23

Filtro prensa calentado

2

257550

515100

4.24

Grupo hidropresor

Suministro y colocación de grupo de presión completo, con capacidad de elevación del agua entre 15 y 18 metros, formado por electrobomba de 2 CV a 380 V, calderín de presión de acero galvanizado con manómetro, e instalación de válvula de retención de 2" y llaves de corte de esfera de 2", incluso con p.p. de tubos y piezas especiales de acero galvanizado de 2", entre los distintos elementos, instalado y funcionando, y sin incluir el conexionado eléctrico de la bomba.

2

1359

2718

4.25

Intercambiador de calor con superficie rascada (Votator)

1

2500

2500

4.26

Intercambiador de calor de placas

10

570

5700

4.27

Intercambiador de calor tubular

2

12700

25400

4.28

Reactor de blanqueo

1

268900

268900

4.29

Separador de nieblas

2

2830

5660

4.30

Tanque reactor mezclador de 250 litros

2

20550

41100

4.31

Tanque reactor mezclador de 500 litros

6

30825

184950

4.32

Termocompresor

1

125300

125300

4.33

Tornillo dosificador

5

5145

25725

4.34

Torre hidrogenación

1

450700

450700

4.35

Torre secado de aceite

1

96900

96900

SUBTOTAL 4, totalmente instalado y funcionando

5762925

 

5. TUBERIAS

REF.

DESCRIPCIÓN

METROS

PRECIO UNITARIO

TOTAL

4.1

Tubería de acero inoxidable de 1 1/2" (40 mm.) apta para estar en contacto con materias alimentarias, instalado y funcionando, según normativa vigente

17,95

 

5. ENVASADO

REF.

DESCRIPCIÓN

CANTIDAD

PRECIO UNITARIO

TOTAL

5.1

Unidad envasadora

1

108.000

108.000

5.2

Transportador

1

9.000

9.000

5.3

Carretilla elevadora

1

6.000

6.000

5.4

palet de madera para almacenamiento de producto terminado. Dimensiones 120 x 80 cm.

444

22

9768

SUBTOTAL 5, totalmente instalado y funcionando

123.000

TOTAL PRESUPUESTOS PARCIALES = 212132132

+ GASTOS GENERALES (16%) = 213213213

+ BENEFICIO INDUSTRIAL (6%) = 3213213213


+ IVA (16% del subtotal anterior) = 32132132

  1. GENERACIÓN DE RESIDUOS Y ASPECTOS AMBIENTALES.

    1. Importancia del sector en relación a los aspectos ambientales.

Los grandes problemas ambientales asociados al sector aceitero están relacionados con los residuos sólidos y líquidos y con los riesgos asociados a gases explosivos.

La contaminación por gases está confinada a la operación de calderas.

Los residuos sólidos generados son, en la mayoría de los casos reciclados hacia otros sectores industriales (por ejemplo: plásticos, papel, etc.). En el proceso se generan otros residuos sólidos:

  • Catalizador de níquel.
  • Tierras de blanqueo (1-1,5% del volumen de aceite).

Existe además, otro residuo sólido correspondiente a los lodos producidos por las plantas de tratamiento de los efluentes líquidos.

Los fangos generados en esta industria se caracterizan por un alto contenido de sólidos en suspensión, aceites y grasas. Producto de estos dos contaminantes, hacen que la DBO5 sea normalmente bastante elevada. El pH del fango es altamente variable a lo largo del dia, lo cual obliga a su neutralización previa.

Los otros aspectos ambientales asociados a esta industria tienen que ver con la contaminación acústica del proceso productivo, y con la presencia de olores molestos.

    1. Contaminación del aire.
    2. La contaminación del aire en industria aceitera se produce básicamente por las emisiones de las calderas. Las calderas de gas natural (como la que dispone nuestra planta), son las mas adecuadas para cumplir con los requisitos de la Norma de contaminación del aire en cuanto a material particulado y óxidos de azufre.

    3. Molestias.
    4. El otro impacto ambiental asociado a la industria aceitera está en relación con la generación de olores molestos. Los olores molestos son provocados principalmente en el proceso de refinación.

      Las inversiones asociadas a su tratamiento son caras, razón por la cual se opta por la minimización de fugas y el confinamiento de las zonas conflictivas.

    5. Caracterización de efluentes líquidos.
    6. El efluente líquido de la industria aceitera presenta como principales contaminantes aceites y grasas; sólidos suspendidos; DQO; DBO y conductividad.

      La DBO5 está normalmente ligada a los aceites, grasas y sólidos en suspensión, por lo tanto al eliminar estos, los valores de DBO5 se reducen en un altísimo porcentaje.

      La DBO5 también puede verse afectada por el contenido de jabones y gomas.

      La DQO en la industria aceitera equivale aproximadamente a 1,5 veces la DBO5 .

      Los valores medios de DBO5 en la industria aceitera fluctúan entre 2,000 y 30,000 mg/l.

    7. Caracterización de residuos sólidos.
    8. En general los residuos sólidos generados en la industria aceitera ofrecen la posibilidad de reciclarse hacia otros sectores industriales, como ocurre con los desechos de plásticos utilizados en envasado de producto terminado.

      El catalizador de Niquel utilizado en la hidrogenación es un polvo negro que queda retenido en los filtros prensa. Este se dispone como residuo sólido en vertederos en la mayoría de los casos, y en los menos se exporta a Estados Unidos para su recuperación. Este catalizador queda embebido en aceite.

      La recuperación del níquel puede ser electrolítica para producción de cátodos de níquel; o en ambiente ácido para producción de sulfato de níquel.

      Las tierras de blanqueo representan un importante residuo sólido. De hecho, se estima su uso entre 1% a 1,5% del total del volumen de aceite procesado. Las tierras de blanqueo son utilizadas por todas las industrias aceiteras que efectúan el proceso de refinación. Estas quedan embebidas en aceite, siendo la concentración de aceites del orden del 30-50% de las tierras evacuadas.

      A las tierras de blanqueo se les puede extraer el aceite por medio de un proceso de extracción por solvente.

      Este proceso de recuperación lo efectúan solo aquellas fábricas que procesan semillas porque disponen del hexano necesario.

      Cuando se separa el aceite de la tierra de blanqueo, el residuo resultante puede ser utilizada como relleno de caminos, y como alimento animal (se admite hasta un 2% de estas tierras en la formulación del alimento). Cuando no se recupera el aceite son dispuestas en vertederos controlados.

      Los lodos generados en la planta de tratamiento de aguas, con un altísimo nivel de aceites y grasas, son sometidos a un proceso de desdoblamiento. Este consiste en reducir el pH (<1) y agregar vapor para elevar la temperatura de estos.

      En esas condiciones, se generan tres fases: aceite, agua y residuo sólido. El aceite es reciclado al proceso productivo, el agua es retornada a la planta de tratamiento y el residuo sólido se evacua al vertedero, o es reciclado a otras industrias.

    9. Impactos ambientales actuales y potenciales.

El impacto ambiental de la industria aceitera está concentrado en la problemática de riesgos potenciales de explosiones, efluentes líquidos, de los lodos producidos en su tratamiento y de los olores molestos.

Las empresas productoras están en su mayoría conectadas a servicios de alcantarillado público.

Por ello, las que no han implementado planta de tratamiento, pueden provocar obstrucción de las redes de alcantarillado por solidificación de aceites y grasas. Si se implementa un tratamiento previo no se tendrá ningún problema para su disposición en redes de alcantarillado público.

La DBO5 disuelta de los efluentes tratados se mantiene en el rango de 300 mg/l, con máximos posibles del orden de 500-600 mg/l. Es por ello, que no tiene sentido la construcción de plantas biológicas para pulido de la DBO5 por cuanto son niveles que pueden tratarse sin problema alguno en las plantas municipales.

El control de olores es un problema restringido a ciertas plantas y no generalizado del sector.

Normalmente está asociado al uso de aceites de pescado y no al de aceites vegetales.

 

  1. PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACION Y OPTIMIZACION DE PROCESOS.

2.1. Control de procesos, eficiencia y prevención de la contaminación.

Un programa de prevención de la contaminación en la industria aceitera se justifica debido a que aproximadamente el 90-97% de la DBO es proporcionada por la pérdida de productos. Por consiguiente minimizar la generación de corrientes contaminantes no apunta solamemente al cumplimiento de la normativa ambiental vigente, sino que permite aumentar la rentabilidad de la empresa ya sea en términos de recuperación de productos comercializables, como en términos de reducción de los costos de tratamientos de los efluentes.

Puesto que más del 90% de la contaminación de una empresa aceitera proviene de las pérdidas de productos o materias primas, el control de estas fugas es un elemento estratégico para el éxito de un programa de prevención.

La utilización de hidrógeno en el proceso de hidrogenación, obliga a analizar en detalle toda la operatoria asociado a ellos, por los potenciales riesgos de explosiones que acarrea.

De hecho, una de las principales oportunidades de prevención está asociada al manejo de este gas.

2.2. Estrategias y Jerarquía de prevención de la Contaminación.

Las actividades involucradas en un Plan de Prevención son aquellas que apuntan a evitar la generación de cargas hidraúlicas y contaminantes más allá de lo estrictamente indispensable, por lo tanto guardan relación con la conservación de agua y energía y la optimización de los procesos y operaciones.

Las estrategias a implementar para reducir la generación de contaminantes sigue un camino jerárquico en el sentido que los problemas se abordan de acuerdo al siguiente orden:

· Minimización en origen.

· Uso de tecnologías de producción más avanzadas y más limpias.

· Reuso y Reciclaje Interno.

· Tratamiento y Disposición.

 

2.3. Medidas para la prevención de la contaminación.

En el caso de las plantas aceiteras se sugieren las siguientes medidas:

  1. La definición, por parte de la gerencia, de una política de prevención clara y el compromiso de implementarla.

2. La adopción de un programa definido de prevención y de capacitación para

concienciar a todo el personal de la planta con respecto a los alcances, técnicas y consecuencias de tal programa.

3. La creación de un Comité de Prevención con suficiente atribuciones para

proponer y efectuar cambios.

4. Aportar instrucciones a los operadores de planta acerca del correcto

manejo de los equipos.

5. Elaboración de manuales de procedimiento para los mecánicos de

mantenimiento a fin de minimizar pérdidas innecesarias de productos. (por

ejemplo: es común que al soltar una unión americana se evacúe el

aceite de la conducción al piso y no a un recipiente para su reciclaje).

6. Mantenimiento de los equipos, estanques y tuberías en buenas condiciones

para eliminar o minimizar filtraciones, goteos a través de los empalmes,

empaquetaduras, sellos, etc.

7. Reparar o reemplazar todos los equipos y partes desgastadas u obsoletas

incluyendo válvulas, juntas y bombas.

8. Declaración de zonas de operación en seco, a fin de que cualquier pérdida

que llegue al piso sea tratada como residuo sólido y no limpiada con agua.

9. Asegurarse que los estanques de los camiones sean vaciados

completamente antes de desconectar las mangueras.

10. Monitorear las boquillas de llenado para asegurarse que todos los

contenedores sean llenados a su correcta capacidad de acuerdo a la

temperatura reinante durante la operación.

11. Poner especial énfasis en el manejo y traslado de todos los productos y

contenedores.

12. Segregación de las corrientes contaminantes.

2.4. Posibilidades de tecnologías de producción más avanzadas y limpias.

  1. Desarrollar balances de materia con el propósito de identificar los puntos
  2. de generación de pérdidas y reemplazar o modificar los equipos defectuosos.

  3. Instalación de condensadores de vacío en desodorización. Esto reduce las descargas de ácidos grasos en los efluentes.
  4. Instalar controles de nivel de líquidos con detención automática de bombas, alarmas, etc. En todos los puntos donde pudiera ocurrir algún rebalse tales como: tanques de almacenamiento, equipos de proceso,
  5. Instalación correcta de las tuberías con el fin de evitar vibraciones que pudieran dar lugar a filtraciones.
  6. Proveer las líneas de llenado con sistemas recolectores de derrames con el fin de evitar que los productos vayan a las canaletas de drenaje.
  7. Recuperación del aceite embebido en catalizadores de níquel y en tierras de blanqueo.

En general, las modificaciones planteadas pueden permitir reducciones superiores al 50% en las cargas contaminantes.

1 Es una metodología que comprende una serie de técnicas estructuradas que permiten aplicar el primero y segundo principio de la Termodinámica al análisis de la energía térmica disponible en un sistema. (ej.: una planta de proceso) y tiene como objetivo la integración de las distintas corrientes calóricas (calientes y frias) con el fin de minimizar tanto la superficie total y el número necesario de equipos para el intercambio y la generación de calor, así como el consumo de combustible.

 

2.5. Posibilidades de minimización, reuso, recirculación, recuperación y reciclaje.

Algunas de las opciones más relevantes de reciclaje se reseñan a continuación:

1) Instalación de un sistema de recuperación de los sólidos provenientes de las operaciones de puesta en marcha, detención y cambio de producto en las diversas operaciones unitarias.

2) Sistema de recuperación de los materiales que quedan en los tanques.

3) Reciclaje de envases, residuos de lubricantes, chatarras.

4) Reciclaje de aceites de bajo grado (refinación deficiente) a industria del jabón.

2.6. Descripción de metodología de implementación, con referencia a las auditorias, medidas organizativas y sistemas de gestión ambiental (ISO 14000).

La Norma ISO 14000 entrega una serie de herramientas y metodologías para el manejo de los aspectos ambientales de una empresa. El hecho que se puede cumplir con la ISO 14000 de distintas maneras permite afirmar que esto puede ocurrir ya sea construyendo un sistema de tratamiento final, así como realizando un programa de prevención de la contaminación. No obstante, los beneficios que aporta el desarrollo de un plan de prevención de la contaminación basado en ISO 14000 son multiples e, indudablemente, superiores a los que arrojaría uno de abatimiento final. Entre ellos se pueden destacar:

1) Ordenamiento y control integrado de los aspectos ambientales de la

empresa.

2) Aumento en la eficiencia de las operaciones.

3) Reducción de los costos.

4) Facilitación del cumplimiento de las regulaciones vigentes.

5) Mejora de la imagen pública.

6) Acceso a mercados ambientalmente exigentes.

7) Reducción de los riesgos ambientales.

8) Mejora de las relaciones con las autoridades y la comunidad.

9) Obtención de sellos y certificaciones internacionales.

3. METODOS PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACION.

3.1. Tecnologías de tratamiento para efluentes líquidos.

Una planta de tratamiento para efluentes aceiteros requiere ser diseñada para eliminar los niveles contaminantes de parámetros tales como: DBO5, DQO, Aceites y Grasas, Sólidos Suspendidos, y para corregir el pH del efluente en cuestión. El control del parámetro sulfatos, él cual normalmente estará excedido requiere de un análisis separado. Debido que en la mayoría de los casos se trata de descargas a redes de alcantarillado público, donde la exigencia de DBO5 será 750 mg/l, es necesario diseñar un sistema de tratamiento que considere un pretratamiento y un tratamiento físico-químico. Normalmente no se requiere un proceso biológico para dar solución al parámetro DBO5.

El pretratamiento consiste en equipos separadores de sólidos para remoción de sólidos gruesos y molestos del efluente a tratar, así como la instalación de cámaras desgrasadoras. En algunos casos, se hace necesario la incorporación de un desarenador, en particular cuando se observa un ataque de ácidos a los pavimentos de la planta.

A continuación se describirá las alternativas de solución para cada uno de estos tratamientos.

3.1.1. Tratamientos físicos.

Los procesos físicos involucran operaciones gravitacionales, manuales o mecánicas que permiten remover básicamente sólidos de distinta granulometría y densidad del efluente.

Las operaciones unitarias involucradas son las siguientes.

Separación de Sólidos Gruesos

Para la eliminación de aquellos sólidos de gran tamaño (> 15 mm) que puedan interferir con las posteriores etapas del tratamiento, se instalan cámaras de reja de limpieza manual o autolimpiantes.

Los sólidos son dispuestos como basura doméstica en vertederos, o reciclados hacia otro sector si son posibles de clasificar.

Separación de sólidos molestos.

La industria aceitera por lo general no contiene sólidos molestos, sin embargo, en donde existen procesos de envasado, se evacúan hacia el efluente tapas de envases plásticos, paños de limpieza, papeles de etiquetas, maderas de embalajes, etc. Estos sólidos no se digieren biológicamente y provocan problemas en las posteriores etapas del tratamiento, razón por la cual es necesario eliminarlos previamente. Para ello se utilizan normalmente tamices tipo filtros rotatorios autolimpiantes con agua caliente o vapor. El ideal es utilizarlos inmediatamente antes o después del estanque de homogenización.

Separación de Sólidos No Putrescibles

Se entiende por tales a las arenas, gravas, cenizas, etc. Para retirarlos se utiliza desarenadores, los que pueden ser gravitacionales o aireados. Otra alternativa es utilizar hidrocentrífugas o hidrociclones, en cuyo caso se requiere necesariamente un bombeo previo del efluente.

Cámara Desgrasadora

La cámara desgrasadora tiene por objetivo eliminar físicamente aquellas grasas y aceites libres sin necesidad de incorporar producto químico alguno. Su implementación permite reducir los costos de tratamiento asociados a etapas posteriores. Las grasas removidas pueden ser recicladas al proceso de desdoblamiento de ácidos grasos.

Estanque de Ecualización

El estanque de ecualización tiene por objeto proporcionar tanto un caudal como características físico-químicas del fango a tratar, lo más homogéneas posible, con el objeto de permitir que el Sistema de Tratamiento no sufra pérdidas de eficiencia y/o no requiera de continuos, costosos y desfavorables cambios en el programa químico aplicado.

El tiempo de retención con el cual se diseña dependerá de la disponibilidad de espacio que tenga la industria. Sin embargo es conveniente que los tiempos sean superiores a 6 horas.

3.1.2. Tratamiento químico.

La etapa de tratamientos químicos involucra la separación de la materia suspendida del efluente.

La materia suspendida considera principalmente los aceites y grasas evacuados desde la planta procesadora.

Ajuste de pH

Aquí se realiza la dosificación de agente neutralizante (soda cáustica o ácido sulfúrico) con el objeto de ajustar el pH al nivel óptimo para la posterior etapa de coagulación. Es recomendable efectuar la neutralización en reactor, con al menos 10 minutos de tiempo de retención, ya que de esa forma se optimizará el consumo de reactivos. El control de pH en linea no es recomendable, ya que redundará en errores que afectarán la robustez del programa químico.

Desdoblamiento con vapor

Esta tecnología se basa en que a pH ácido (< 2,0) y alta temperatura se logra desdoblar los ácidos grasos, provocando la inmediata creación de dos fases, una fase líquida clarificada y una fase oleosa que se reprocesa.

La ventaja de este sistema es que no se utilizan productos químicos como coagulantes, y se pueden reciclar los aceites y grasas en el proceso productivo. Su principal desventaja es el alto costo de inversión y la complejidad de su control. Por ello, no es una alternativa comúnmente utilizada.

Coagulación

Esta etapa se aplica cuando no se utiliza el proceso de desdoblamiento.

El objetivo de esta etapa es neutralizar el potencial Z del efluente, de forma tal de permitir la formación de coloides, los que darán paso a coágulos. Para efectuar la coagulación existen dos tecnologías, la primera (más común) es la dosificación de una sal química coagulante, mientras que la segunda es electrocoagulación.

Las grandes ventajas de la electrocoagulación son la menor generación de lodos, y el menor costo de operación. Adicionalmente los lodos presentan concentraciones de aluminio del orden de 3 mg/l, lo cual permite analizar usos alternativos que la coagulación química no tolera.

La desventaja es la alta inversión en capital.

Floculación y preparacion de polimero

La dosificación del floculante (polielectrolito) permite la formación de coágulos de gran tamaño (flóculos), los que son retirados en la etapa posterior de flotación.

Los sistemas convencionales de preparación y dosificación del polímero son del tipo Batch y presentan tanto una engorrosa operación como una importante pérdida (entre el 25 y el 45%) de rendimiento en la actividad del polímero debido tanto a la rotura de la cadena molecular como a la falta de "desenrollamiento" de la misma, influyendo importantemente en los costos de operación.

Por ello es necesario seleccionar apropiadamente el equipo para esta operación unitaria, de forma tal de no incorporar altas dosis de este producto en los lodos, lo cual será perjudicial para posteriores aplicaciones.

Flotación

La tendencia natural de los sólidos en el efluente aceitero es a flotar no a sedimentar. Por esta razón se utilizan unidades de flotación para efectuar la separación física de los flóculos. En el proceso de flotación se incorporan microburbujas de aire al efluente en la entrada a la unidad. Estas microburbujas se adsorben a los flóculos bajando su densidad y provocando la flotación natural.

Para efectuar la flotación se pueden utilizar dos tecnologías, CAF (Cavitation Air Floatation) o DAF (Dissolved Air Floatation). Existen dos tecnologías adicionales de flotación, IAF (Induced Air Floatation) y Electroflotación. Estas dos últimas no son recomendadas en aceitera por cuanto la primera involucra mayores costos de operación, y la segunda no es viable por la baja conductividad del efluente.

Anexos

TABLA 5-1: Recomendacion de Solucion de Tratamiento

Etapa de tratamiento

Descarga al alcantarillado

Obligatorio

Recomendable

En función de la solución adoptada

Separación de sólidos gruesos

*

   

Separación de sólidos molestos

*

   

Separación de sólidos no putrescibles

 

*

 

Separación de sólidos finos

 

*

 

Cámara desgrasadora

 

*

 

Estanque de ecualización

*

   

Ajuste de pH

*

   

Desdoblamiento con vapor

   

*

Coagulación

   

*

Floculación

   

*

Flotación

*

   

En la tabla anterior se puede observar la gran versatilidad que ofrece el tratamiento de los efluentes en una aceitera. De todas formas, la solución que cada planta adopte, podrá sufrir variaciones en función de las cargas contaminantes, concentración, programas de prevención aplicados, calidad de las instalaciones, etc.

Cabe destacar que en las industrias aceiteras que han abordado programas de prevención, y/o plantas de tratamiento se ha llegado a soluciones bastante similares. Todas basadas en procesos físico-químicos con flotación como método de separación. Dos empresas han utilizado el sistema de flotación CAF y una tercera está por implementar un sistema DAF.

3.2. Métodos de control de emisiones a la atmósfera.

Los métodos de control de emisiones a la atmósfera son básicamente filtros de manga que permitan controlar las emisiones de material particulado generado por calderas, así como utilización de combustibles limpios como el gas licuado o el gas natural.

Las molestias generadas por olores normalmente son provocadas por mal manejo de los residuos sólidos generados tanto en el proceso como en la planta de tratamiento, razón por la cual no tiene sentido práctico invertir en tratamiento de olores, sino que el enfoque debe estar orientado a la prevención y al buen manejo de los residuos.

Con relación a las emisiones de amoniaco, lo que se persigue es no tener emisiones razón por la cual no existen sistemas de tratamiento de este gas. De todas formas si hubiere emisiones sería por accidentes y no producto de una operación normal.

3.3. Eliminación y disposición de residuos sólidos.

3.3.1. Tratamiento de lodos del tratamiento de los efluentes

Los lodos físico-químicos salen del proceso de tratamiento con una humedad aprox. del 93%. El deshidratado de los lodos físicoquímicos debe efectuarse con filtros prensa de placas o centrífugas.

Los lodos físicoquímicos son derivados a la estación de desdoblamiento de ácidos grasos, en donde se les ajusta el pH a un nivel ácido y se les aplica vapor directo. De esta forma se producen tres fases, una fase oleosa que se recicla al proceso productivo; una fase acuosa que retorna a la planta de tratamiento; y una fase sólida (borras) que es dispuesta en vertederos o reciclada a otros sectores industriales. Las condiciones para disponer el lodo en vertederos deben ser que cumpla el test de la gota (paint test).

La digestión de los lodos, ya sea por medios aerobios o anaerobios, se justificará solamente en la medida que los costos de disposición de lodos aumenten considerablemente. Sin embargo, en una primera etapa, se dispondrán lodos crudos.

Los lodos deshidratados pueden disponerse en vertederos autorizados, o bien en plantas de compostaje para posterior uso como mejorador de suelos. También pueden reciclarse como combustible en hornos cementeros, debido a que cuentan con un alto valor energético.

3.3.2. Disposición de residuos sólidos generados al interior del proceso productivo.

Los residuos sólidos generados en el proceso productivo son plásticos, maderas, metal, papel y lodos provenientes de clarificación del aceite.

Los plásticos, maderas, metal y papel son entregados a terceras empresas para su reciclaje.

El catalizador de Niquel utilizado en la hidrogenación es un polvo negro que queda retenido en filtros prensa. Este se dispone como residuo sólido en vertederos en la mayoría de los casos, y en los menos se exporta a Estados Unidos para su recuperación. Este catalizador queda embebido en aceite.

Es de destacar los riesgos de autocombustión que presenta este residuo, razón por la cual deben adoptarse las medidas de seguridad pertinentes para su apropiado manejo.

Las tierras de blanqueo representan un importante residuo sólido. De hecho, se estima su uso entre 1% a 1,5% del total del volumen de aceite procesado. Las tierras de blanqueo son utilizadas por todas las industrias aceiteras que efectúan el proceso de refinación. Estas quedan embebidas en aceite, siendo la concentración de aceites del orden del 30-50% de las tierras evacuadas. A las tierras de blanqueo se les puede extraer el aceite por medio de un proceso de extracción por solvente.

Este proceso de recuperación lo efectúan solo aquellas fábricas que procesan semillas.

Cuando se separa el aceite de la tierra de blanqueo, la borra resultante puede ser utilizada como relleno de caminos, y como alimento animal (se admite hasta un 2% de estas tierras en la formulación del alimento).

Cuando no se recupera el aceite son dispuestas en vertederos. Es de destacar los riesgos de autocombustión que presenta este residuo, razón por la cual deben adoptarse las medidas de seguridad pertinentes para su apropiado manejo.

Existe un último grupo, que corresponde al producto vencido y/o fuera de fecha, el cual puede ser recuperado en el proceso de desdoblamiento.

3.4. Sistemas de control, y eficiencia de reducciones de los contaminantes.

Los sistemas de control para monitorear la calidad del efluente deben centrarse en pH, Aceites y Grasas, Sólidos Suspendidos, Sólidos Sedimentables y cantidad de lodos producida.

TABLA 5-2: Eficiencia de Reduccion de Niveles Contaminantes.

Parámetro

Antes del tratamiento

Después del tratamiento fisicoquímico

DBO5, mg/l

3000-20000

200-600

Sólidos suspendidos, mg/l

3000-50000

50-300

Aceites y grasas, mg/l

2000-20000

30-200

Detergentes, mg/l

2-30

0,5-2

TABLA 5-3: Eficiencia de Reduccion de Sulfatos y DBO5

Proceso aplicado

Sulfatos (mg/l)

DBO5 (mg/l)

Lodos Activados

No lo elimina

<30

VIRAKVY

<50

<30

CRYSTALACTOR

<600

No lo elimina

Osmosis inversa + Evaporación

<30

<30

4. SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL.

4.1. Productos químicos peligrosos y tóxicos.

Algunos de los productos químicos tóxicos y peligrosos más usados en la industria aceitera son los siguientes:

Hexano

Amoníaco

Sosa Cáustica

Hidrógeno

Acido fosfórico

Desinfectantes

En orden de relevancia, sin lugar a dudas, los insumos más peligrosos son el hidrógeno y el amoniaco.

El hidrógeno tiene una concentración superior al 98%, concentración a la cual no es explosivo.

Los riesgos de explosión pueden producirse ante eventuales escapes, producto de un mal estado de los equipos involucrados en la producción y almacenamiento del hidrógeno. Por ello cada 2 años se controla los espesores de paredes metálicas.

Adicionalmente se controla el flujo de hidrógeno en los distintos puntos de consumo, a fin de detectar en forma inmediata cualquier fuga que se hubiere producido.

De todas formas toda la zona de producción de hidrógeno cuenta con duchas de agua fría para controlar la temperatura.

El amoníaco es utilizado en los equipos de frío para producción de margarinas. Por su alta toxicidad se mantienen altos estándares de seguridad en su almacenamiento y distribución.

Un mayor cuidado en el almacenamiento y en el uso de esos productos, junto con un entrenamiento eficaz de los operarios son elementos indispensables para minimizar la ocurrencia de accidentes.

4.2 Niveles de ruido.

La mayor fuente de generación de ruido en una industria aceitera es debido al ruido propio de los equipos en funcionamiento (bombas, compresores, agitadores, envasadoras, etc.). Entre estas la más considerable es sin lugar a dudas el ruido de los pistones de los sistemas neumáticos. Este ruido es intrínseco al proceso.

Los ruidos causados por las operaciones que se llevan a cabo en una planta aceitera son la primera causa de stress de los trabajadores, sin contar los casos de pérdida de capacidad auditiva y sordera que han sido detectadas cada vez con mayor frecuencia en este tipo de industria. Por lo tanto, la instalación de un sistema de medición y monitoreo de ruidos y el diseño de estructuras de control y abatimiento de los mismos es una tarea indispensable para cualquier planta de procesamiento de

productos aceiteros. Según algunos autores los daños derivados de los ruidos molestos constituyen el problema más grave de salud ocupacional en esta industria.

4.3. Control de riesgos.

Los mayores riesgos en plantas elaboradoras de aceites se pueden imputar a las siguientes fuentes:

    • Altas Temperaturas.
    • Sistemas de iluminación insuficientes o mal diseñados.
    • Ventilación insuficiente.
    • Fallas en los equipos, procesos y/o operaciones tales como:
    • Escapes de hidrógeno en el proceso de hidrogenación.
    • Escapes de Amoniaco en la sala de frío.
    • Filtraciones o derrames de soluciones ácidas y/o cáusticas.
    • Manejo de cargadores.
    • Gases provenientes de las operaciones de soldadura.
    • Ingreso e inspección de espacios confinados.
    • Riesgos de incendios.
    • Almacenamiento y uso de substancias tóxicas y peligrosas.

Para reducir las probabilidades de ocurrencia de accidentes se pueden adoptar las siguientes medidas, además de las señaladas más arriba para el manejo de materiales peligrosos:

1) El uso de un Código de Conducta que establezca los procedimientos relativos al manejo de cargadores, al apilamiento y movimiento de materiales y el entrenamiento de los conductores.

Mantener la velocidad dentro de límites aceptables, uso de espejos convexos instalados en esquinas estratégicas, la designación de áreas restringidas, y la separación del tráfico peatonal del vehicular, se convierten en factores importante en el control y reducción de riesgos.

2) La realización de un sistema de procedimientos y el entrenamiento de los operadores a cargo de las operaciones de mantenimiento e inspección de las áreas de producción y estanques confinados.

3) El establecimiento y ejecución de auditorías para determinar los límites de inflamabilidad de los materiales normalmente almacenados en planta como solventes, gases, pinturas, aceites, detergentes, substancias que se usan en los laboratorios, etc.

Las conclusiones de la auditoría deben comprender la evaluación de los riesgos relativos al uso y almacenamiento de tales materiales y las precauciones a adoptar.

4.4. Protección de los trabajadores.

La protección a los trabajadores implica dotar al personal expuesto al manejo de sustancias u operaciones que encierran ciertos riesgos de accidentes, de los items habituales en toda actividad fabril.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. El sector aceitero presenta el mayor impacto ambiental a través de la contaminación de efluentes y residuos sólidos; y los mayores riesgos a través de las emisiones accidentales de gases.

2. El mayor porcentaje de carga contaminante en los efluentes es debido a las pérdidas de producto, lo cual presenta un alto atractivo para la aplicación de tecnologías limpias y planes de prevención de la contaminación. Un buen manejo de la planta asociado a tecnologías limpias puede llevar las pérdidas bajo el 1%, lo cual conlleva fuertes reducciones en volúmenes de agua evacuados y concentración de los parámetros contaminantes, y además aumento en la productividad de la empresa.

3. Los programas de prevención de la contaminación en la industria aceitera permiten reducir drásticamente los volumenes de agua evacuados y las cargas orgánicas durante la primera fase del programa. Ello motiva la realización de aquellas fases de alto impacto durante unos 12 meses previo a instalar las primeras fases del tratamiento. No se justifica obligar a instalar un tratamiento, aunque sea parcial, si no se otorga un plazo como el indicado para reducir cargas contaminantes.

4. El tratamiento de las aguas en aceiteras involucra tratamientos físicos (o pretratamientos); tratamientos físico-químicos y biológicos (para reducir sulfatos y DBO5). Por ello, la planta de tratamiento debe construirse por etapas de forma tal de adecuar las fases más avanzadas del tratamiento con las reducciones logradas en los niveles contaminantes a través de los planes de prevención de la contaminación y la adopción de tecnologías limpias.

5. El criterio de gradualidad, y por el plazo otorgado para construir la planta de tratamiento, debe ser evaluado caso a caso en función del plan de prevención de la contaminación propuesto y del impacto que el efluente ejerce sobre el cuerpo receptor. Es necesario exigir informes de avance para verificar el cumplimiento del plan propuesto.

6. La normativa vigente en cuanto a descarga de efluentes es inadecuada para industria aceitera, y debe ser replanteada tomando en consideración la eficiencia de remoción de los parámetros contaminantes en las distintas fases del tratamiento, y en función del plan de prevención de la contaminación propuesto. Se entrega una proposición de estándares para el sector tomando en consideración las fases de tratamiento.

1. CONDICIONES GENERALES DE ÍNDOLE ECONÓMICA, FACULTATIVA Y LEGAL

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BIBLIOGRAFÍA

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  • Utilización de aditivos y coadyudantes para industrias agroalimentarias (J.L. Multon) Editorial Acribia 1987
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  • Reglamentación Técnico Sanitaria para la Obtención, Circulación y Venta de la Sal y Salmueras Comestibles
  • Planta para la producción de 75 000 Kg/año de mantequilla / José Ignacio Puebla Bermúdez.
  • www.nutriserver.com
  • www.csic.es
  • www.acsmedioambiente.com
  • www.acideka.com

David Montes Fernández

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