Procesamiento de Girasol
Procesamiento de Girasol
Procesamiento de Girasol
girasol
Neutralización y winterizado
Fecha:
31 de agosto/1 de septiembre de 2000
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
NEUTRALIZACION Y WINTERIZACION
La refinación del aceite de girasol - así como la de otros aceites, tales como el de maíz,
pepita de uva u orujo de oliva - requiere de un paso adicional a los que habitualmente se
realizan en un proceso de refinación convencional. Es decir, a la remoción de las
impurezas normalmente presentes en los aceites crudos tales como ácidos grasos
libres, fosfátidos, humedad, insolubles, pigmentos, etc., se debe sumar la eliminación de
las ceras, responsables de la aparición de turbidez en el aceite refinado, especialmente
cuando el mismo ha sido sometido al estacionamiento a temperaturas por debajo de
aproximadamente 20 °C.
Las ceras en el aceite de girasol son ésteres de ácidos grasos saturados de cadena
larga de C16 a C30, principalmente C20 y C22, con alcoholes grasos de cadena larga,
de C20 a C32, especialmente C24 a C28, dando como resultado compuestos
conteniendo normalmente entre 36 y 50 átomos de carbono.
El punto de fusión de estas ceras se encuentra en el orden de los 75 °C y la solubilidad
en el aceite es muy baja a temperaturas de hasta 20-25 °C.
Para remover estas ceras, existen diversos métodos, los más difundidos de los cuales
están asociados a la refinación y llevan el nombre genérico de winterización o
invernación. Es decir, en alguna etapa del proceso el aceite se enfría debajo de 10 °C
para cristalizar los compuestos mencionados y luego de un cierto tiempo de maduración
se procede a removerlos por filtración, centrifugación o ambos procesos combinados.
También podemos mencionar a título informativo otros dos métodos, poco utilizados y
vinculados al tratamiento de aceites crudos.
DESGOMADO EN FRÍO
Algunas experiencias con este proceso demostraron que se puede remover entre 70 y
80 % de las ceras presentes en el crudo. Sin embargo, las mermas son importantes y la
capacidad de la separadora disminuye considerablemente, más del 50 %. Por lo tanto
no resulta muy conveniente, salvo que se utilice para disminuir la formación de fondos
de tanque y como una forma de obtener crudos con bajo contenido de ceras para enviar
a la refinería.
SUPER UNIDESGOMADO
Este método ha sido desarrollado y patentado por la firma Unilever y permite obtener
aceites crudos con 8 ppm de fósforo y a la vez reducir el contenido de ceras,
garantizando un máximo de 150 ppm, el cual es por supuesto muy buen valor para un
aceite crudo, pero insuficiente para un refinado, por lo que debe completarse el
descerado en la refinería. Dado que este proceso está patentado, las firmas que lo
adopten deben pagar los derechos correspondientes.
El método consiste en calentar el aceite hasta unos 70 °C y mezclarlo con ácido cítrico,
luego de lo cual se retiene por unos 10 minutos. Luego de enfriar parcialmente a unos 40
°C, se mezcla con agua y se retiene bajo agitación por una hora aproximadamente.
Posteriormente se calienta y se envía a la separadora de gomas, obteniéndose un aceite
con 30 ppm de fósforo.
-2-
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
Para reducir aún más el contenido de gomas, el aceite es enfriado y mezclado con una
pequeña cantidad de soda cáustica. Se consigue así aglomerar las gomas remanentes,
las que se separan con una clarificadora centrífuga. Si se realiza la separación a unos
25 °C, se consigue en forma simultánea un descerado parcial.
El proceso, como se ve, es complejo y caro, por lo que hay pocas plantas en el mundo
que lo utilizan.
Cada uno de estos métodos tiene obviamente su justificación, con las consiguientes
ventajas e inconvenientes. Las mismas están relacionadas a los rendimientos, calidad
final, inversión necesaria y costos operativos.
Es el método más antiguo usado por la industria para remover las ceras.
Consiste en realizar el proceso de refinación en caliente convencional, para
posteriormente enfriar, cristalizar las ceras y separarlas por filtración.
Esta alternativa permite obtener aceites de muy buena estabilidad al frío, pero tiene el
inconveniente que el filtrado en frío de aceites conteniendo el total de ceras resulta muy
lento y engorroso, requiriendo mucha mano de obra, por lo que para plantas de alta
capacidad puede ser una desventaja seria, salvo que se utilicen filtros automáticos de
muy alta capacidad filtrante.
2. NEUTRALIZACION EN FRIO
Este método fue desarrollado para reemplazar el anterior, sobre todo en plantas de alta
capacidad y para procesar aceites con contenidos de ceras más altos que los que se
obtenían hace varias décadas.
Estos tanques (mínimo dos) están provistos con agitadores de paletas que giran a bajas
velocidades (20-30 rpm) para mantener una masa y temperatura homogéneas y facilitar
la transferencia de masa. Desde el último tanque, el aceite se bombea con una bomba a
tornillo excéntrico de baja velocidad (300 rpm) a través de un intercambiador de calor a
placas donde se calienta suavemente a 18-20 °C, utilizando agua a unos 25-30 °C. Con
ello se reduce considerablemente la viscosidad del aceite, (90 cps a 5°C y 53 cps a
20°C), facilitando la separación en la centrífuga de neutralización, donde se separan las
borras junto con las ceras en forma de una pasta muy viscosa.
-4-
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
hasta 30 °C, para mejorar la eficiencia de separación (a 30 °C la viscosidad es de 38.5
cps).
Dado que el calentamiento es instantáneo y ocurre sólo una fracción de tiempo muy
pequeña antes de la separación, no hay riesgo de hacer pasar ceras nuevamente a la
solución y en cambio se favorece notablemente la separación.
El aceite salido de la separadora, conteniendo normalmente entre 300 y 400 ppm de
jabones, se lava en caliente en una sola etapa y se seca al vacío.
La desventaja es que al separarse las borras junto a las ceras a muy baja temperatura,
se provoca un arrastre adicional de aceite neutro por emulsificación. Esto es más
notable cuanto mayor es el volumen de borra a separar, es decir a mayores grados de
acidez del crudo.
En consecuencia, se acepta que para una acidez de hasta 1,5 %, las mermas de
refinación son razonables y moderadas y se compensan con el ahorro de equipamiento
y menor utilización de mano de obra y costos de la operación de la filtración de pulido.
Existen varias plantas en el mundo operando con este método, varias de ellas en Italia,
con resultados muy satisfactorios.
Una vez separadas las borras, el aceite neutro conteniendo 500 a 800 ppm de jabones,
se enfría a 6-8 °C en un equipo a placas y se envía a dos o tres tanques de maduración
en serie, donde el tiempo total de residencia es de unas 8 a 10 horas. Luego de madurar
en el primer tanque, al pasar al segundo madurador, se agrega un pequeño porcentaje
de agua de entre 3 y 5 %, junto a una solución de soda cáustica diluida para elevar el
contenido de jabones totales hasta un valor de 2500 a 3000 ppm.
-6-
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
Esto tiene por finalidad aprovechar la naturaleza hidrofílica de las ceras para poder
separarlas luego en la separadora junto al agua jabonosa. El agregado de un electrolito
también favorece el paso de las ceras de la fase aceite a la fase acuosa.
En esta etapa es importante controlar el contenido de jabones del aceite que ingresa a la
separadora. Para ello es importante conocer cuánta soda cáustica agregar para que el
total de jabones (los que provienen de la neutralización más los agregados) llegue a los
valores antes mencionados.
Si el valor total está por debajo de 2000 ppm, puede haber dificultades en conseguir que
las ceras pasen a la fase acuosa y por lo tanto una parte importante no será separada.
Si en cambio hay un exceso de jabones, puede provocarse una emulsión, favorecida por
la baja temperatura.
0.2 litros x 1.5 kgs/lt x 0.5 kg/kg = 0.15 Kgs soda (b.seca)
En consecuencia :
En definitiva:
Por lo tanto para agregar 1000 ppm, necesito 0.175 litros de soda al 50 %.
Si usara soda 20 Bé, con concentración de 14.6 % en peso y densidad 1.16,
necesitaría 50/14.6 = 3.42 veces más.
-7-
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
O sea:
(0.175 x 1.5 x 3.42) / 1.16 = 0.78 litros de soda 20 °Bé para 1000 ppm
Simplificando
q= (0.131 x Q ) /d x c
Donde:
Esto se realiza mediante un dispositivo llamado “inyección de fondo” o “bowl flush” que
permite agregar el diluyente directamente dentro del tambor y en la zona de fase
pesada, sin mezclarse con el aceite en proceso ni interferir con la separación. Esto es
necesario ya que si bien idealmente las ceras deberían hallarse totalmente en la fase
acuosa, en la práctica esto no ocurre, sino que parte de las mismas forman una fase de
peso específico intermedio entre el aceite y el agua.
Por ende, para arrastrar esta fase fuera del tambor, es necesario ayudar con este
agregado adicional de agua. En este caso, usando separadoras de limpieza manual, es
imprescindible realizar un lavado de la misma con agua caliente una vez por turno, a fin
de fundir y evacuar todas las ceras que se hayan acumulado sobre los platos. Para
permitir la salida de agua por la descarga de aceite de la separadora, arrastrando así las
ceras acumuladas fuera del tambor, estas máquinas se suministran con un diafragma de
fase pesada de diseño especial que limita la capacidad de descarga de líquido pesado,
por lo que todo el excedente, se ve forzado hacia la descarga liviana.
Este lavado se realiza con la separadora en marcha, interrumpiendo la alimentación y
por un tiempo de unos 10 minutos. Antes de reiniciar el proceso, se enjuaga con agua
fría para enfriar el tambor a la temperatura de proceso.
-8-
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
Para verificar que la separación es la correcta se analizan jabones, cuyo valor promedio
no debe superar las 300-400 ppm y especialmente el sedimento volumétrico
determinado en centrífuga de laboratorio a unas 3000 x G´s durante 15-20 minutos. El
sedimento total no debería superar el 0.2 % , mientras que la porción correspondiente a
las ceras (sedimento color blanco) debe estar como máximo en un 0.1 % (idealmente
0.05 %).Si los valores son mayores, seguramente habrá problemas en la filtración de
pulido o turbidez del aceite refinado.
La ventaja del proceso por vía húmeda es que produce menores mermas que el
neutralizado en frío. La diferencia de rendimiento puede llegar hasta 0.5 % o aún más si
se procesan aceites de alta acidez.
Tiene sin embargo la desventaja de su mayor requerimiento de energía y la mayor
inversión necesaria, ya que consta de tres etapas de centrifugación.
Para aceites que han sido bien descerados en la etapa previa, la duración del ciclo del
filtro puede alcanzar entre 16 y 24 horas, con velocidades de filtración de hasta 220 a
250 kgs/m2.hora, comparado con 100-160 kgs/m 2.hora correspondientes al descerado
convencional por filtración.
Es sabido y ha sido demostrado, que aún cantidades muy pequeñas de ceras, del orden
de 10 ppm o menos, pueden producir en determinadas condiciones, la aparición de
turbidez en el aceite refinado, ya sea en forma inmediata, es decir dentro de las 24 a 48
horas de elaborado o bastante más tarde, como puede ocurrir luego de dos o tres
semanas después de estar envasado y en la estantería de un depósito.
Aún si ello fuera posible, debemos tener en cuenta que la turbidez también puede ser
- 10 -
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
provocada por compuestos diferentes a las ceras, como algunos productos de
polimerización o isómeros trans de ácidos grasos formados durante la desodorización.
Por tal motivo, se recurre al test de frío para conocer si un aceite será resistente al frío
sin presentar turbidez.
Dicho test consiste en someter una muestra a bajas temperaturas por un período
determinado y observar la aparición o no de turbidez.
Es importante señalar que algunas muestras que superan este test, pueden presentar
turbidez luego de cierto tiempo, aún después de transcurridas varias semanas.
Uno de los inconvenientes de los métodos de análisis de ceras disponibles hasta hace
un tiempo - gravimétricos o por test de frío - reside en la demora en obtener los
resultados, los que se conocen cuando el aceite ya ha salido de planta y toda acción
correctiva es inútil.
En este trabajo también se menciona que para las variedades de aceites argentinos, el
limite inferior de concentración de ceras al cual se observa turbidez en aceites refinados
es de 40 ppm ,usando el método de enfriar la muestra a 0 °C durante 5.5 horas. También
se menciona que si el aceite ha sido blanqueado, es improbable que presente turbidez
luego de permanecer por un tiempo prolongado en depósitos a una temperatura media
de 15 °C.
- 11 -
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
Si ahora comparamos los métodos de elaboración antes descriptos, veremos que las
garantías de estabilidad al frío no son iguales.
Como se ve, el hecho de realizar una filtración de pulido final a baja temperatura permite
asegurar una mayor estabilidad pues de esta manera se remueven los restos de ceras
no extraídos en el proceso anterior.
Un factor importante en la estabilidad final de los aceites refinados, está vinculado con el
pretratamiento del crudo.
1. Es fundamental procesar siempre aceites que hayan tenido al menos cierto tiempo
de reposo en los tanques, no inferior a 48 horas, idealmente una semana a 10 días.
La winterización de aceites crudos recién elaborados, genera aceites con mayores
problemas de turbidez, además de provocar mayores mermas.
Quizás lo más importante sea señalar que se ha sugerido en dicho estudio que la
fracción de ceras que más afecta la calidad del aceite de girasol es la de peso molecular
de C42 en adelante y que los aceites de extracción contienen mayor porcentaje de los
mismos que los de prensa. Por lo tanto se podrían obtener aceites más estables si se
utilizaran para refinar sólo aquellos obtenidos por prensado.
PÉRDIDAS DE REFINACIÓN
Las mermas de los diversos procesos mencionados pueden compararse a través de las
fórmulas de garantía que se ofrecen con cada uno de ellos.
LF = 10 x Ceras %
- 13 -
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
para TL < 3 %
tenemos un total de
Para crudos con TL > 3 % y ceras hasta 1500 ppm, la pérdida de garantía puede
expresarse como:
L2 = 1.35 x TL + 5 x Ceras %
- 14 -
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
Como primera conclusión, entonces, vemos que para aceites con contenidos de ceras
superiores a 500-600 ppm, las mermas del proceso vía húmeda son más menores que
por filtración.
3) Neutralizado en frío
Hay varias fórmulas que intentan medir las mermas de este proceso. Algunas de ellas
son:
La refinación en frío, en cambio, produce siempre mayores mermas que el proceso vía
húmeda, aunque para altos valores de acidez y ceras, la filtración parece ser la peor
opción en este aspecto.
CONCLUSIONES
Como se ha visto, algunos producen aceites con mejor estabilidad al frío, pero generan
mayores mermas.
Otros son más versátiles, pero requieren más inversión inicial y mayores costos de
energía.
También se puede utilizar el proceso tradicional, por la excelente calidad del producto
final, pero para ello hay que partir de aceites crudos muy bajos en ceras, lo que implica
una merma adicional.
Habrá que evaluar pues en cada caso, todos los costos involucrados, el tipo de crudo a
procesar y la calidad deseada.
- 16 -
Process Technology S.A.
División Westfalia Separator
BIBLIOGRAFÍA
Rapid Method for Predicting the Appearance of Turbidity in Sunflower Oil and
Their Comparison with cold Tests.
Baltanás, Molina, Silva. JAOCS, Vol 75, no. 2, 1998.
- 17 -