GRASAS Y ACEITESIng. Juan Carlos Cabrera Eraso

GENERALIDADES DE LA AGROCADENA DE GRASAS Y ACEITES

La producción de aceites y grasas en el mundo ha tenido tradicionalmente dos grandes fuentes originarias de naturaleza eminentemente agropecuaria :MATERIAL VEGETAL OLEAGINOSO el cual, dependiendo de la especie, lo contienen alternativamente el fruto, la nuez y la semilla y MATERIAL ANIMAL contenido generalmente en la leche, piel, músculos y otros órganos de bovinos, porcinos, ovinos, caprinos, aves, peces y mamíferos marinos.

GENERALIDADES DE LA AGROCADENA DE GRASAS Y ACEITES

La canasta de oleaginosas tradicionalmente la componen principalmente trece cultivos: ajonjolí (sesame);algodón (cotton seed); coco (coconut); colza (rape seed); girasol (sunflower); linaza (linseed); maíz (corn); maní (groundnut); oliva (olive);palma de aceite (oil palm); palmiste (oil palm kernel); ricino (castor); soya ( soy bean). La de grasas animales la componen manteca de cerdo (lard); sebo (tallow); mantequilla (butter) y aceite de pescado (fish oil).

LA AGROCADENA EN EL MUNDO Los eslabones de la Cadena de oleaginosas en

distintos países del mundo pueden ser diferentes en cuanto a su contenido productivo, dependiendo ello del tipo de cultivo oleaginoso o fuente de grasa que fundamentalmente posean éstos lo cual, por supuesto, determina el tipo de procesos industriales necesarios para el logro de productos finales. En el caso de la palma de aceite, es éste el producto líder en varios países como : Malasia, Indonesia, Nigeria, Colombia, Papua Nueva Guinea, Tailandia, entre otros importantes. El fríjol soya, algodón y girasol constituyen la fuente determinante en Estados Unidos; Argentina basa la producción de su Cadena en fríjol soya y girasol; Brasil en fríjol soya; y China en soya y algodón.

LA AGROCADENA EN COLOMBIA Los años treinta pueden señalarse como el inicio

de lo que hoy es la industria colombiana de aceites y grasas. En aquel entonces se consumían como materia prima el maní en pepa, la semilla de ajonjolí, semilla de algodón, semillas de coco, almendra de babasú, y manteca de cerdo. No estaban aún el fruto de la palma de aceite y el fríjol soya como fuentes agrícolas de la producción de grasas y aceites. Es en la década de los 70 cuando la palma de aceite comienza a perfilarse como la fuente importante de la producción local de grasas en Colombia, y se consolida a raíz de la notable disminución de la producción de soya, ajonjolí y algodón desde principios de la década de los 90.

AGROCADENA EN COLOMBIA Las organizaciones gremiales de la Cadena en el área

agrícola son, Fedepalma, Federación Nacional de Cultivadores de Palma de Aceite que agrupa la mayor parte de las unidades productoras (fundada el 26 de Octubre de 1962), el Centro de Investigación en Palma de Aceite Cenipalma (creado en septiembre de 1990 por Fedepalma) y C.I Acepalma (creada en agosto de 1991 también por Fedepalma), dedicada a la comercialización externa de aceites de palma. Coagro, Cooperativa de Agricultores de Ginebra Valle, creada el 6 de Marzo de 1968. Coagrometa, Cooperativa de Agricultores del Meta, en Febrero de 1976, Conalgodón, Confederación Colombiana del Algodón, creada en Julio de 1980, Sembremos, cooperativa de agricultores radicada en Villavicencio, en Agosto de 1989 y Agameta, Cooperativa de Agricultores y Ganaderos del Meta, de reciente fundación en 1996.

AGROCADENA EN COLOMBIA

En el contexto mundial Colombia ha ocupado el cuarto lugar como productor de aceite de palma, a considerable distancia de los dos grandes productores Malasia e Indonesia. Para aceite de palma y de palmiste la tasa de crecimiento anual de Colombia en el período 1995-2000 ha sido respectivamente del 5,43 % y 7,72%, y junto con las de Guatemala 33,44% y 5,07%, Malasia 5,93 % y 5,13 %, Indonesia 8,83% y 9,47%, y Ecuador 5,49% y 7,90%, muestran una dinámica de expansión muy positiva. Especial atención merece la dinámica de los tres países centroamericanos, y en el caso de aceite de palmiste, la de Papua Nueva Guinea.

PRINCIPALES PAISES PRODUCTORES DE ACEITE DE PALMA

El aceite de palmiste, junto con el de coco, son denominados aceites laúricos , término debido a la molécula de ácido graso de 12 átomos de carbono, la cual produce la espuma del jabón, siendo igualmente importantes en la producción de detergentes y productos para el cuidado personal como el champú.

La Cadena productiva en Colombia está conformada por tres eslabones: cultivo, extracción, y refinación, aunque dada la estructura de producción, los dos primeros están integrados. Estos se pueden considerar como eslabones primario e intermedio, y el de refinación como el eslabón industrial

ACEITES

Los aceites se obtienen a través de medios mecánicos (empleo de prensas que reducen la semilla) o por medios químicos (empleo de solventes orgánicos), o por una combinación de los dos métodos. Este proceso consiste entonces en someter las hojuelas cocinadas, que contienen entre un 40 a 45% de aceite, a un prensado, o a un solvente (bien sea la pasta cocinada o la torta obtenida del prensado que aun contiene entre un 15 a 25% de aceite)

DESCRIPCIÓN DE LOS TRATAMIENTOS PREVIOS A LA EXTRACCIÓN

Recepción y Almacenamiento de las Semillas en Planta

Al llegar las semillas a la empresa se realiza un muestreo con el fin de mantener la calidad del aceite en la semilla y para darles un destino, ya sea a los silos de almacenamiento o a los secadores, se determina el grado de impurezas, y la humedad, esta no debe ser superior al 14%, si el valor es mayor, la semilla debe ser secada con aire caliente en contracorriente. Durante el tiempo que permanezca la semilla almacenada en los silos se controla la temperatura y la humedad.

Tratamientos Preliminares Antes de separar el aceite de los componentes

sólidos es necesario realizar otras operaciones como: la limpieza para retirar impurezas; descascarillado para retirar la cascarilla y así evitar pérdidas por absorción del aceite en la cascarilla; trituración, se muelen las semillas descascarilladas con el fin de obtener partículas muy finas; la ultima de estas operaciones es el tratamiento térmico, se realiza para hacer que las paredes de las células sean permeables al aceite y de esta forma extraerlo libremente.

Limpieza: Se realizan con el fin de eliminar las impurezas, desechos vegetales como hojas, tallos y demás desechos al igual que tierra, suciedad y cuerpos extraños adquiridos durante la cosecha y el transporte de las semillas y los frutos oleaginosos y que no se retiraron en la recepción, estas impurezas sino se retiran afectan la calidad del aceite. Se utilizan en esta operación zarandas, cribas planas, cilíndricas o rectangulares, vibratorias o a través de limpiadoras neumáticas y tambores rotatorios.

Descascarillado: La separación de la cascarilla de la semilla, se realiza por impactos en un sistema de rodillos o discos. Se debe tener cuidado de no partir la semilla o al menos que quede en trozos grandes. La separación se realiza con el empleo de zarandas y con aire en contracorriente. Es necesario retirar la cascarilla antes de la extracción, ya que de lo contrario parte del aceite quedaría en esta, produciéndose un bajo rendimiento en la producción, en el caso de la semilla de girasol no se descascarilla antes de la extracción directa con disolventes.

El objetivo final del descascarillado antes de la extracción, es el evitar que el rendimiento del aceite disminuya por absorción en la torta, además se puede llegar a disminuir la capacidad a la instalación, presentándose cuellos de botella por atascamiento ocasionado por la cascarilla

Trituración o molido: Las semillas se someten a una molturación y posteriormente pasan a través de unos rodillos lisos, los cuales se encargan de laminarlas, facilitándose la extracción del aceite de las células que lo contienen. La molienda es gruesa para evitar la aparición de materias finas en el aceite. Esta trituración facilita la extracción del aceite ya sea por prensado o por la acción de disolventes. Con la semilla triturada se obtiene un mayor rendimiento en aceite y se facilita la extracción con disolventes, tanto por el efecto del rompimiento de la semilla ejercido por la trituración como por la disminución de las distancias recorridas por el aceite y el disolvente dentro y fuera de la semilla.

Cocción: Las láminas se someten a vapor de agua y a ebullición, obteniéndose una pasta caliente. La función de esta operación es dilatar los tejidos celulares de las semillas, preparándose la pasta para la etapa de prensado; Esta operación se realiza con el fin de coagular las proteínas que se encuentran en las paredes de las células oleaginosas, haciéndolas de esta manera permeables al paso del aceite.

En esta etapa la temperatura y el contenido de humedad dependen del sistema de extracción que se utilice, las prensas hidráulicas requieren mayor humedad que las prensas de tornillo sin fin o extractores. La humedad para el prensado continuo debe estar entre el dos y el cinco por ciento, en cuanto a la temperatura los extractores modernos o de presión continua se mantienen a una temperatura de 132 °C. Esto implica que se debe tener en cuenta las instrucciones del fabricante cuando se emplean equipos modernos.

En este acondicionamiento se inactivan enzimas y aumenta la fluidez del aceite al elevarse su temperatura, además se coagula la proteína facilitándose la separación del aceite y la torta, lo que mejora la extracción, además de destruir mohos y bacterias. Este proceso presenta desventajas en el producto obtenido ya que hay cambios en el color obteniéndose aceites y harinas oscuras, además de la desnaturalización parcial de la proteína.

El proceso más antiguo utilizado para la extracción del aceite se basa en la aplicación de la presión ejercida sobre una masa de productos oleaginosos (semillas sometidas a cada uno de los tratamientos preliminares), colocados en una bolsa o mallas. El rendimiento del aceite obtenido por prensado mecánico depende de varios factores como el grado de humedad, el método de cocción y de la composición química de la semilla.

La extracción de aceite a presión se puede realizar en prensas discontinuas o continuas, las cuales contienen tamices que dejan pasar el aceite y retienen los residuos sólidos. Para obtener un alto rendimiento en el proceso se debe utilizar una presión alta.

Prensas Discontinuas: El producto obtenido del acondicionamiento se somete a la extracción por presión en una prensa hidráulica o en prensas de tornillo. La presión que se emplea debe ser alta para obtener un buen rendimiento. Las prensas discontinuas pueden ser de madera, prensas de palanca y cuña, prensas de husillo y tornillo sin fin y prensas hidráulicas.

Se debe tener en cuenta ciertos factores como:• tiempo de drenaje de la prensa• la temperatura• la viscosidad del aceite• el contenido de aceite• contenido de fibra de las materias primas

PRENSA DE HUSILLO

La prensa hidráulica es la más utilizada, fue inventada por Joseph Bramah en 1975 y se basa en la ley de Pascal, según la cual los líquidos trasmiten en todos los sentidos por igual la presión que ejerce sobre ellos. La prensa hidráulica compuesta por una bomba pequeña. Esta compuesta por un cilindro y un embolo (llamado pistón de prensa) igual a la bomba, pero más grande, con un área de embolo mayor. El pistón de la prensa sostiene un plato que puede moverse hacia arriba contra el cabezal que se encuentra unido al bloque del cilindro por dos o cuatro columnas pesadas, que soportan la tensión creada por la aplicación de presión contra el cabezal.

Para acelerar las operaciones con la prensa hidráulica, las empresas con grandes instalaciones tienen un acumulador que consta de un cilindro y un embolo que trabajan contra una carga pesada. Cuando se detiene la prensa para cargar o descargar, la bomba sigue funcionando, pero entonces llena el cilindro del acumulador con líquido a presión. Cuando la prensa comienza a funcionar de nuevo, el cilindro se conecta primero con el acumulador, lo que le permite llenarse con más rapidez que con la bomba de la prensa exclusivamente.

Existen dos tipos de prensa hidráulica por carga. La abierta y la cerrada o de jaula. La diferencia principal entre las dos es que el espacio entre el plato y el cabezal, el cual está subdividido por platos entre los que se pone el material envuelto en paños de prensa contiene una jaula de paredes perforadas.

Prensas Continuas: Estas prensas son las más utilizadas actualmente, estas prensas tienen forma cónica y en su interior tiene un tornillo sin fin que arrastra la pasta cuando se mueve hacia el extremo de menor diámetro, comprimiéndola de esta forma, obteniéndose el aceite crudo y como residuo la torta, que es sometida a la extracción por solventes, para retirar el aceite que contiene y así mezclarlo con el aceite prensado.

EXTRACCIÓN DE ACEITES DE SEMILLAS POR SOLVENTES

De acuerdo a la experiencia ha sido demostrado que los factores que regulan la velocidad de la extracción son, la resistencia interna de las partículas, la difusión molecular del aceite y el tipo de disolvente utilizado.

La extracción por disolventes se utiliza para las semillas oleaginosas y para las tortas obtenidas de la extracción mecánica, ya que estas aun contienen entre un 15- 25% de aceite que se puede reducir del 2-4% o menos. Este proceso generalmente, es un proceso de flujo continuo.

Extracción de soya con disolvente Esta extracción consiste en someter las hojuelas laminadas al contacto con un disolvente orgánico, el cual extrae el aceite, separándolo de la mezcla de aceite disolvente o miscella. Es más eficaz la extracción de aceites por medio de disolventes, dejando un residuo con menos del 1% en la torta.

Este método consiste en pasar varias veces el disolvente por las hojuelas, hasta quedar saturado. La solución de aceite en el disolvente se destila, quedando el aceite (que no destila), recuperándose el disolvente, condensándolo para volverse a utilizar varias veces, quedando el aceite crudo listo para ser almacenado, sometido a refinación o para ser comercializado.

Las instalaciones para extracción por disolventes se dividen en dos grupos: extracción discontinua o por cargas sucesivas y la extracción continua.

Extracción Discontinua: La extracción discontinua de aceites con disolventes, consiste en agregar el solvente a la mezcla, separación de aceite/disolvente, separación de disolvente/torta y por ultimo el reciclaje del disolvente.

Este proceso tiene varias ventajas como: Se utiliza en plantas a pequeña escala Pueden procesarse pequeñas cantidades

(25kgs) Baja tasa de desechos.

Extracción Continúa: En los extractores continuos las hojuelas laminadas pasan constantemente por el receptáculo a contra corriente con el medio de extracción disolvente puro y miscella rebajada (la miscella es la mezcla de disolvente y aceite extraído).

Los extractores continuos se pueden dividir de acuerdo a la forma en que se desplaza la materia prima en bandas, tornillo o en aquellos en que el material permanece en extractores de cestas o de contacto simple, también se clasifican en el sentido de desplazamiento en horizontales, verticales y giratorios.

PROCESAMIENTO DE SOYA POR EXTRACCIÓN CON SOLVENTES

EXTRACCIÓN DE DISOLVENTES DISCONTINUO

Los extractores horizontales son bajos y se pueden instalar en instalaciones o bodegas de poca altura, aunque presentan algunas desventajas como que no se deben ubicar sobre el piso sino a una altura de 8 a 10 metros, lo anterior con el fin de poder descargar el material extraído en la parte alta del equipo para eliminar el disolvente, además requiere de un mayor número de bombas para miscella. Los extractores verticales a diferencia de los horizontales son grandes, de tipo torre y su funcionamiento es menos fácil de supervisar. Algunos de los factores que se deben tener en cuenta para la extracción con solventes son:

• Tiempo de extracción• Cantidad de solvente• Temperatura del solvente• Tipo de solvente• Tamaño y forma de las hojuelas• Velocidad de la extracción: tipo de solvente, temperatura de

extracción, grado de agitación y tiempo de contacto

EXTRACTOR POR CONTACTO SIMPLE

Disolventes: Las características del disolvente ideal deben ser:

• No tóxico • No inflamable • No explosivo • Bajo punto de ebullición • Debe tener una zona de ebullición muy

reducida • Excelentes propiedades disolventes • Baja evaporación • Económico • De fácil adquisición

Los principales disolventes empleados para la extracción de aceites de acuerdo alos puntos de ebullición son:

El Hexano es el disolvente más utilizado ya que cumple con los parámetros específicos en cuanto a su pureza y facilidad para su eliminación total, debido a su punto de ebullición, ya que los disolventes con alto punto de ebullición presentan dificultad para su separación del aceite y de la torta proteica.

Factores que Influyen en el Proceso de Extracción El proceso de extracción ya sea por prensado o por

solventes, se ve influenciado por varios factores, entre los más importantes son:

- Contenido de agua en la semilla: debido a que el agua es una sustancia polar, y a pesar que se requiere cierto grado de humedad residual para evitar que se desmenuce la semilla, un contenido alto, haría que el proceso de penetración del solvente fuera más complejo.

- Tamaño y forma de la hojuela: la forma de la hojuela influye en la extracción, esto con el fin de que el solvente fluya libremente; en cuanto al tamaño de esta, debe facilitar la extracción de cada una de las partículas. Si es muy fina la hojuela, evitaría una filtración eficiente del solvente

- Cantidad de solvente: este factor depende de la composición de la semilla oleaginosa. La cantidad de solvente estriba entonces de la cantidad de contenido crudo de fibra. Al igual que la concentración de la miscella, es decir que cuando la concentración es alta, se necesita menos energía para recuperar el solvente.

- Temperatura de extracción: al utilizar altas temperaturas en el proceso, reduce la viscosidad del solvente y eleva la solubilidad del extracto en el solvente.

- Tiempo de extracción: este depende del nivel de la extracción y de la estructura de la semilla.