Quimica Del Procesado de Grasas y Aceites

Tabla de contenido Introducción....................................................................................................... 2 Refinación de las grasas y aceites............................................................................. 3 Sedimentación y desgomado................................................................................ 3 Neutralización................................................................................................. 3 Decoloración................................................................................................... 4 Desodorización................................................................................................ 4 Hidrogenación.................................................................................................... 4 Selectividad.................................................................................................... 5 Mecanismo..................................................................................................... 7 Catalizadores................................................................................................... 8 Interesterificación................................................................................................ 9 Fundamento.................................................................................................... 9 Proceso industrial........................................................................................... 10 Mecanismos.................................................................................................. 10 Formación del ion enolato............................................................................. 10 Adición del carbonilo................................................................................... 11 Interestificación dirigida................................................................................... 11 Aplicaciones................................................................................................. 12 Referencias Bibliográficas................................................................................... 13

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Introducción El refinado comprende una serie de procesos a los que se someten los aceites que no cumplen con la normativa o son extraídos con disolventes. Se deben someter a refinación para eliminar fosfolípidos, ácidos grasos libres, sustancias aromáticas, ceras, colorantes, compuestos fenólicos, trazas de metales, pesticidas, etc. El refinado produce un aceite comestible con sabor y olor agradable, de color claro, estable con capacidad para ser usado para freír. La hidrogenación consiste en la adición de hidrógeno a los ácidos grasos insaturados en sus dobles enlaces. Este proceso va a permitir la conversión de aceites líquidos en grasas semisólidas o plásticas para elaborar margarinas y brindará una estabilidad frente a la oxidación. La interesterificación comprende la redistribución de los ácidos grasos entre moléculas de triacilglicerol y va a permitir mejorar las propiedades físicas de las grasas que a vecen limitan sus aplicaciones industriales. Este proceso puede ser realizado al azar o dirigido. Este proceso es usado principalmente para la elaboración de grasas plastificantes como margarinas, mantecas.

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QUÍMICA DEL PROCESADO DE GRASAS Y ACEITES Refinación de las grasas y aceites Las grasa y aceites deben ser sometidas a procesos industriales de refinado porque contienen cantidades de sustancias que varían y pueden impartirles aromas, coloreas, así también cualidades no deseables. Entre estas tenemos los ácidos grasos libres, los fosfolípidos, los hidratos de carbono, las proteínas y sus productos de degradación, el agua, los pigmentos y los productos de la oxidación de las grasas.(Damodaran & Fennema, 2010) Sedimentación y desgomado En la sedimentación de grasas, estas se deben calentar para luego dejar en reposo; hasta que se separe la fase acuosa la cual se retira luego. En este proceso se libera la grasa de agua, materiales proteicos, fosfolípidos e hidratos de carbono. Pero si estos contienen mucha cantidad de fosfolípidos se aplica un tratamiento preliminar como lo es el desgomado, en la que se adiciona un 2 a 3% de agua, agitar la mezcla bajo 50°C y a continuación se separa los fosfolípidos hidratados por sedimentación. (Hernandez & Lopez, 2010) Neutralización Si mezclamos la grasa caliente con sosa caustica y se deja en reposo hasta que sedimente la fase acuosa lograremos eliminar los ácidos grasos libres. La fase acuosa resultante se puede reutilizar para formar jabones. Podemos neutralizar las cantidades residuales de sosa caustica por lavados con agua caliente, aplicamos luego la sedimentación.(Damodaran & Fennema, 2010) Decoloración 3

Para eliminar los pigmentos de los aceites se puede realizar calentándolos a 85°C y tratándolos con carbón activado o tierra de diatomeas. Con los pigmentos también se fosfolípidos, jabones y otros productos de oxidación. Filtramos el adsorbente utilizado para este proceso.(Damodaran & Fennema, 2010) Desodorización Si deseamos eliminar los volátiles que presentan las grasas y los aceites, se la elimina mediante destilación en corriente de vapor, a presión reducida. También se puede agregar ácido cítrico para secuestrar las trazas de metales presentes, esta sustancia destruye las sustancias no volátiles que son los responsables de los flavores anómalos y eliminar los resultantes por degradación.(Damodaran & Fennema, 2010)

Hidrogenación Consistes en la adición de hidrógeno a los ácidos grasos insaturados en sus dobles enlaces. Y su uso es de gran importancia en la industria de aceites y grasas.(Damodaran & Fennema, 2010) Esta hidrogenación permitirá: 

Conversión de aceites líquidos en grasas semisólidas o plásticas, cuyo uso será

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para la elaboración de margarinas y para fines plastificantes. Estabilidad frente a la oxidación.

Antes de empezar con la hidrogenación El aceite debe estar libre debe estar previamente decolorado, ser pobre en jabones y estar exento de agua mientras que el hidrógeno de estar libre de azufre, CO2, amoníaco y estar seco. En la práctica el aceite se mezcla con 4

un catalizador, el cual debe mantener una actividad durante largo tiempo y ofrecer el grado de selectividad deseado y ser fácil de ser eliminado, para luego calentarla a una temperatura de entre 140 oC a 225 oC y expuesto a presiones de hidrógeno de 450KPa, mientras esta mezcla se somete a agitación, la cual permitirá disolución del hidrógeno, lograr una mezcla uniforme del catalizador con le grasa y para disipar el calor de la reacción. Este proceso se sigue determinando los cambios del índice de refracción el cual está relacionado con el grado de saturación de la grasa. Una vez lograda el grado de hidrogenación deseado el aceite se deja enfriar y se retira el catalizador por filtración. (Hernandez & Lopez, 2010) Selectividad Durante la hidrogenación, no sólo 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. (Damodaran & Fennema, 2010) La hidrogenación parcial puede dar lugar, por tanto, a mezclas de productos de reacción relativamente complejas, dependiendo de qué dobles enlaces se hidrogenen, el tipo y grado de isomerización y las velocidades relativas de todas estas reacciones. El esquema simplificado de las posibles reacciones que puede sufrir el linolenato durante la hidrogenación puede ser el siguiente:

Figura. 1: Posible reacciones del linolenato

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Por «selectividad», se entiende la mayor velocidad relativa de hidrogenación de los ácidos grasos que más dobles enlaces contienen y se expresa mejor en términos absolutos como lo es su cociente de selectividad que se defino como: velocidad de hidrogenación del ácido linoleico a ácido oleico)/ (velocidad de hidrogenación del ácido oleico a ácido esteárico).(Damodaran & Fennema, 2010)

Fig. 2: Constantes de velocidad en la Hidrogenación del aceite de soja

A partir de las composiciones inicial y final en ácidos grasos y el tiempo de hidrogenación transcurrido, se pueden calcular las constantes de velocidad. Para la reacción mencionada, el cociente de selectividad (SR) vale K2/K3 = 0,159/0,013 = 12,2, lo que significa que el ácido linoleico se está hidrogenando 12,2 veces más deprisa que el ácido oleico. (Damodaran & Fennema, 2010) Mecanismo

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Se cree que el mecanismo implicado en la hidrogenación de las grasas consiste en la reacción entre el aceite líquido insaturado y el hidrógeno atómico adsorbido al catalizador metálico. Primero, se forma un complejo carbón-metal a ambos extremos del enlace olefínico. Este complejo intermedio puede reaccionar con un átomo de hidrógeno adsorbido al catalizador, para formar un estado inestable semihidrogenado 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 o perder un átomo de hidrógeno, cediéndolo al catalizador 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.(Damodaran & Fennema, 2010)

Fig. 3: Esquema de la reacción de hidrogenación

Catalizadores Industrialmente para la hidrogenación se usa el níquel sobre otros catalizadores como lo son el cobre, las combinaciones cobre/cromo, y el platino. El paladio es un catalizador 7

mucho más eficaz que el níquel solo que produce más isómeros trans. (Damodaran & Fennema, 2010) Los catalizadores varían de acuerdo al grado de selectividad. Los denominados catalizadores homogéneos, solubles en las grasas, ofrecen un mayor contacto entre el aceite y el catalizador y un mejor control de la selectividad. Los catalizadores pueden ser envenenados por numerosas sustancias que constituyen la principal fuente de problemas en la hidrogenación industrial y estos compuestos son fosfolípidos, agua, compuestos sulfurados, jabones, ciertos ésteres del glicerol, el CO2 y ácidos orgánicos. (Damodaran & Fennema, 2010)

Interesterificación En las grasas naturales los ácidos grasos no están ubicado de manera aleatoria entre las moléculas de los glicéridos. Existen algunos factores que afectan las características físicas de una grasa como longitud de cadena, grado de instauración y por último su distribución entre las moléculas de triacilglicerol.(Damodaran & Fennema, 2010) Algunas veces el esquema de distribución de los ácidos grasos limitas sus aplicaciones industriales sin embargo un proceso llamado interesterificación que implica la distribución de los ácidos grasos entre las moléculas de triacilglicerol ayuda a mejorar la consistencia y utilidad de las mismas.(Damodaran & Fennema, 2010) Fundamento Interesterificación es el intercambio de radicales acilo entre un: Éster y un ácido: acidólisis

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Éster y un alcohol: alcohólisis Dos ésteres: transesterificación La transesterificación es el proceso más importante en la interesterificación. Implica un intercambio de ácidos grasos entre ésteres de una misma molécula de triacilglicerol (intraesterificación) y entre ésteres de otras moléculas. (Dergal, 2006) Si una grasa tiene solo dos ácidos grasos, existirán 8 posibles triacilgliceroles (n3).

Fig. 4: Posibles triacilgliceroles de una grasa con dos ácidos grasos

No importa la distribución que originalmente tengan los ácidos grasos en la grasa original, la interesterificación reubica los ácidos grasos de la molécula de triacilglicerol hasta existir un equilibrio con todas las combinaciones posibles. (Damodaran & Fennema, 2010) Proceso industrial La interesterificación se logra usando catalizadores, caso contrario, se necesitaría temperaturas altas (