1 RECUPERACIÓN DE ACEITE EN LA TIERRA DE BLANQUEO USADA EN LA REFINACIÓN DE ACEITE DE PALMA (Tonsil Actisil Ref 261)

Transcripción

1 RECUPERACIÓN DE ACEITE EN LA TIERRA DE BLANQUEO USADA EN LA REFINACIÓN Feiber Navas Martínez Tecnólogo en Alimentos Tecnológica FITEC Colombia RESUMEN. La investigación se propone evaluar cuatro tipos de solventes en la extracción de aceite, cuantificar el aceite extraído de la tierra usada con cada tipo de solvente, seleccionar el tipo de solvente que recupera más aceite, cuantificar el contenido de betacarotenos en los aceites extraídos con los diferentes tipos de solvente utilizados, evaluar la calidad del aceite extraído mediante la determinación de acidez e índice de peróxidos y la socialización de los resultados a la empresa C.I SACEITES S.A patrocinador del proyecto. Palabras claves: extracción, aceite, tierra, solvente, betacarotenos, acidez, índice, peróxidos. ABSTRACT. The research aims to evaluate four types of solvents in the extraction of oil, to quantify the oil extracted from the land used for each type of solvent, select the type of solvent recovers more oil, beta carotene content quantified in the oils extracted different types of solvent used, assess the quality of oil extracted by the determination of acidity and peroxide value and the socialization of the results to the company CI SACEITES SA project sponsor. Keywords: extraction, oil, dirt, solvent, beta carotene, acidity index, peroxide. 1. INTRODUCCIÓN Es factible la recuperación de aceite a partir de la tierra de blanqueo usada en la refinación del aceite de palma (Tonsil actisil ref 261), utilizando diversos tipos de solventes tales como el etanol, el n_hexano, el cloroformo y la acetona. Una de las etapas más importantes en el proceso de refinación del aceite crudo de palma es su blanqueamiento, en la cual el aceite entra en contracto con un absorbente, por lo general tierra obtenida del mineral bentonita, montmorillonita o tierra de diatomáceas, que cumplen la función de eliminar pigmentos, metales pesados fosfolípidos y otras sustancias indeseables del aceite crudo. Básicamente los pigmentos presentes en el aceite de palma son los carotenoides, y dentro de ellos el betacaroteno corresponde al 56%. Para la recuperación este método es incompleto, pero es posible disminuir el contenido de aceite en la tierra a un 2 o 3% a temperaturas de 30 a 40ºC. El aceite recuperado, que se obtiene de las tierras decolorantes usadas, presenta generalmente un color bastante oscuro y su calidad es muy baja, debido a que antes de descartar la tierra del proceso de blanqueo se hace pasar aire y vapor a través de ella para retirar el remanente de aceite que ha quedado absorbido. Otro método que se podría utilizar es la extracción con disolventes no polares, con el cual se consigue una mayor recuperación de aceite. Los disolventes polares extraen una gran cantidad de pigmentos y aceite oxidado y polimerizado de las tierras. El aceite recuperado de la tierra de blanqueo usada (Tonsil actisil Ref. 261) podría llegar a tener usos como concentrados en alimentos para animales, en tanto que la tierra extraída podría volverse a utilizar en el proceso de blanqueo, con lo cual se reduciría el impacto ambiental, al disminuir la generación de residuos sólidos dado que actualmente no se le está dando ningún uso industrial y su disposición final implica costos para la empresa. Aquellas industrias que se dediquen a la refinación del aceite crudo de palma podrán eventualmente, bajo algunos ajustes de planta, extraer el aceite de la tierra usada. 2. METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO 2.1 EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES El aceite existente en productos no prensados o ya pre-prensados es disuelto 1

2 químicamente por disolventes, extrayéndose como mezcla (de aceite y disolvente). El disolvente más utilizado es el hexano (C6H14). Todos los productos y residuos de producción contaminados por hexano tienen que purificarse para evitar daños al consumidor y al medio ambiente. 2.2 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Pesar 10 gramos de tierra de blanqueo (Tonsil actisil Ref 261) en un papel filtro en forma de cono, introducirlo al vaso del equipo soxhlet, luego colocar un refrigerante la parte superior del soxhlet. En un balón fondo redondo de 500 ml adicionar 100 ml de solvente (hexano) y acoplarlo en la parte de abajo del soxhlet, como se detalla en la figura 1. Luego, calentar por de 2 horas para permitir que el solvente que se evapora del balón asciende por el equipo soxhlet, se condense en el refrigerante y caiga sobre la tierra depositada en el cono del papel. El solvente que cae diluye y arrastra el aceite embebido en la tierra y lo deposita en el balón. Este ciclo se repite varias veces hasta que se logra lavar o extraer todo el aceite que estaba absorbido en la tierra usada. Una vez finalizado el tiempo, se retira el balón del soxhlet y se calienta suavemente a C de tal manera que se evapore solamente el solvente. Figura 1. a) Esquema del montaje del equipo soxhlet para la extracción del aceite de la tierra usada. B) Muestra de tierra usada Extracción con n-hexano Condiciones utilizadas Temperatura: 69ºC ½ horas de lavado (Sifón) Cantidad de Solvente: 300 ml de n-hexano Extracción con etanol Condiciones utilizadas Temperatura: 78 ºC horas de lavado (Sifón) Cantidad de Solvente: 300 ml de etanol Extracción con cloroformo Variables utilizadas Temperatura: 61ºC ½ horas de lavado (Sifón). Cantidad de Solvente: 300 ml Extracción con acetona Variables utilizadas Temperatura: 56ºC ½ horas de lavado (Sifón). Cantidad de Solvente: 300 ml Determinación de betacarotenos Principio. El betacaroteno es una molécula cromófora de color rojo oscuro marginalmente soluble en aceite y grasas (1.20 g/litro a C). Está presente en el aceite palma en concentraciones que varían entre 500 y 700 ppm. Absorbe luz en la región visible del espectro electromagnético, presentando máxima absortividad a una longitud de onda de 450 nm ( = L.mol -1.cm -1 ), por lo que su concentración puede ser determinada en soluciones diluidas de acuerdo a la ley de Beer (A=.b.c) como una función de la intensidad de la luz absorbida por la muestra a 450 nm. Preparación de la muestra. Tomar una muestra representativa de aceite, calentarla a C, homogeneizar bien y a continuación: 2

3 Pesar entre 0.5 y 1.0 g de aceite, con precisión de 1 mg, y aforar a 50 o 100 ml con hexano, utilizando un matraz aforado y calibrado. Realizar la lectura de absorbencia de la solución a 450 nm, utilizando una celda de cuarzo, de 1.0 cm de paso. Calcular la concentración de betacaroteno en el aceite de acuerdo a la siguiente ecuación: Donde: V1: Volumen de aforo con hexano (se recomienda 50 o 100 ml) w 1 : Peso de aceite, (se recomienda pesar entre y g) A: Absorbancia de la solución de hexano a 450 nm Nota: El blanco en este caso corresponde a hexano puro Determinación de acidez Principio. Se disuelve en etanol caliente una porción del aceite de ensayo y se titula con una solución acuosa de NaOH (Norma NTC- 218). El contenido de ácidos grasos libres, determinados de acuerdo con el procedimiento especificado, se expresa como porcentaje en masa. Preparación de la muestra. Se pesan 20 gramos de muestra en un erlenmeyer de 125 ml. Se pesan 50 gramos de etanol en un erlenmeyer de 100 ml y se deja calentar hasta la ebullición, inmediatamente se adicionan 3 gotas de solución de fenolftaleína y se titula con una solución de NaOH 0.05 N, hasta neutralizar (el alcohol toma un color rosado claro), luego se adiciona el alcohol a la muestra y se titula con una solución de NaOH 0.05 N, hasta obtener una coloración rosada. La acidez se calcula como ácido palmítico de acuerdo a la siguiente ecuación: %A = V 1 * [] NaOH * 25.6 W Donde: V 1 = Volumen de NaOH gastado en la titulación. [] = Concentración de 0.05 N de NaOH 25.6 = Peso molecular del ácido palmítico. W = Peso de la muestra Determinación de índice de peróxidos. Principio. La cantidad de peróxidos presentes en la muestra de aceite, expresado en términos de miliequivalentes de oxígeno activo por kg, reaccionan con el yoduro de potasio (KI) bajo las condiciones del ensayo descrito, liberándose yodo libre (I 2 ) el cual es valorado con una solución normalizada de tiosulfato de sodio Na 2 O 3 S 2. (Norma NTC- 236). Preparación de la muestra. Se pesan de 4 a 5 gramos de muestra en un erlenmeyer de 125 ml con tapón, se adiciona 30 ml de una mezcla de ácido acético y cloroformo (relación molar: 3:2), se agita, se adiciona 0.5 ml de KI (yoduro de potasio) concentrado. Se deja en agitación por 1 minuto, se adiciona 0.5 ml de almidón al 1% como indicador a la solución (la solución torna a un color violeta) y se titula con tiosulfato de sodio 0.1 N hasta cambio de color (a un color claro). El índice de peróxidos se calcula de acuerdo a la siguiente ecuación: IP= (V 1 V 0 ) * T * 1000 m Donde: T = Normalidad solución tiosulfato de sodio Na 2 O 3 S 2 V 1 = Valor numérico del volumen en mililitros de la solución Na 2 O 3 S 2 empleado con la determinación. V 0 = Valor numérico del volumen en mlilitros de Na 2 O 3 S 2 usado para el Blanco m = Masa de la porción de ensayo en gramos. 3. RESULTADOS En las Tablas 1 a 4 se presenta la cantidad de aceite extraído (%) por cada uno de los solventes utilizados, encontrando que el 3

4 mayor arrastre de aceite se logró utilizando cloroformo como solvente (37.1%), seguido del hexano (34.2%) y la acetona (32.4%). Con etanol se extrae menor cantidad de aceite (19.9%). En consecuencia se puede decir que los solventes apolares o de menor polaridad (cloroformo y hexano) permiten extraer mayor cantidad de aceite que los solventes de polaridad mayor (acetona y etanol). betacaroteno lo recomendable sería hacer la extracción con acetona como solvente. En la Tabla 6, se presentan los valores de acidez de los aceites extraídos con los diferentes solventes. De los resultados se deduce que los solventes apolares extraen menos ácidos grasos libres que los polares debido a la naturaleza polar de los ácidos grasos. Así, el solvente que extrae más ácidos grasos es el etanol (73.73%), seguido de la acetona (51.39%). El cloroformo es el solvente que menos ácidos grasos libres extrae (8.55%), seguido del n-hexano (10.52%). En consecuencia, si lo que se desea es extraer aceite con menor grado de acidez se debe usar cloroformo, pero debido a su mayor toxicidad lo más recomendable es utilizar n-hexano. De otra parte, la acetona y el n-hexano permiten extraer aceite con un menor grado de oxidación, como se puede deducir de los valores de peróxidos presentados en la Tabla 7. Con el etanol y el cloroformo se obtienen aceites más oxidados. Observando los datos de la Tabla 5 se encuentra que de los solventes evaluados, la mayor extracción de betacaroteno se logra con acetona (302 ppm), seguido del cloroformo (186 ppm), el hexano (112 ppm) y la menor extracción se consigue con etanol (53 ppm). En consecuencia, se puede decir que el betacaroteno es mejor extraído con solventes de polaridad intermedia como la acetona. Los solventes altamente polares como el etanol o de muy baja polaridad como el hexano no son hábiles en su extracción. Por lo tanto, si el objetivo del proceso de recuperación del aceite adsorbido en la tierra usada es obtener un aceite rico en 4

5 que el obtenido con cloroformo o n- hexado, pero con mayor contenido de betacaroteno. Si lo que se desea es recuperar la tierra usada para una posterior re-utilización en el proceso de blanqueo es aconsejable utilizar acetona como solvente. Si adicional a esto se desea recuperar aceite de calidad aceptable para alimentos concentrados o para una posterior refinación para uso alimentario se podría iniciar con una extracción con etanol para remover los ácidos grasos libres y otros compuestos polares o de oxidación, seguido de una extracción con n-hexano. En la Figura 2 se hace un resumen de la eficiencia de extracción de aceite de la tierra usada por cada uno de los solventes evaluados. Figura 2. Eficiencia de extracción de aceite de la tierra usada por diferentes solventes. Desde el punto de vista fisicoquímico, el aceite extraído con cualquiera de los solventes evaluados requiere un proceso de refinación para hacerlo comestible. Sin embargo, el aceite extraído con n-hexano se podría utilizar como tal en la preparación de alimentos concentrados para animales debido a su menor acidez y contenido de compuestos de oxidación (peróxidos). 4. REFERENCIAS BAILEY, A Aceites y Grasas Industriales. Editorial Reverte. pp PATTERSON, H.T.W, Blanqueamiento y Purificación de Aceites y Grasas, American Oil Chemists Society AOCS, Illinois,, pp Oficial Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists AOAC, Volume II, pp DON COBB, PH.D - Aceite de Palma: Más que una Fuente de Vitamina A. Tomada de <http// BALLET, Jorge - Soc. Minera Chaquiri,Carlos Theune, Div. Minerales Industriales, Eprom. Ltda., Tomada de <http// ADEL Y. GIRGIS, Reutilización de tierras decolorantes desactivadas desechadas para la decoloración de aceites, Tomada de <http// De acuerdo a las pruebas realizadas a la tierra de blanqueo usada, se puede concluir que el solvente que recupera más aceite de la tierra de blanqueo usada (Tonsil Actisil Ref 261) es el cloroformo, seguido del n-hexano. El cloroformo permite extraer un aceite con menor grado de acidez y bajo índice de peróxidos y contenido de betacarotenos. La acetona permite extraer una cantidad relativamente alta de aceite, pero con un grado de acidez mayor 5