RESIDUOS GRASAS RASTROS Y CURTIEMBRES.pdf

PROYECTO VINCULACIÓN UNIVERSIDAD EMPRESA COMPONENTE: PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

APROVECHAMIENTO

DE RESIDUOS GRASOS

DE MATADERO Y

CURTIEMBRES (PROYECTO 06)

INFORME FINAL

Ejecutado por:

INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE PROCESOS QUÍMICOS – ING. QUÍMICA - UMSA

Preparado para:

CAMARA NACIONAL DE INDUSTRIAS

CENTRO DE PROMOCION DE TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES GEOLOGÍA AMBIENTAL RECURSOS NATURALES

La Paz, agosto de 2004

RECONOCIMIENTO

Como resultado de la convocatoria pública emitida el 16 de marzo de 2003 por la Cámara Nacional de Industrias (CNI), Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles (CPTS ) y Geología Ambiental Recursos Naturales (GEARENA), el Instituto de Investigación y Desarrollo de Procesos Químicos (IIDEPROQ) se adjudicó el proyecto 06 “Aprovechamiento de grasas provenientes de matadero y curtiembres”.. El proyecto fue desarrollado por un equipo de investigadores perteneciente al IIDEPROQ, integrado por:

Ing. Daysy Torrico S. Ing. Alfonso Guarachi Tec. Sup. Maria de la Cruz Roca Egr. Univ. Tatiana Valdez Egr. Carlos Gorostiaga

Por su apoyo y participación en el trabajo de investigación.

Ing. Daysy Torrico S. Responsable Proyecto 06

II

ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN

En las operaciones de recorte, predescarne y descarne de pieles en las curtiembres, se producen las denominadas carnazas que son pedazos de piel con grasa adheridas a las mismas. Estos pedazos se juntan con otros y son eliminados por las curtiembres como residuos sólidos que normalmente son depositados en rellenos sanitarios. Durante el faenado de reses en los mataderos se produce también una cantidad apreciable de residuos que contienen grasas. Estos residuos se juntan con otros materiales y también son depositados en rellenos sanitarios, botaderos de basura no autorizados o cursos de agua. Estos materiales generan contaminación ambiental, aumentando el contenido de grasas y el DBO en los cursos de agua. En la grasa animal se tiene principalmente los siguientes ácidos grasos: linoleico, mirístico, esteárico, palmítico y oleico. Estos ácidos se utilizan en varias industrias y por lo tanto tienen un valor comercial que debe ser aprovechado, así por ejemplo:

• El ácido oleico es usado en cosmética. • Los ácidos esteárico y palmítico son usados en la industria alimenticia. • El ácido linoleico es empleado en jabones y barnices.

A fin de obtener grasas puras y a partir de ellas, los ácidos grasos mencionados tanto en las curtiembres, como en los mataderos, pueden recuperar estas carnazas y otros residuos que contengan grasa evitando la contaminación, para procesarlas por su cuenta, o suministrarla a otra industria para que se encargue de su procesamiento. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.-

Objetivo general

Generar conocimientos científicos y tecnológicos, que nos lleven a establecer la tecnología adecuada para la recuperación y separación de ácidos grasos, principalmente palmítico, esteárico oleico, etc., a partir de los residuos grasos provenientes de mataderos y curtiembres contribuyendo así, en una producción más limpia. Objetivos específicos

Desarrollar a nivel laboratorio la tecnología de extracción, separación y purificación de ácidos grasos a partir de los residuos grasos.

Elaborar un proyecto de factibilidad técnico-económica para una planta industrial de producción de ácidos grasos y otros subproductos como la glicerina.

Establecer el procedimiento de identificación de los ácidos grasos obtenidos, por cromatografía de gases.

III

INDICE

RECONOCIMIENTO .........................................................................................................................................II ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN............................................................................................................ III OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.- ......................................................................................................... III

Objetivo general .......................................................................................................................................... III Objetivos específicos ................................................................................................................................... III

INDICE..............................................................................................................................................................IV CAPITULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA ................................................................................................. 1

1.1 RENDIMIENTOS DE LAS RESES EN DIFERENTES CORTES.- .......................................................... 1 1.2 COMPOSICIÓN DE ACIDOS GRASOS EN LAS GRASAS DE MATADERO.- ...................................... 2 1.3 DETERIORO DE LAS GRASAS.- ............................................................................................................ 4 1.4 TECNOLOGÍA DE OBTENCIÓN DE ACIDOS GRASOS.- .................................................................... 5 1.5 APLICACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS ........................................................................................... 11

CAPITULO 2.-MATERIALES Y METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACION.............................................. 12 2.1 REACTIVOS .......................................................................................................................................... 12 2.2 EQUIPOS .............................................................................................................................................. 13 2.3 MATERIALES........................................................................................................................................ 15 2.4 METODOS ANALITICOS.- ................................................................................................................... 16

2.4.2 Caracterización de la materia grasa.- ........................................................................................... 17 2.4.3 Identificación de los ácidos grasos componentes.- ........................................................................ 18

2.5 MANEJO DE LAS MATERIAS PRIMAS ............................................................................................... 22 2.5.1 Recepción de las materias primas.- ............................................................................................... 22 2.5.2 Selección de la materia prima.- ..................................................................................................... 23 2.5.3 Muestreo para la caracterización de la materia prima.- ............................................................... 23 2.5.4 Caracterización de la materia prima.-........................................................................................... 24 2.5.5 Molienda de la materia prima.- ..................................................................................................... 25

2.6 EXTRACCION DE GRASAS.- ............................................................................................................... 26 2.6.1 Extracción con vapor.-................................................................................................................... 27

2.7 REFINACION DE LAS GRASAS........................................................................................................... 29 2.8 HIDRÓLISIS DE LAS GRASAS............................................................................................................. 29 2.9 RECUPERACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS MEDIANTE ACIDIFICACIÓN .......................................... 33 2.10 SEPARACION DE ÁCIDOS GRASOS POR CRISTALIZACION FRACCIONADA ............................ 34

CAPITULO 3.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN............................................................................................... 35 3.1 CARACTERIZACION DE LA MATERIA PRIMA.................................................................................. 35 3.2 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS PRELIMINARES DE EXTRACCIÓN DE GRASAS:..................... 36 3.3 RESULTADOS SOBRE LAS PRUEBAS DE EXTRACCIÓN DE GRASAS CON VAPOR..................... 36

3.3.1 Discusión de los resultados de extracción de grasas.- .................................................................. 38 3.4 RESULTADOS DE LA FILTRACIÓN ................................................................................................... 40 3.5 RESULTADOS SOBRE LA CARACTERIZACION DE LAS GRASAS OBTENIDAS............................. 40

3.5.1 Caracterización de las grasas obtenidas.-..................................................................................... 40 3.6 RESULTADOS SOBRE LA IDENTIFICACIÓN DE LOS ACIDOS GRASOS COMPONENTES.......... 42

3.6.1 Muestra patrón.- ............................................................................................................................ 42 3.6.2 Grasa extraída ............................................................................................................................... 42

3.7 RESULTADOS SOBRE LA HIDRÓLISIS DE LAS GRASAS.-............................................................... 42 3.8 RESULTADOS SOBRE LA HIDRÓLISIS ALCALINA A MAYOR ESCALA.......................................... 44

3.8.1 Cinética de reacción de la hidrólisis alcalina a mayor escala.-.......................................... 45 3.9 RESULTADOS SOBRE LA OBTENCIÓN DE ÁCIDOS GRASOS MEDIANTE SAPONIFICACION.- 47

3.9.1 Cinética de la reacción de saponificación. .................................................................................... 48 3.10 RESULTADOS SOBRE EL FRACCIONAMIENTO DE LOS ACIDOS GRASOS POR CRISTALIZACIÓN.- .................................................................................................................................... 49

IV

CAPITULO 4 PLANTA PILOTO..................................................................................................................... 51 4.1 SELECCIÓN DEL PROCESO............................................................................................................... 51 4.2 BALANCES DE MASA .......................................................................................................................... 51 4.3 TAMAÑO Y LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA PILOTO ..................................................................... 56 4.4 BALANCE DE MASA Y ENERGIA........................................................................................................ 57 4.5 REQUERIMIENTO ENERGÉTICO ...................................................................................................... 63 4.6 PROGRAMA DE PRODUCCION ......................................................................................................... 64 4.7 LAYOUT DE LA PLANTA ..................................................................................................................... 65 4.8 ANÁLISIS ECONOMICO ..................................................................................................................... 67

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................................................................................... 74

V

PROYECTO-06-CNI-IIDEPROQ APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS DE MATADERO Y CURTIEMBRE

CAPITULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

La revisión bibliográfica esta orientada al objetivo del presente proyecto, cual es la de

desarrollar una tecnología que sea económicamente factible para recuperar los ácidos

grasos de las grasas de matadero principalmente ácido oleico u otras mezclas comerciales

de estos ácidos grasos, previa confirmación de estos mediante análisis en laboratorio.

Las grasas, son compuestos orgánicos heterogéneos que se encuentran en plantas y

animales. Químicamente las grasas son ésteres de ácidos grasos y glicerina:

CH3-(CH2)n –COOH HO- CH2 CH3-(CH2)n -COO-CH2 CH3-(CH2)m-COOH + HO- CH Esterificación CH3-(CH2)m-COO-CH +3H2O CH3-(CH2)p –COOH HO- CH2 CH3-(CH2)p –COO-CH2 Ácidos grasos glicerina Triglicérido (Grasa) La mayor parte de las grasas son triglicéridos y n, m, p son números que van generalmente

del 10 al 18, aunque hay excepciones como en el caso de la mantequilla que cuenta con

ácidos grasos de 2 al 8. (Gunstone F. 1967).

En la naturaleza abundan también los ácidos grasos insaturados, en cuya molécula figuran

grupos -CH- en vez de CH2, apareciendo uno o más dobles enlaces. De los ácidos grasos

insaturados el más frecuente es el ácido oleico:

CH3 – (CH2)7 – CH = CH –(CH2)7 – COOH Ac. Oleico

CH3 – (CH2)4 – CH = CH – CH2 – CH = CH – (CH2)7 – COOH Ac. Linoleico

1.1 RENDIMIENTOS DE LAS RESES EN DIFERENTES CORTES.-

El rendimiento total de las reses de carnicería depende de múltiples factores como son:

raza, edad, alimentación, estado de cebamiento, etc. En la industria carnicera ( Sanz y

Egaña 1972) existen tablas que son clásicas, su manejo ayuda en muchas ocasiones para

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tener un concepto aproximado del rendimiento de las diferentes piezas de las reses y con

sus cifras sacar conclusiones prácticas. En la tabla 1.1, se dan rendimientos para el

Matadero de Madrid con reses vacunas (vacas, bueyes, toros) de distintas procedencias.

La mayor parte de la grasa en las reses como subproducto corresponde al tejido subcutáneo,

riñones, barriga y al relleno intermuscular. Una res tiene entre 8 – 10 % de grasa total,

según el estado de gordura, con relación al peso vivo. (Sanz y Egaña, 1972)

Tabla 1.1 Rendimientos en porciones del cuerpo para reses. Matadero de Madrid

Porciones del cuerpo % con relación al peso vivo Contenido aparato digestivo 15.0 Sangre 4.2 Piel y cuernos 7.4 Patas 1.9 Lana - Cabeza 2.8 Lengua, esófago 0.6 Corazón, pulmón, tráquea 1.2 Hígado 1.5 Diafragma 0.5 Bazo 0.2 Aparato digestivo vacío 4.5 Sebo visceral, intermuscular, etc. 8.8 Cuatro cuartos con riñones 51.4 Ref. Sanz y Egaña, 1972.

Se ha reportado últimamente de que las reses bovinas con exceso de grasa son rechazadas

en general en todos los mercados, por un cambio de hábitos alimentarios que se ha

presentado sobre todo en la última década, por lo que el porcentaje de grasa o sebo que se

reporta con relación al peso vivo es de solo 2 - 5%. (Carpenter T. 1992)

1.2 COMPOSICIÓN DE ACIDOS GRASOS EN LAS GRASAS DE MATADERO.-

De los diferentes ácidos grasos encontrados en las grasas de vacunos, tres aparecen

habitualmente en cantidades mayores que los demás. Estos son el palmítico (C16) y el

esteárico (C18) ambos saturados y el ácido oleico (C18) insaturado. (Dahl olle, 1976).

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Por lo general las grasas de vacuno contienen de un 25 a 35% de ácido palmítico, aunque

en la grasa de la riñonada se han encontrado cantidades mayores (40 %). (Sheperson N., et-

al 1993). Las grasas de animales de abasto contienen menos ácido esteárico que palmítico,

aunque la proporción del primero puede sufrir grandes variaciones y en algunos casos éste

puede ser mayor. (Edmunds, B. K., 1990).

El ácido oleico es el ácido graso que más abunda en la naturaleza. Su contenido en las

grasas de animales de abasto fluctúa ordinariamente entre un 25 a 55%, pero en la pezuña

de buey alcanza hasta un 85%. (Bernardini, E., 1989).

Las fluctuaciones en la composición de los ácidos grasos en las grasas de animales de

abasto, dependen de su situación corporal. Por lo general, la grasa subcutánea es más

blanda, es decir, más insaturada que la interna (de la barrigada, riñonada e intramuscular) y

la intermuscular ocupa una situación intermedia como se puede ver en el siguiente cuadro:

(Tabla 1.2)

Tabla 1.2. Composición media de ácidos grasos e índices de yodo*

Ácidos grasos Saturados

Ácidos grasos Insaturados

Índice de yodo

Tipo de grasa

C16:0 C18:0 C16:1 C18:1 C18-2 C20:1 mg I2

g grasa Sebo de vacuno: Sebo interno 33 23 4 32 2 - 37 Sebo subcutáneo 30 5 13 40 4 0.5 52 Sebo del pecho 32 5 17 37 3 0.5 57 *Dahl Olle, 1976

C16:0 (saturado) Ac. Palmítico C18:0 (saturado) Ac. Esteárico C16:1 (insaturado) Ac. Hexadecanoico C18:1 (insaturado) Ac. Oleico C18-2 (insaturado) Ac. Linoleico ( Dos insaturaciones) C20-1 (insaturado) Ac. Eicosenoico

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El índice de yodo expresa los miligramos de halógeno, calculado como yodo que puede

unirse a 1 g de grasa, de forma tal que un índice alto es exponente de un fuerte grado de

insaturación.

Los anteriores valores pueden sufrir variaciones en función de la alimentación y el medio

ambiente en el que se desarrollan los animales.

La composición porcentual de los ácidos grasos en muestras de vacuno se da en la tabla 1.3

Tabla 1.3. Composición porcentual de ácidos grasos en el sebo de vacuno

Ácido graso Composición %

C12:0 Ac. Laúrico 0.1 C14:0 Ac. Mirístico 1.4 - 6.3 C14:1 Ac. Miristoleico 0.5 - 1.5 C15:0 Ac. Hexadecanoico 0.5 - 1 C16:0 Ac. Palmítico 20 - 37 C16:1 Ac. Palmitoleico 0.7 - 8.8 C16:2 1 C17:0 Ac. Heptadecanoico 0.5 - 2 C17:1 0.5 C18:0 Ac. Esteárico 6 - 40 C18:1 Ac. Oleico 26 - 50 C18:2 Ac. Linoleico 0.5 - 5.5 C18:3 Ac. Linolénico 2.5 C20:0 Ac. Araquídico 0.5 * Spencer et-al, 1976

En la tabla 1.3 se aprecia que las fluctuaciones son apreciables para el ácido Palmítico,

esteárico y oleico, al respecto investigaciones han demostrado que la calidad del pienso

tiene influencia en el contenido de ácidos grasos. Así una dieta balanceada de carbohidratos

y proteínas produce un sebo con más porcentaje de ácido oleico que una dieta rica solo en

carbohidratos.(Shepperson, N, 1990)

1.3 DETERIORO DE LAS GRASAS.-

Las grasas son susceptibles al deterioro, debido a la acción de las lipasas y las lipoxigenasas

con la consiguiente disminución de su valor nutritivo y la formación de olores y sabores

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desagradables. En la primera se forman ácidos grasos libres y en la segunda por la acción

del oxígeno y las lipoxigenasas sobre las insaturaciones de los ácidos grasos, se forman

radicales peróxido.(Gardner, 1980). La formación de radicales peróxido, se mide a través

del índice de peróxido, que se basa en la capacidad que tienen estos de oxidar el ión yoduro

del KI y producir yodo que se valora con tiosulfato. Por lo general, la sensibilidad de las

grasas al oxígeno marcha paralela a su índice de yodo y a su contenido en ácidos oleico,

linoleico y linolénico.

Si las condiciones de conservación, manipulación e higiene no son las apropiadas, la grasa

resulta afectada en el olor, color, mayor contenido en ácidos grasos y peróxidos.

Así basta unos siete días a temperatura ambiente para que la acidez aumente entre un 20 a

30 % y el índice de peroxido hasta un valor entre 150 y 200. (Dawson, et-al, 1983).

Es posible inhibir las reacciones de autoxidación, debido a la acción de las lipoxigenasas,

usando antioxidantes como: el butilhidroxianisol (BHA) y el butilhidroxitolueno (BHT),

ambos liposolubles y a nivel de antioxidantes son los que más se emplean.

1.4 TECNOLOGÍA DE OBTENCIÓN DE ACIDOS GRASOS.-

Las grasas animales se obtienen principalmente del tejido adiposo que se encuentra debajo

la piel, el corazón, riñones, barriga, etc. La recogida e inmediata utilización de los

subproductos de matanza son de gran importancia porque condiciona la calidad de las

grasas y otros subproductos que se obtienen. De hecho, por la misma naturaleza de los

productos, una vez muerto el animal, la masa adiposa rica en grasa y proteínas debe

retirarse y almacenarse en las mejores condiciones de modo de evitar procesos biológicos

debido a la acción de las lipasas y lipoxigenasas y microbiológicos debido a la acción de

las bacterias.

El procesado de grasas animales ha dado lugar a la creación de nuevas industrias que se han

asentado junto a los mataderos a fin de conseguir los siguientes objetivos:

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• Producción más limpia en el sector mataderos

• Baja acidez en las grasas

• Buen color y olor

• Cantidad de impurezas lo más baja posible

• Recuperación total de los tejidos adiposos

• Procesos económicamente factibles

Previo a la extracción propiamente, las grasas deben someterse a un tratamiento previo, él

cual es; romper las células adiposas mediante desintegración mecánica, a objeto de facilitar

la extracción.

Existen diferentes tecnologías para separar las grasas de los tejidos adiposos, entre las

cuales la ebullición es un procedimiento todavía en uso, que consiste en hervir los residuos

grasos en presencia de una gran cantidad de agua, de modo que al fundirse las grasas con

una densidad menor, se puedan separar del agua. En esta forma se obtiene una grasa de

buena calidad llamada “al agua “ pero con rendimientos y costos antieconómicos. (Hilditch,

1986).

Otra forma de extracción es la fusión discontinua en húmedo, mediante vapor directo,

que utiliza un tanque cilíndrico laminado de acero y de disposición vertical. La materia

prima se carga, se cierra herméticamente y se deja que vaya entrando vapor a alta presión

hasta alcanzar temperaturas de 140°C a 150°C, que se mantienen de 4 a 6 horas. Terminada

la fusión se desciende lentamente la presión para evitar que se forme emulsión de grasa-

agua. La calidad del producto se ve más o menos afectada en cuanto al olor, color y

contenido en ácidos grasos libres. Del procesado de 1000 kg de grasa de matadero se

extraen 650 a 700 kg de sebo y 100 a 120 kg de residuo seco o chicharrón. ( Vian Ortuño,

1976)

Otro método muy utilizado en Estados Unidos es la fusión discontinua en seco, que se

realiza en depósitos de acero con agitación donde la materia prima se introduce, se cierra

herméticamente y se suministra calor, la humedad de la materia prima se va evaporando

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poco a poco a través de un codo situado a un costado. Cuando el material ha perdido la

humedad, queda seco y la temperatura sube rápidamente y el proceso se da por terminado.

Este procedimiento tiene el inconveniente de que como las condiciones en que se

desarrolla la fusión no se controlan, los productos sean de baja calidad en cuanto al color,

olor, contenido en ácidos grasos libres, etc. La calidad podría mejorarse si el proceso se

lleva a cabo al vacío, a temperaturas inferiores a 100°C, sin embargo en estas condiciones

la duración del proceso es prolongada afectándose la productividad y los costos.

Terminada la extracción de las grasas se procede a su purificación mediante filtro prensa

o una centrífuga a temperaturas mayores a 70°C.(Vian Ortuño, 1976).

Es difícil encontrar un proceso que cumpla todos los compromisos, cuales son tener un

producto de buena calidad con altos rendimientos y productividades y a la vez

económicamente factible. Por lo que muchas veces al elegir un proceso se puede sacrificar

los rendimientos y/o la productividad en favor de la calidad.

Obtención de ácidos grasos.-Se puede obtener mediante hidrólisis o saponificación. El

procedimiento hidrolítico se entiende de la siguiente manera:

CH2- OOC-R CH2- OH R-COOH CH - OOC-R + 3 H2O CH – OH + R-COOH CH2 – OOC-R CH2 – OH R-COOH Grasa glicerina ácidos grasos

Hay cuatro direcciones de trabajo para la hidrólisis de las grasas con fines industriales:

Sin presión, forzando la hidrólisis con ácido como catalizador

Con presiones medias y activando la hidrólisis por la adición de cal

Por hidrólisis a alta presión y sin catalizador

Desdoblamiento con producción de jabón (Saponificación)

Hidrólisis ácida.- Sin presión, se fuerza la hidrólisis adicionando H2SO4 < 1%. Es barato

pero consume mucho vapor. Se opera a ebullición por inyección de vapor en grandes cubas

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abiertas. Se alcanza un desdoblamiento de 85% después de varias horas de

cocción.(Twitchel, 1959).

Hidrólisis alcalina.- Con presiones medias, a la mezcla grasa - agua se añade de 1-2% de

cal u óxido de Zn (Catalizador) y se trata a 170°C en una autoclave con inyección de vapor

vivo para agitar. La cal o el Zn se atacan por las primeras cantidades de ácidos grasos

producidos y formar jabones que actúan como “reactivo” emulgente. Los productos se

separan en una centrífuga y los ácidos grasos se liberan del jabón cálcico que retienen con

agua sulfúrica.

Hidrólisis a alta presión sin catalizador.- La reacción es reversible y para que la reacción

se produzca en forma irreversible, se debe cumplir las siguientes condiciones: (Dahl Olle,

1976)

• Exceso de agua

• Presión de 30 atm.

• Temperatura 225°C a 230°C

• Tiempo de 6 horas.

Estas condiciones son necesarias si se quiere producir la reacción sin la presencia de

catalizador.

Todos los procesos hidrolíticos pueden ser realizados en forma discontinua o continua; el

primer sistema se emplea para plantas de mediana o pequeña capacidad.

Los productos de desdoblamiento o de hidrólisis son: aguas glicerinosas, de las que se

obtiene la glicerina concentrándola por evaporación – destilación y ácidos grasos que se

aplican en diferentes usos.

La saponificación es una hidrólisis básica, en la que se utiliza el hidróxido de sodio, no

como catalizador sino como reactante en concentraciones estequiométricas más un exceso,

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el tiempo por este procedimiento se reduce a 4 horas. Los ácidos liberados se combinan con

álcali y no se libera la glicerina. Esta se separa de los jabones por medio del agua salada, en

la cual los jabones son insolubles y la glicerina soluble. (Scott Patisson , 1959)

El proceso de saponificación a nivel industrial, se lleva a cabo en recipientes cilíndricos

con fondo cónico para facilitar la separación y el desalojo. La masa se mezcla y se agita

mediante vapor de agua que se inyecta al recipiente.

Separación de ácidos grasos.-

Cristalización Fraccionada.-El proceso consiste en un enfriamiento lento de los ácidos

grasos, en determinadas condiciones de tiempo y temperatura con el fin de hacer cristalizar

los ácidos grasos saturados. En el proceso convencional se trabaja con las grasas puras, sin

embargo para hacer la operación más rápida, menos costosa y lograr mejores resultados se

trabaja en fase de solvente.

En el proceso convencional, para separar los ácidos grasos de la mezcla de ácidos grasos,

esta puede enfriarse lentamente a 0°C en cámara de refrigeración (Bernardini, E., 1981).

Cristalizan así los ácidos esteárico y palmítico, que se separan en prensa hidráulica del

oleico y de otros ácidos grasos líquidos. En las grandes industrias se viene utilizando

últimamente el “proceso Emmersol”, en el que los ácidos grasos se disuelven en alcohol de

90°C hasta alcanzar una concentración de 25 - 30%; luego para que se produzca la

cristalización, se lleva la solución a –15°C, seguido de la separación en filtro rotatorio de

los ácidos grasos sólidos. (Zimerman, A., 1978).

También con el N-hexano se han obtenido excelentes resultados en las operaciones de

cristalización. (Bernardini, E., 1981)

Con cualquiera de los solventes es importante usar una adecuada relación de solvente/ grasa

(Bernardini, E., 1981) y controlar el enfriamiento de la solución en determinadas

condiciones de tiempo-temperatura con el fin de cristalizar los ácidos grasos saturados.

La separación de los cristales se puede realizar en filtros rotatorios o centrífugas. Por último

es importante la recuperación del solvente por destilación tanto de la fase sólida cristalizada

como de la fase líquida.

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Destilación de ácidos grasos.- El calentamiento a temperaturas demasiado elevadas y

durante tiempos muy largos en el proceso de destilación, ocasiona que el producto se

queme, cosa que se advierte inmediatamente por el olor disminuyendo la calidad del

producto e incrementando el residuo. ( Vian Ortuño, 1976) Por lo que es de primordial

importancia destilar a presiones lo más reducidas posibles, con el fin de que el líquido

hierva a menor temperatura. Observando las tablas 1.4 y 1.5 se ve que para destilar ácidos

grasos a la temperatura más baja posible es necesario un alto vacío. De hecho, hoy todas las

plantas de destilación de ácidos grasos trabajan a una presión absoluta de 1 – 2 mmHg. La

destilación permite eliminar impurezas que acompañan a los ácidos grasos después de la

hidrólisis y separar las mezclas de ácidos en distintos cortes, aprovechando la diferencia en

los puntos de ebullición de los componentes.

Tabla 1.4 Punto de ebullición de ácidos grasos

Presión en mmHg Ácidos grasos 760 1

Ácido mirístico 326°C 149°C

Ácido palmítico 351°C 167°C

Ácido esteárico 376°C 183°C

Ácido oleico * 175°C Ref. Gonstone, F.D., 1999

(*) Se descompone

Tabla 1.5 Puntos de ebullición de ácidos grasos saturados

Presión Número de átomos de carbono

(mmHg) 12 14 16 18 20 0.4 116.3°C 134.4°C 151.3°C 167.4°C 182.8°C 0.6 122.1°C 140.1°C 157.6°C 173.9°C 188.4°C 1 129.8°C 148.8°C 165.9°C 182.5°C 198.2°C 2 141°C 160.1°C 178°C 195°C 211.2°C 4 153.2°C 172.8°C 191.2°C 208.6°C 225.2°C 6 160.9°C 180.8°C 199.5°C 217.2°C 234.1°C 8 171.1°C 191.4°C 210.6°C 228.7°C 245.9°C

Ref.. Fernández, F., 1995

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1.5 APLICACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS

Tabla 1.6 Aplicación de los ácidos grasos*

Aplicación C22=C22

=-C20C18C18=C16C14 C12C10 C8

Jabones y tensoactivos X X X X X Cosméticos. Productos farmacéuticos X X X X X X X Productos textiles (suavizantes y tensoactivos) X X X X Pinturas y barnices X X X X X X Caucho X X X X X Velas y ceras X X X Desinfectantes e insecticidas X X X Plásticos (resinas alquídicas) X X X X X X Papelería X X Lubricantes X X Emulgentes, agentes de flotación X X X X X X X

Ref: Lurgi, et-al, 1976

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CAPITULO 2.-MATERIALES Y METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACION

2.1 REACTIVOS

Reactivo Marca

Ácido acético glacial p.a. RIEDEL DE HAENÁcido clorhídrico p.a. MERA Ácido esteárico SCHARLAU Ácido mirístico SCHARLAU Ácido oleico SCHARLAU Ácido palmítico SCHARLAU Ácido sulfúrico MERA Alcohol p.a. J.T. BAKER Almidón ANALA Carbonato de sodio p.a. RIEDEL DE HAENCloroformo CARLO ERBO Dióxido de magnesio MERA Éter de petróleo p.a. CARLO ERBO Éter dietílico CARLO ERBO Fenolftaleina MERA Ftalato de sodio MERA Hidróxido de calcio p.a. CARLO ERBO Hidróxido de potasio p.a. MERA Hidróxido de sodio p.a. CARLO ERBO Metanol p.a CARLO ERBO N- Hexano p.a. SIGMA Naranja de metilo (indicador) MERA Oxido de zinc p.a. WYZ Patrones de Ácidos Grasos G.C SUPELCO Tetracloruro de carbono p.a. MERA Tiosulfato de sodio p.a. MERA Yodato de potasio p.a. RIEDEL DE HAENYodo sublimado MERA Yoduro de potasio p.a. RIEDEL DE HAEN

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2.2 EQUIPOS

Equipo Marca Modelo Procedencia Especificaciones

Agitador magnético con calefactor

Rango 0 - 300°C FISATOM 753A BRASIL

incluye un juego

de magnetos

Agitador mecánico.

Cap. max. 5000 rpm FISATOM BRASIL

Autoclave.

Cap. máx. 2.5 atm PRESTO ITALIA

Autoclave.

Cap. máx. 2.0 atm PORTABLE INGLATERRA

Balanza analítica.

Cap. max. 162 g SARTORIUS 1872 ALEMANIA

Baño maría.

Rango ( 0 - 100 )°C LAB - LINE 180051 AMERICANA

Bomba de vacío.

Rango ( 0 - 30 ) PSI EMERSON

SA55JXHTP -

4698 USA

Caldero.

Cap. 10 litros

ELECTRIC STEAM

BOILER

60 kw de potencia

y 100 PSI de

presión

Calentador con controlador de

temperatura. Rango 0-100°C FISATOM 597 BRASIL incluye agitación

Centrifugadora.

Cap. max.. 4000 rpm. ALC PK 110 USA

incluye cabezales

para 12 tubos y 4

cubetas

Cromatógrafo de Gases SHIMADZU GC 10 JAPON modelo GC 14 B

Desecador

Digestor HACH P/N 45600 - 00 USA

Equipo de extracción Socklet

incluye 1

refrigerante, 1

balón, 1 manta

calefactora, 1

socklet

Equipo de extracción a presión

incluye 1

recipiente de acero

inoxidable, 1

canastilla

- 13 -


Equipo Marca Modelo Procedencia Especificaciones

Equipo Rota - evaporador FISATOM 802 BRASIL

incluye 1

refrigerante, 1

balón receptor, 1

balón pera de

evaporación, 1

baño

termostatizado (

50 - 250 )°C

Estufas

Cap. ( 0 - 100 )°C GRIEVE LO - 201C USA

Generador de vapor

Cap. 50 litros

60 kw de potencia

y ( 0 - 25 ) bar de

presion

Horno Pasteur

Cap. ( 0 - 100)°C

PRESICION

CIENTIFIC CO. 1475 USA

Kjeldahl QUIMIS Q 328 521 BRASIL

incluye 1

destilador

Kjeldahl

semiautomatico, 1

microdigestor de

Kjeldahl para 8

tubos

Moledora eléctrica industrial IRCEM S.R.L. I - E 32 ITALIA

Mufla.

Cap. ( 0 - 1200 )°C NABER L51/SP ALEMANIA

pH-metro.

Rango ( 0 - 14) METTLER TOLEDO MP 225 SUISA

Refrigerador 18 ft3 WHIRLPOOL 440 USA

Tanques de acero inoxidable

Cap. max. Capacidad máxima

- 14 -


2.3 MATERIALES

Material Volumen Unidad Cantidad Algodón Balones 100 ml 3 250 ml 2 Buretas 25 ml 1 50 ml 1 Cajas Petri 10 cm 24 Cepillos 4 Crisoles 24 Embudos 4 Estractor Socklet 4 Espátulas 4 Gradillas 3 Hornilla 2 Mantas de Calefacción 4 Matraces Aforados 50 ml 1 1000 ml 3 Matraces Erlenmeyer 100 ml 3 250 ml 12 500 ml 2 Matraces Erlenmeyer con tapa 250 ml 4 500 ml 6 Papel filtro Pipetas Graduadas 0.5 ml 1 10 ml 2 Pipetas Volumétricas 1 ml 1 2 ml 2 25 ml 1 Pisetas 500 ml 2 Probetas Graduadas 25 ml 1 50 ml 1 100 ml 2 250 ml 1 500 ml 1 1000 ml 1 Recipientes de acero inoxidable 6 Refrigerantes 4 Sistema de Generación de Gas 1 Soportes Universal 4 Termómetros de vidrio de -10 a 110 °C 2 Termómetros digitales 2 Tubos de ensayo con tapa 10 ml 30 Varillas de Vidrio 2

- 15 -


Material Volumen Unidad Cantidad Vasos de Precipitados 50 ml 3 100 ml 6 250 ml 6 400 ml 4 1000 ml 2 2000 ml 2 Vidrios reloj 10 cm 4 Gaza

2.4 METODOS ANALITICOS.-

En lo posible se han usado Normas Bolivianas. excepto en algunos casos, como la

determinación del perfil de ácidos grasos mediante cromatografía de gases.

2.4.1. Caracterización de la materia prima.-

Se utilizaron los siguientes métodos:

Determinación de la humedad.- Método gravimétrico

Es un método indirecto que consiste en determinar la cantidad de humedad de una muestra

alimenticia. Se tomo como referencia la Norma Boliviana No 28/88.(Ver Anexo B ).

Determinación de cenizas.- Método gravimétrico

Método indirecto que consiste en determinar la materia inorgánica o cenizas en la muestra.

Se tomó como referencia la Norma Boliviana No 75/74.

(Ver Anexo B)

Determinación de extracto etéreo.-Método gravimétrico

Este método también es indirecto y tiene como objetivo determinar el contenido de materia

grasa de una muestra alimenticia. La Norma Boliviana que se tomó como referencia es No

103/75. Ver Anexo B

- 16 -


Determinación de proteínas.- Método Kjeldahl

Las proteínas en productos alimenticios contienen aproximadamente 16 % de nitrógeno.

Para analizar el contenido de proteínas se determina el contenido de nitrógeno. Al

multiplicar la cantidad de nitrógeno por 100/16, o sea por el factor de 6.25, se obtiene la

cantidad de proteínas en el producto. El análisis consta de tres pasos:

La digestión de la materia orgánica.

- La destilación de la masa digerida para desprender el amoniaco.

- La titulación de esta solución para determinar el contenido de nitrógeno.

El método esta basado en la Norma Boliviana No 076/74.Ver Anexo B

2.4.2 Caracterización de la materia grasa.-

Determinación del índice de saponificación.-

Es el número de miligramos de hidróxido de potasio necesarios para saponificar un gramo

de grasa o aceite. Es una sencilla volumetría que da idea de la proporción total de

glicéridos. La saponificación se hace con exceso de KOH alcohólica, cuya fracción no

fijada se valora con HCL 0.5N. La saponificación se realiza a ebullición y la valoración en

caliente. Un índice elevado indica una alta pureza de la grasa. La Norma Boliviana usada

como referencia es No 34005.Ver Anexo B.

Determinación del índice de Acidez.-

Es muy parecido al anterior, pero la operación se practica en frío de manera que el álcali

solo reacciona con los ácidos libres. Un índice alto indica la presencia de una cantidad

elevada de ácidos libres. Estos causan el enranciamiento de la grasa. La determinación del

índice de acidez se basa en la Norma Boliviana No 34004. Ver Anexo B

- 17 -


Determinación del índice de yodo.-

El índice de yodo es la cantidad de mg de yodo que se puede combinar con una 1 g de

grasa. Este índice evalúa el grado de insaturación de la grasa. Cuanto mayor sea el índice,

más ácidos grasos insaturados contendrá la grasa. Esta determinación esta basada en la

Norma Boliviana No 34006. Ver Anexo B.

Determinación del índice de peróxido.-

El índice de peróxido de una materia grasa, es la medida de su contenido en oxígeno activo,

expresado en términos de miliequivalentes por kilogramo de grasa. La Norma Boliviana

tomada como referencia es la No 34008. Ver Anexo B.

2.4.3 Identificación de los ácidos grasos componentes.- (Jordan, et-al, 2002)

La identificación de los ácidos grasos componentes de las grasas se realiza mediante

cromatografía de gases, sin embargo como los ácidos grasos tienen puntos de ebullición

muy altos, no es posible su análisis directo en el cromatógrafo por lo que es necesario

realizar previamente la derivatización para la conversión de los mismos en sus

correspondientes ésteres metílicos. Al preparar los ésteres metílicos se rompen los puentes

de hidrógeno y los puntos de ebullición bajan prácticamente a la mitad, por lo tanto los

ésteres metílicos a pesar de tener un peso molecular algo mayor que el respectivo ácido

graso, tienen puntos de ebullición que están dentro el rango de temperaturas en que se

manejan las fases en el cromatógrafo.

R ---C OOH + CH3 OH R----COOCH3 + H2O Peb 360 °C Peb 180°C

Peb punto de ebullición

- 18 -


El método de derivatización que se usó en el presente caso fue el de la metilación con

ácido clorhídrico al 2 % en metanol. Este método es aplicable a grasas con acidez superior

al 3% y requiere previamente preparar la solución de ácido clorhídrico- metanol.

Preparación de la solución ácido clorhídrico al 2% en metanol.-

Foto. N° 1: Disposición del material para obtener solución HCl 2% – metanol

- Desde la bureta se deja gotear H2SO4 concentrado al matraz conteniendo HCl

concentrado.

- El HCl gaseoso desprendido, se recibe en un recipiente cerrado donde se lava por

borboteo con H2SO4 concentrado.

- El HCl seco se recibe en un recipiente con metanol hasta que el peso aumente en un

2%.

Metilación de ácidos grasos.-

Principio.- La sustancia grasa sometida a análisis se trata con ácido clorhídrico 2% en

metanol, en una ampolla sellada a 100°C.

- 19 -


Material.-

- Ampolla de cristal grueso con una capacidad de 5 ml.

- Pipetas aforadas de 1 y 2 ml.

Reactivos.-

- Solución de HCl al 2% en metanol, preparada a partir de HCl gaseoso y metanol

anhidro.

- Hexano grado cromatográfico.

Procedimiento.-

- Colocar en la ampolla de cristal aproximadamente 0.2 g de la sustancia grasa que ha

sido previamente desecada en sulfato de sodio y filtrada y 2 ml de la solución de

HCl al 2% en metanol. Sellar la ampolla.

- Sumergir la ampolla a 100°C durante 40 min.

- Enfriar la ampolla con agua corriente, abrirla y añadir 2 ml de agua destilada y 1 ml

de hexano.

- Centrifugar y extraer la fase de hexano lista para ser utilizada.

Foto Nº 2: Metilación en el digestor termostatizado HACH

- 20 -


Análisis por Cromatografía de Gases.-

El protocolo es el siguiente:

• Diluir la muestra patrón convenientemente con N-Hexano.

• Programar las diferentes condiciones para el cromatógrafo de gases.

• Inyectar 1 µl (microlitro) de muestra patrón

• Obtener un cromatograma donde la separación de los ácidos grasos sea nítida y el

No de picos igual al No de componentes avalado por el certificado de composición

del patrón. Caso contrario, programar nuevas condiciones

• Inyectar 1µl (microlitro) de muestra desconocida y por comparación deducir su

composición.

Las condiciones que se dan a continuación, fueron encontradas después de haber realizado

varias pruebas y son las que mejor separan los metilester de los ácidos grasos del patrón.

Foto Nº 3 Cromatógrafo de Gases SHIMADZU GC14b - IIDEPROQ

- 21 -


• Programa de temperatura del horno : 110°C por 1 min, 7.1°C/min hasta 220°C (15 min)

• Temperatura del inyector : 245°C • Temperatura del detector . 240°C • Presión gas Carrier : 80 kpa • Rango sensibilidad : 102 • Split : 5

El certificado de composición del patrón y su correspondiente cromatograma obtenido con

las condiciones especificadas arriba, se adjuntan en el Anexo C1 y C2.

Los resultados de los ácidos grasos componentes de la grasa extraída y de los ácidos grasos

comerciales puros se detallan en el Capítulo 3 y sus cromatogramas en el Anexo C.

2.5 MANEJO DE LAS MATERIAS PRIMAS

2.5.1 Recepción de las materias primas.-

Las materias primas fueron extraídas de los lugares de origen: Matadero Municipal de La

Paz y la Curtiembre Bonanza en recipientes adecuados con tapa, e inmediatamente

refrigeradas. En el caso del matadero la grasa se adquirió a un precio de 0.50 Bs/kg. Las

características físicas de ambos residuos fueron las siguientes:

Tabla 1.1 Características de los residuos grasos

- Residuos grasos de matadero Residuos grasos de curtiembres

- Coloración amarillenta sucia

- Olor fresco pronunciado a carne

- Contiene residuos de vísceras

- Contiene tendones

- Contiene residuos de sangre

- Coloración amarillenta verdosa

- Olor a rancio desagradable

- Contiene residuos de pelos y cueros

- Contiene tendones

- Contiene residuos de cal

- 22 -


2.5.2 Selección de la materia prima.-

Foto. N° 4: Selección de Materia Prima

Inicialmente se trabajó con las muestras tal cual llegaban del matadero y curtiembres,

posteriormente a objeto de mejorar los rendimientos y la calidad de la grasa extraída, se

determinó por conveniente previo al proceso de extracción, seleccionar la materia prima

retirando las partes no grasas como vísceras, tendones, cartílagos, pelos, etc. El porcentaje

de partes eliminadas dependiendo del lote esta entre el 14-16%, en el caso de residuos de

matadero y entre 50 – 80% en el caso de residuos de curtiembres.

2.5.3 Muestreo para la caracterización de la materia prima.-

A fin de realizar los análisis correspondientes de caracterización de la materia prima, es

importante obtener una muestra representativa, para lo cual se aplicó el siguiente protocolo:

- 23 -


- Del lote a trabajar, donde previamente se ha realizado la selección de la

materia prima se realiza una molienda gruesa.

- Luego se extraen 8 muestras y se procede al cuarteo:

- Se separan al azar un cuarto de cada muestra.

- Las 8 partes se mezclan y esta constituye la muestra representativa.

Foto Nº 5: Muestreo de Sebo para análisis

2.5.4 Caracterización de la materia prima.-

La muestra representativa se muele, se homogeniza y luego se realizan los análisis de

humedad, cenizas, proteínas, extracto graso, etc., de acuerdo a Normas Bolivianas que se

especifican en el Anexo B. Los resultados se muestran en el Capítulo 3.

- 24 -


Foto Nº 6: Batería de Extracción de grasas por solvente

2.5.5 Molienda de la materia prima.-

Antes de la extracción propiamente de la grasa, es importante realizar la molienda de la

materia prima a objeto de homogenizar la misma y minimizar de esta forma los gradientes

de temperatura y concentración durante la extracción.

Foto Nº 7 Molienda de Sebo

- 25 -


2.6 EXTRACCION DE GRASAS.-

De acuerdo a las recomendaciones bibliográficas, se practicaron diferentes métodos de

extracción:

• Extracción de grasas por ebullición.- Previamente el producto bruto fue reducido a

trozos de aproximadamente 1 cm, se adicionó agua y la mezcla resultante

grasa/agua fue sometida a ebullición. Este método fue descartado en razón de que

no solo los rendimientos de extracción fueron muy bajos, sino también las

productividades, comparados con el método de extracción con vapor.

• Extracción de grasas por fusión.- El producto fue reducido a trozos de 1 cm,

aproximadamente y dispersado homogéneamente sobre una plancha y sometido en

una estufa a temperaturas mayores a 80°C. Las grasas por este método se funden y

si bien los rendimientos de extracción son mejores que en el caso anterior, se tiene

el problema que la grasa obtenida tiene coloración obscura, en razón de que una vez

que la humedad se pierde, se producen altas temperaturas que dan lugar a

reacciones secundarias de oscurecimiento como la reacción de Maillard. Este

método de extracción ha sido también descartado.

• Extracción con solventes.- Igual que en los casos anteriores, la materia prima fue

reducida a pedazos de aproximadamente 1 cm, luego fue adicionado el solvente y la

emulsión resultante grasa/solvente fue agitada durante varias horas. Este método

tiene el inconveniente, por un lado de que el solvente debe ser recuperado por

destilación y por otro que la grasa extraída retiene una parte del solvente, que

obliga a recuperar el mismo por inyección de vapor, el cual arrastra el solvente

restante. Este método también fue excluido.

• Extracción con vapor.- Después de reducir la materia prima a 1cm, se carga en el

autoclave y se inyecta vapor a presión. Como las primeras pruebas exploratorias

dieron mejores resultados en términos de rendimientos y productividades, que los

casos anteriores, se adoptó esta forma de extracción como oficial para el presente

trabajo de investigación.

Los cuadros comparativos se muestras en el Capítulo 3.

- 26 -


2.6.1 Extracción con vapor.-

En vista de los anteriores resultados se decidió investigar esta forma de extracción con

mayor profundidad. El diagrama de flujo, sobre este proceso se muestra a continuación:

DIAGRAMA DE FLUJO 2.1: Extracción con vapor

Vapor

o o

Grasa bruta líquida Producto

sólido

Materia prima

condens

A objeto de

diseño expe

Autoclavad

Chicharrón ado

Foto Nº 8

optimizar los parámetro

rimental con tres factores

Enfriamient

Agua

: Autoclave de extracción

s de trabajo para la extracc

y dos niveles:

- 27 -

Filtración en caliente

Sólidos

ión de grasas se realizó un


Tabla 2.1 Diseño experimental de extracción de grasas con vapor.

Prueba

Factor de

severidad

Fsc

Temperatura

°C

Tiempo

min

tamaño

cm

1 1.97 104 30 0.1 2 2.48 121 30 0.1 3 2.58 104 120 0.1 4 3.08 121 120 0.1 5 1.87 104 30 1 6 2.38 121 30 1 7 2.48 104 120 1 8 2.98 121 120 1 9 1.47 104 30 5

10 1.98 121 30 5 11 2.08 104 120 5 12 2.58 121 120 5

El uso del factor de severidad, facilita la comparación de los resultados a las diferentes

condiciones de extracción con vapor, este factor ha sido utilizado en la hidrólisis ácida de

materiales lignocelulósicos (Tengborg, C., 1998) a altas temperaturas:

Fs = Log(Ro) = Log(t exp({T-Tref}/14.75)

El factor de severidad combinado es usado cuando el efecto del tamaño es tomado en

cuenta:

Fsc = Fs - tamaño

Donde: Fs Factor de severidad Fsc Factor de severidad combinado t tiempo en min. T temperatura de operación en °C Tref temperatura de ebullición del agua 87°C

Al tamaño se le asignó valores entre 0 – 1, al tamaño de 0.1 cm se le dio un valor de 0 y al

tamaño de 10 cm un valor de 1. Como se puede observar las condiciones más severas

corresponden al tamaño de partícula de 0.1 cm. Los resultados se muestran en el Capitulo.3

- 28 -


2.7 REFINACION DE LAS GRASAS

Las grasas extraídas se sometieron a refinación a objeto de eliminar las sustancias extrañas

que perjudiquen su color, olor y sabor.

La refinación en este caso se realizó en dos pasos: una filtración gruesa a objeto de retirar

partículas sólidas y un lavado a objeto de solubilizar residuos tales como proteínas,

minerales, fosfátidos, etc. Los resultados se muestran en el Capítulo 3

Foto Nº 9 Grasa Extraída

A objeto de determinar la calidad de la grasa obtenida, se realizaron los siguientes análisis:

índices de saponificación, acidez, yodo, peróxido. Los resultados se muestran en el

Capítulo 3.

2.8 HIDRÓLISIS DE LAS GRASAS

El proceso de hidrólisis se opera con exceso de agua. El grado de desdoblamiento se mide

por el cociente entre el índice de acidez y el índice de saponificación del producto de la

- 29 -


reacción. Se desarrollaron varias pruebas experimentales las que se describen a

continuación:

1ra Prueba.- Hidrólisis utilizando H2SO4 como catalizador a condiciones normales de La

Paz:

• Temperatura 87°C • Presión 0.65 atm. • Grasa 10% • Agua 90% • Concentración de H2SO4 1% (con relación al agua)

Los resultados de esta primera prueba no fueron satisfactorios y para realizar la misma se

utilizó el siguiente equipo.

Foto Nº 10 Hidrólisis Ácida con Ácido Sulfúrico

- 30 -


2da Prueba .- Hidrólisis utilizando también H2SO4 como catalizador, a escala de

laboratorio, pero en las siguientes condiciones:

• Temperatura 121°C. • Presión 2 atm. • Grasa 10%. • Agua 90%. • Concentración H2SO4 1 % (con relación al agua).

En este caso tampoco los resultados fueron satisfactorios.

En razón de que los resultados de estas dos primeras pruebas (Ver Capitulo 3.) estaban

muy lejos de las expectativas esperadas , se decidió realizar otras pruebas, pero utilizando

catalizadores.

3ra Prueba.- Hidrólisis básica utilizando como catalizador ZnO, escala de laboratorio en

las siguientes condiciones:

• Temperatura 121°C • Presión 2 atm • Grasa 10% • Agua 90% • Concentración ZnO 1%.(con relación al agua)

Los ácidos grasos se recuperan de acuerdo al punto 2.9

4ta Prueba.- Hidrólisis básica utilizando como catalizador Ca(OH)2, escala de laboratorio,

en las siguientes condiciones:

• Temperatura 121°C. • Presión 2 atm. • Grasa 10%. • Agua 90% • Concentración de Ca(OH)2 1% (con relación al agua)

- 31 -


Las pruebas 2da, 3ra y 4ta se realizaron en autoclave introduciendo varios matraces con

10g de grasa, 100 ml de agua y el catalizador. Los matraces se fueron retirando cada 3

horas, aproximadamente para su respectivo análisis de índice de acidez/índice de

saponificación. En la 3ra y 4ta prueba, los ácidos grasos se recuperan de acuerdo al punto

2.9

Foto Nº 11 Hidrólisis básica en matraces

5ta prueba.- Obtención de ácidos grasos mediante saponificación con NaOH, escala

de laboratorio-

Esta prueba se realizó en un vaso de vidrio de 1000 ml en las siguientes condiciones:

• Temperatura 95°C • Presión atmosférica 0.65 atm La Paz • Mezcla grasa/agua 1:1 (peso/peso) • Solución de NaOH 10% (peso/peso)

Después de introducir la mezcla grasa/agua (50g/50g) se le suministra calor hasta que la

mezcla alcance los 90°C – 95°C a presión atmosférica, luego se procede a la adición de

soda caústica, en este momento se inicia la reacción de saponificación la que dura

- 32 -


aproximadamente 6 horas. Durante este periodo, se adicionan pequeñas porciones de la

solución de NaOH y agua para evitar la espuma y mantener el volumen de reacción

respectivamente. El diagrama de flujo No 2.2, muestra el proceso de saponificación:

DIAGRAMA DE FLUJO 2.2: Proceso de Saponificación

NaOH (10%) * NaOH (10%) * Agua Mezcla grasa-agua Fundir mezcla Calentamiento + Agitación Relación 1:1 T = 90-95°C 105 – 110°C y 6 h * Salmuera saturada Saladura 3 h JABON GLICERINA

• NaOH, se añaden pequeñas porciones para evitar la espuma. • Agua, se añade agua caliente en porciones para mantener el volumen. • Solución saturada NaCl, se agrega lentamente para facilitar la separación glicerina-jabón.

Posteriormente se recupera los ácidos grasos del jabón de acuerdo al punto 2.9.

Los resultados de las pruebas de hidrólisis se muestran en el Capitulo 3

2.9 RECUPERACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS MEDIANTE ACIDIFICACIÓN

Los ácidos grasos obtenidos mediante hidrólisis básica con ZnO, Ca(OH)2, (3ra y 4ta

pruebas) y por saponificación se recuperan mediante acidificación con H2SO4 de acuerdo

al siguiente esquema:

DIAGRAMA DE FLUJO 2.3. Recuperación de ácidos grasos

Agua H2SO4 Grasa hidrolizada

Método alcalino Jabón Separación Acidificación Ácidos grasos

CaSO4

Aguas de Glicerina o ZnSO4

- 33 -


La separación de los ácidos grasos se realiza por enfriamiento y la acidificación en un

reactor con agitación constante y temperatura aproximadamente de 50°C, pH=1, y 3 horas.

2.10 SEPARACION DE ÁCIDOS GRASOS POR CRISTALIZACION

FRACCIONADA

Para este objetivo se realizaron varias experiencias, utilizando como solvente alcohol. El

protocolo es el siguiente:

• Saturar la grasa hidrolizada con alcohol a Temperatura de 30ºC • Separar la fase sólida de la anterior mezcla mediante filtración. • Dividir la fase líquida saturada en partes iguales de 100 g cada una. • Añadir a una de las partes 5 ml de agua y a la otra 15 ml de agua. Al aumentar el

agua se disminuye la solubilidad de los ácidos grasos, cristalizando un corte sólido. • El otro corte de ácidos grasos que no cristaliza queda en la fase liquida • Analizar por cromatografía ambos corte obtenidos

.

- 34 -


CAPITULO 3.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1 CARACTERIZACION DE LA MATERIA PRIMA

Las muestras tanto de matadero como de curtiembres fueron recogidas en diferentes

fechas, los resultados se muestran a continuación:

Tabla 3.1 Resultados sobre el análisis de la materia prima

Lote Fecha

Muestra

Humedad

% Grasa

% Cenizas

% Otros

%

1 4.09.03 Matadero 58,6 36.8 1.2 3.4 2 9.09.03 Curtiembres 67.5 11.5 5.1 15.9 3 9.09.03 Curtiembres 68.1 16.9 6.3 8.7 4 25.09.03 Matadero 60,9 35,0 1.25 2.8 5 19.11.03 Matadero 58,3 37,0 0.73 4,0 6 03.12.03 Matadero* 15,5* 82.8* 0.1* 1.6

* muestra matadero seleccionada, se retiraron cartílagos, vísceras, residuos cárnicos, etc.

Tabla 3.2 Composición porcentual de las muestras de matadero y curtiembre

Componente Composición % Composición %

Matadero* Curtiembres Humedad 16 60 Extracto etéreo 80 7 Proteínas 3 27 Cenizas 1 6 *Muestras de matadero en la que se retiraron cartílagos, vísceras, residuos cárnicos

.

El valor de la composición porcentual en cuanto al contenido graso, se refiere para los

residuos provenientes de curtiembres es muy bajo y no justifica su extracción para su

aprovechamiento, por lo que se decidió excluir de este estudio, a estos residuos.

- 35 -


3.2 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS PRELIMINARES DE EXTRACCIÓN DE

GRASAS:

Tabla 3.3 Cuadro comparativo usando varios métodos

Método de extracción %extracción Tiempo

Hr. Ebullición 15.7 3 Fundición a la plancha 20,3 3 Con solventes 17.1 8 Con vapor 33 0.5

Como se puede ver el mejor resultado corresponde al método de extracción con vapor que

da un valor de 33% en solo media hora de tratamiento. Por lo tanto, el método de

extracción con vapor fue seleccionado como parte de la tecnología más factible.

3.3 RESULTADOS SOBRE LAS PRUEBAS DE EXTRACCIÓN DE GRASAS CON

VAPOR

1er. Experimento

Lote No 4: Materia prima sin seleccionar

Tabla 3.4 Extracción de grasas condiciones y resultados

Corrida Muestra Fsc Temp. Tiempo Tamaño Grasa Grasa extraída %Extracción

g. °C min cm g g 1 1420.3 1.72 104 30 2.5 497.1 151.4 30.45 2 1435 2.33 104 120 2.5 502.2 237.4 47.27 3 1434.5 2.23 121 30 2.5 502 207.1 41.25 4 1399.8 2.83 121 120 2.5 489.9 213.5 43.6 5 1440.6 0.97 104 30 10 504.2 175.2 34.74 6 1388.4 1.58 104 120 10 485.9 179.5 36.94 7 1463.1 1.48 121 30 10 512 114.8 22.42 8 1451.9 2.08 121 120 10 508.2 233.5 45.94

- 36 -


2do Experimento

Lote No 5: Materia prima sin seleccionar.


Corrida Muestra Fsc Temperatura Tiempo Tamaño Grasa Grasa extraída %Extracción

g °C min. cm g g * 1 1993.1 1.97 104 30 0.1 737 763.1 *

2 1988.5 2.58 104 120 0.1 735 735.4 *

3 1988.7 2.48 121 30 0.1 735 816.3 *

4 1981.7 3.08 121 120 0.1 733 873.1 *

5 1782.7 1.87 104 30 1 659 804.1 *

6 1778.7 2.48 104 120 1 658 425.9 65

7 1786.7 2.38 121 30 1 661 396.3 60

8 1784.8 2.98 121 120 1 660 613.4 93 * Porcentaje de extracción mayor a 100% (incoherente). Ver discusión punto 3.31

3er. Experimento

Lote No 6: Materia prima seleccionada


Corrida Muestra Fsc Temperatura Tiempo Tamaño Grasa Grasa extraída. %Extracción

g °C min. cm g g 1 997.1 1.47 104 30 5 825.6 682.3 82.6

2 996.9 2.08 104 120 5 825.4 720.7 87.3

3 997.5 2.28 104 180 5 825.9 722.3 87.5

4 997.2 1.98 121 30 5 825.7 707.5 85.7

5 994.8 2.58 121 120 5 823.7 735.6 89.3

6 998.7 2.78 121 180 5 827 799.8 96.7

- 37 -


3.3.1 Discusión de los resultados de extracción de grasas.-

En el 1er experimento con el lote No 4, se decidió trabajar con 8 corridas, dos niveles de

presión, 2 temperaturas y dos tamaños de partículas trozadas manualmente: 2.5 y 10 cm

aproximadamente, sin previa selección de la materia prima; es decir se trabajó con el lote

tal cual llegó de matadero. Los rendimientos de extracción son mayores para las primeras

cuatro pruebas por el menor tamaño de partícula, sin embargo los mismos no llegan a cubrir

las expectativas esperadas, que de acuerdo a bibliografía deben ser mayores a 95%.

A fin de elevar los rendimientos de extracción se decidió realizar un 2do experimento,

también con 8 corridas, pero con tamaños de partículas menores al caso anterior. En este

caso también se trabajó con la materia prima tal cual llegó del matadero y se procedió a su

molido usando una moledora eléctrica con 2 tamaños de partícula:0.1mm (pasta) y 10mm.

Como puede observarse la grasa extraída en las primeras cinco corridas es mayor que lo

que la materia prima pueda contener. Estos resultados, se deben a que los residuos grasos al

haber sido muy molidos (calidad de pasta), forman una emulsión gel-agua-grasa de

consistencia gelatinosa, donde la grasa extraída resulta difícil de separarla del resto de la

matriz. Por esta razón, se recomienda para extraer grasas no reducir la materia prima a

partículas de tamaño < 1cm.

Se realizó un tercer experimento y a objeto de mejorar la calidad de las grasas extraídas se

decidió realizar una selección de la materia prima, en este caso se retiraron las vísceras,

carnes, tendones, que son residuos que contaminan y disminuyen la calidad de la grasa

obtenida. Los resultados obtenidos, seleccionando la materia prima, dieron mejores

resultados que los casos anteriores. Por lo que es importante seleccionar previamente la

materia prima.

- 38 -


Los resultados en función del factor de severidad se muestran en la siguiente gráfica

GRAFICA 3.1: % Extracción vs Factor de severidad combinado

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Fsc, Factor Severidad Combinado

% E

xtra

cció

n

Fsc

Como se puede observar en estos resultados a medida que crece el factor de severidad

combinado, aumenta el porcentaje de grasas extraídas, siendo éste apreciable a valores de

factor de severidad combinada alrededor de tres.

Por lo tanto, las mejores condiciones encontradas para la Extracción de grasas con vapor y

con las cuales se trabajó posteriormente son las siguientes:

• Temperatura 121ºC • Tiempo 2 horas • Tamaño partícula 1cm • Fsc aproximado 3 • Rendimiento de extracción 95 % • Materia prima Seleccionada

No se eligió el tamaño de partícula de 5cm, en razón de que para alcanzar Fsc

aproximadamente de 3 se requiere tiempos de 3h. Con las condiciones anteriores se logran

los mismos rendimientos pero con un tiempo de solo 2h, lo que significa un ahorro

- 39 -


energético bastante importante y también mayor productividad; es decir, mayor grasa

procesada en menor tiempo

Por lo tanto, para la extracción de grasas se ha seleccionado desde un punto de vista

netamente técnico el método de extracción con vapor con las condiciones anteriores

indicadas.

3.4 RESULTADOS DE LA FILTRACIÓN

Tabla 3.7 Resultados de la filtración.

LOTE No 4 LOTE No 5 LOTE No 6 Corrida Grasa

ExtraídaGrasa

Filtrada Rendimiento

% Grasa

ExtraídaGrasa

FiltradaRendimiento

% Grasa

ExtraídaGrasa

FiltradaRendimiento

% 1 151.4 98.1 64.8 763.1 628.2 82.3 682.3 655.2 96 2 237.4 188.3 79.3 735.4 539.7 73.4 720.7 676.5 93.8 3 207.1 171.1 82.6 816.3 393 48.1 722.3 689.3 95.4 4 213.5 161.6 75.7 873.1 687.7 78.8 707.5 682 96.4 5 175.2 100.7 57.5 804.1 626.6 78 735.6 694.6 94.4 6 179.5 149.3 83.2 425.9 406.9 95.5 799.8 756.2 94.5 7 114.8 94.2 82.1 396.3 377.4 95.2 8 233.5 171.1 73.3 613.4 478.2 78

Como se puede observar, en las experiencias que corresponden al lote No 6 se mejoró

notablemente los rendimientos de filtración, ya que la operación se realizó todo el tiempo

en caliente.

3.5 RESULTADOS SOBRE LA CARACTERIZACION DE LAS GRASAS

OBTENIDAS

3.5.1 Caracterización de las grasas obtenidas.- A continuación se procedió a la caracterización de las grasas obtenidas en lo que se refiere

a la determinación del índice de acidez, saponificación y yodo. Los resultados se muestran

a continuación:

- 40 -


Tabla 3.8 Resultados obtenidos sobre la caracterización de la grasa

Corrida 1 2 3 4 5 6 7 8 P Lote9.07 5.71 6.63 12.70 7.64 9.13 5.50 10.50 8.36 4

30.27 18.15 33.23 21.23 37.90 23.80 21.40 39.21 28.15 5 Índice de

Acidez 3.37 3.20 4.15 3.90 4.89 4.47 4.00 6

134.00 173.00 155.00 198.00 169.00 174.00 192.00 151.00 168.25 4 202.00 205.00 185.00 206.00 176.00 207.00 208.00 196.00 198.13 5

Índice de Saponific

ación 210.00 208.00 211.00 208.00 209.00 209.00 - - 209.20 6 43.00 48.00 48.00 49.00 37.00 31.00 58.00 45.00 44.88 4 31.00 29.00 32.00 29.00 22.00 32.00 31.00 30.00 29.50 5

Índice de Yodo

37.06 35.25 35.32 34.99 37.90 38.12 37.57 35.67 36.49 6 P es el promedio que corresponde a todas las corridas realizadas en el lote - En el lote N° 6 solo se realizaron 6 corridas

En este cuadro se puede observar, que la calidad de los productos acabados está muy

influenciada por las manipulaciones y tipo de conservación a que se someten las grasas

crudas antes de su procesamiento. Así, las muestras que corresponden a los lotes N° 4 y

N°5, están contaminadas con residuos de sangre, viseras, etc., que aceleran su

descomposición, por lo que los resultados obtenidos para el índice de acidez son valores

altos que indican que la materia prima no ha sido manejada convenientemente.

Con relación a los resultados obtenidos para el último lote, son valores bastante aceptables

comparados con los reportados en bibliografía. ( Capitulo 2)

Los análisis de caracterización de las grasas obtenidas fueron realizadas rutinariamente

después de cada extracción. Los resultados obtenidos para varios otros lotes son los

siguientes:

Tabla 3.9 Resultados promedio de la caracterización de la grasa.

Lotes 1 2 3 4 5 6 PromedioÍndice de Acidez 3.20 4.15 3.90 4.98 4.77 4.06 Índice de Saponificación 209.63 208.03 207.81 210.69 207.65 208.98 208.80 Índice de Yodo 37.06 35.25 35.32 34.01 35.20 38.12 35.83 Índice de Peroxido 3.44 3.44 3.55 3.52 1.54 3.46 3.16

3.37

Ref.: Elaboración propia

- 41 -


La elevada acidez es resultado de la acción de las lipasas que hidrolizan las grasas en ácidos

grasos libres. En tanto que el elevado valor del índice de peróxido es resultado de la acción

de las lipoxigenasas sobre los ácidos grasos insaturados, liberando radicales peróxido que

son los causantes del problema de la rancidez de las grasas.

3.6 RESULTADOS SOBRE LA IDENTIFICACIÓN DE LOS ACIDOS GRASOS

COMPONENTES

3.6.1 Muestra patrón.- En el Anexo C-1 se muestra el cromatograma correspondiente al patrón

3.6.2 Grasa extraída En el anexo C-3, se muestran los cromatogramas correspondientes a la muestra de grasa

extraída cuya composición se deduce por comparación con el patrón:

Tabla 3.10 Identificación de ácidos grasos de la grasa

Ácidos grasos Composición

promedio %*

Composiciónreferencial

% ** C14:0 Ac. mirístico 6.1 1.4 – 6.3 C15:0 Ac. Hexadecanoico 0.6 0.5 - 1 C16:0 Ac. Palmítico 19.2 20 - 37 C16:1 Ac. Palmitoleico 0.65 0.7- 8.8 C17:0 Ac. Heptadecanoico 1.4 0.5- 2 C18:0 Ac. Esteárico 30.1 6 - 40 C18:1Ac. Oleico 13.4 26 - 50 C18:2 Ac. linoleico 1.9 0.5 – 5.5 C20:0 Ac. Araquídico 1.5 0.5

* Realizada por el IIDEPROQ, resultado del promedio de 3 cromatogramas. * Spencer et-al 1976. Muestra Sebo vacuno Elaboración propia

3.7 RESULTADOS SOBRE LA HIDRÓLISIS DE LAS GRASAS.-

Los resultados obtenidos de la hidrólisis correspondientes a las 2da, 3ra y 4ta pruebas se

resumen en la siguiente gráfica:

- 42 -


GRAFICA 3.2 CONVERSION DE ACIDOS GRASOS

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Tiempo horas

Indi

ce d

e A

cide

z

H2SO4 1% P=2 kg/cm2

ZnO 1% P=2 kg/cm2

Ca(OH)2 1% P= 2 kg/cm2

En el caso de la hidrólisis con ácido sulfúrico los resultados son muy bajos ya que después

de 15 horas aproximadamente el valor del Índice de acidez es 8.

En el caso de la hidrólisis utilizando ZnO como catalizador, el índice de acidez después de

33 horas llega a 189 y se mantiene en este valor.

Finalmente en el caso de la hidrólisis con Ca(OH)2 como catalizador, se logra alcanzar

índices de acidez comparables al caso anterior, después de 18 horas de hidrólisis.

De acuerdo a los resultados sobre los análisis de los ácidos grasos que se tienen (Ver 3.6),

los ácidos grasos que se encuentran en mayor proporción son el mirístico, palmítico,

esteárico y oleico, por lo que conociendo su composición porcentual y los índices de

acidez de cada ácido graso es posible deducir teóricamente el índice de acidez promedio

teórico que se debería alcanzar después de una hidrólisis, de la siguiente manera:

- 43 -


Tabla 3.11 Valores del índice de acidez (Ia) para diferentes ácidos grasos

Ácido graso Composición Ia Ac. Mirístico 6.1 245 Ac. Palmitico 19.2 218 Ac. Esteárico 30.1 197 Ac. Oleico 13.4 198 Ac. Pesados>C18 26.1 197 C14<AI<C18 5.1 200

AI: Ácidos intermedios

El índice de acidez promedio es:

200051.0197261.0198134.0197301.0218192.0245061.0)( ×+×+×+×+×+×=promedioIa204)( =promedioIa

Por lo tanto, tomando en cuenta los índices de acidez, la conversión obtenida en las

hidrólisis con ZnO y Ca(OH)2 sería:

% Conversión = Ia (obtenido)/ Ia (teórico)

204190% =Conversion

% Conversión = 93

3.8 RESULTADOS SOBRE LA HIDRÓLISIS ALCALINA A MAYOR ESCALA

Sobre la base de los resultados anteriores, se realizó esta experiencia a mayor escala

utilizando como catalizador el Ca(OH)2 que fue el método que dio los mejores resultados.

En este caso, en vez de 10g. de grasa se utilizó 1 kg aproximadamente. En cuanto a las

condiciones se aumentó la relación grasa – agua al 20% y las otras condiciones iguales a las

especificadas a menor escala, es decir, 2% de catalizador y temperatura 120°C. La

hidrólisis se realizó en un autoclave de 20 litros y las muestras se retiraron

aproximadamente cada 5 horas.

Al igual que el caso anterior el “jabón cálcico “ se lava con agua sulfúrica como se muestra

en el Diagrama de flujo N° 2.3

.

- 44 -


GRAFICA 3.3: HIDRÓLISIS ALCALINA A MAYOR ESCALA

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo en Horas

% C

onve

rsió

n (Ia

/Is)

Ia: Índice de acidez

Is: Índice de saponificación

Los resultados reportados en este caso, están expresados en porcentaje de conversión como

el cociente entre el Índice de Acidez y el Índice de saponificación. Esta relación es

completamente válida si se toma en cuenta que: El índice de saponificación indica los

miligramos de potasa consumidos por gramo de materia grasa en caliente, es decir el KOH

reacciona tanto con la grasa no hidrolizada como con los ácidos grasos libres. En tanto que

el Índice de Acidez es igual que el anterior, pero la operación se practica en frío, de tal

manera que el KOH solo reacciona con los ácidos libres.

3.8.1 Cinética de reacción de la hidrólisis alcalina a mayor escala.- Habiéndose probado diferente modelos cinéticos, se deduce que la cinética de Segundo

orden con respecto a la grasa es la que mejor se ajusta, como se muestra en la gráfica 3.4

- 45 -


GRAFICA 3.4: MODELO CINETICO SEGUNDO ORDEN

y = 0.1242x + 0.1157R2 = 0.9939

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo

Xa/

(1-X

a)

Datos Experimentales

Ajuste Modelo

Por tanto la cinética esta dada por:

productosA →2

( )22 1 AAA

A XkCdt

dCr −=−=−

Una vez integrada resulta:

ktX

XCCC A

A

AAA

=−

=−1

*111

00

Por tanto:

tkCX

XA

A

A01

=−

Donde:

Xa: % de conversión CAO: Concentración inicial de la grasa g/l t: tiempo en horas rA: Velocidad de reacción k: Constante de velocidad

Como:

- 46 -


lgC

lgC

A

A

5,212

4850

0

0

=

=

El valor de la pendiente de la curva es: 1242.00 == AkCm

Y el valor de la constante cinética: ghlk 4108.5 −×=

3.9 RESULTADOS SOBRE LA OBTENCIÓN DE ÁCIDOS GRASOS MEDIANTE

SAPONIFICACION.-

Corresponden a los resultados se presentan en la gráfica 3.5:

GRAFICA 3.5: HIDROLISIS MEDIANTE SAPONIFICACION

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 1 2 3 4 5 6 7

Tiempo horas

% C

onve

rsio

n (Ia

/Is)

La conversión se expresa en porcentaje de acidez, la misma que llega a un valor de 92% en

6 horas. Esta alternativa resulta interesante, porque se reduce el tiempo de hidrólisis

- 47 -


significativamente lo que favorece la productividad del proceso, es decir la cantidad de

ácidos grasos que se estarían obteniendo por unidad de volumen y por unidad de tiempo.

3.9.1 Cinética de la reacción de saponificación. Al igual que en el anterior caso resulta una cinética de 2do orden, y como es de esperar un

mayor valor de la constante cinética debido a que la reacción es más rápida:

lgC

lgC

A

A

100

5.050

0

0

=

=

El valor de la pendiente de la curva es: 0919.20 == AkCm

Y el valor de la constante cinética: ghlk 020919.0=

GRAFICA 3.6: CINETICA DE HIDROLISIS POR SAPONIFICACION

y = 2.0919x - 0.8583R2 = 0.9884

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7

Tiempo en Horas

Xa/(1

-Xa)

A continuación se muestra un cuadro comparativo con los resultados obtenidos practicando

los diferentes métodos de hidrólisis:

Tabla 3.12 Cuadro comparativo con los resultados obtenidos en la hidrólisis

- 48 -


Método de hidrólisis

Concentración de grasag/l

Rendimientog/g

Productividad g/(lh)

Con H2SO4 100 13 - Con ZnO 100 93 2.83 Con Ca(OH)2 100 93 4.65 Saponificación 100 93 15.5


Como se observa, la última alternativa resulta la más interesante desde el punto de vista

técnico porque al reducir significativamente el tiempo de hidrólisis se favorece la

productividad del proceso, es decir se obtiene mayor concentración de ácidos grasos por

unidad de tiempo.

Por lo que se eligió el método de saponificación como el proceso para la hidrólisis de las

grasas.

3.10 RESULTADOS SOBRE EL FRACCIONAMIENTO DE LOS ACIDOS

GRASOS POR CRISTALIZACIÓN.-

Previo al análisis de los resultados preliminares obtenidos en este punto, resulta interesante

analizar los cromatogramas de los ácidos grasos adquiridos recientemente:

Ácido mirístico, purísimo de Scharlan (firma española), made in the European Union.

Cromatograma Anexo C4.- Como se puede observar el porcentaje de ácido mirístico en el

cromatograma da un valor de 56.8%.

Ácido Palmítico para síntesis, de Scharlan. Cromatograma Anexo C5.- El porcentaje de

ácido palmítico arroja un valor de 69.33 %

Ácido Esteárico, extra puro de Scharlan. Cromatograma Anexo C6.- El porcentaje de ácido

esteárico da un valor de 47.7% y un porcentaje de ácido palmítico de 25,3%.

Ácido Oleico de la firma Labsyth ( firma brasilera). Cromatograma Anexo C7.- El

porcentaje de ácido oleico en este producto es de 40%.

- 49 -


En conclusión los ácidos grasos comerciales reportados como puros y extrapuros contienen

otros ácidos grasos en porcentajes considerables, por lo que nuestro propósito será separar

los ácidos en las condiciones de pureza de cualquier ácido comercial.

Los resultados de las dos fracciones obtenidas en la separación de ácidos grasos por

cristalización son los siguientes:

Fracción sólida, los resultados se presentan en el Cromatograma, Anexo C8

Fracción líquida, los resultados se muestran en el cromatograma, Anexo C9

Tabla 3.13 Resultados de las fracciones

Ácido Graso Fracción sólida %

Fracción líquida %

Ac. Mirístico 1.78 2.3 Ac. Palmítico 17.4 12.4 Ac. Esteárico 48 3.2 Ac. Oleico 9.3 20.8 Otros 23.5 61.3 Total 100.0 100.0


Estas fracciones fueron los mejores resultados después de varias experiencias de separación

que se realizaron a diferentes condiciones.

- 50 -


CAPITULO 4 PLANTA PILOTO

4.1 SELECCIÓN DEL PROCESO

Una vez analizadas las diferentes alternativas existentes para obtener una producción dada

de ácidos grasos, se acuerda seleccionar el siguiente procedimiento:

• Selección manual de la materia prima

• Extracción de la grasa por inyección de vapor en un autoclave.

• Enfriamiento lento de la mezcla para evitar emulsiones.

• Fusión de la grasa

• Filtrado de la grasa en caliente

• Saponificación con hidróxido de sodio

• Liberación del jabón utilizando cloruro de sodio

• Enfriamiento de la mezcla para la separación del jabón sólido

• Conversión del jabón en ácidos grasos

• Enfriamiento de la mezcla para separar los ácidos grasos sólidos

• Cristalización para separar los ácidos grasos en 2 cortes

• Evaporación de la corriente líquida del proceso anterior para obtener oleínas

• Secado de los cristales para obtener estearina.

4.2 BALANCES DE MASA

Durante las pruebas experimentales en laboratorio, se tomaron varios datos de las

diferentes operaciones, sobre cuya base se efectúa un balance másico a nivel de

laboratorio y cuyo detalle se desglosa a continuación:

1ra Operación:

Selección manual de la materia prima. Esta operación es necesaria, dada que la materia

prima constituida por residuos del matadero, contiene inicialmente como promedio 16 % de

- 51 -


desperdicio, como se detalla a continuación. A nivel de laboratorio se trabajó con 26.1 kg

de materia prima, la misma que fue recolectada del matadero de Achachicala.

26.1 kg materia prima

21.9 kgde materia primaa procesar

4.2 kg dedesperdicio

SELECCIONMANUAL

El desperdicio esta formado principalmente por vísceras, tendones, cartílagos, pelos, etc.

que bien podría aprovecharse en subproductos y utilizarse como insumos en alimentos

balanceados.

2da Operación: Extracción de la grasa. En esta operación, se procede a la extracción de la grasa,

utilizando para ello un extractor (autoclave) a una presión de trabajo de 2.13 atmósferas

(120 ºC) durante 2 horas. Finalizado el proceso de extracción se descargan del extractor,

tres corrientes, una de purga (agua condensada), otra de chicharrón (residuos gelatinosos,

carnazas, tendones y tejidos) y el licor graso acuoso que posteriormente es enfriado para

separar la grasa del líquido. El balance másico se muestra en el siguiente diagrama:

996 gr de MP

seleccionada

Purga438 gragua

Chicharrón121 gr

2428 gr

de licor

658 gr

grasa extraída

1769 grlíquido (gel,sangre,agua)

EXTRACTOR2.13at (120 ºC)2 horas

ENFRIADO

Vapor de agua1991 gr

- 52 -


La cantidad de licor se establece por un balance a la operación de enfriado, como la

cantidad de Vapor de agua se establece por un balance al extractor. Asimismo se aclara que

la cantidad de materia prima (MP) extraída es solo una parte del material seleccionado.

Es necesario aclarar que el autoclave puede aceptar mayor cantidad de materia prima con lo

que se incrementaría la producción de grasa extraída, situación que se contemplará en la

planta piloto.

3ra operación

Fusión y filtrado de la grasa. Esta operación consiste en eliminar sustancias extrañas que

impurifican la grasa. Para este efecto, en una olla se funde la grasa con calor para luego

filtrarla en caliente, estableciéndose que la grasa en la olla de fusión posee 7 % de

impurezas.

FUSION

658 gr

FILTRACIONen caliente

612 gr degrasa fundida

46 gr deimpurezasQent

4ta operación

Saponificación. Esta operación consiste en hacer reaccionar la grasa de la anterior etapa

con hidróxido de sodio, formándose jabón sódico. Para este efecto, 2 kg de grasa extraída

caliente y 2 kg de agua a temperatura ambiente se calientan hasta 90 ºC por inyección de

vapor vivo. A la mezcla caliente se le añade 4 kg de agua y 0.4 kg de hidróxido de sodio en

caliente, iniciándose entonces la saponificación. Esta operación requiere 4 horas. Durante la

operación, es necesario inyectar vapor vivo 120 ºC, lo que al final produce un ligero

- 53 -


aumento en la mezcla, pero dada la poca cantidad con la que se trabaja, no se detecta dicho

aumento, manteniéndose aproximadamente el nivel de líquido en el tanque.

SAPONIFICACION 8.4 kg mezcla

90 ºC 4 horas

4 kg agua +0.4 kg NaOH

Calefacción convapor vivo

Inyección deVapor Vivo

5ta operación

Liberación del jabón del licor. Inmediatamente finalizada la etapa de la saponificación, se

procede a la adición de 2 kg de sal sólida (NaCl) para liberar al jabón de la solución. Esta

operación requiere mantener la temperatura en 90 ºC a través de la inyección de vapor vivo,

durante un tiempo de 4 horas. Finalizada la operación, se procede inmediatamente a su

enfriamiento hasta la temperatura ambiente (15 ºC). Durante el enfriamiento, la fase sólida

menos densa se va separando hacia la superficie, mientras que el líquido (8.5 kg) ocupa la

parte inferior. Posteriormente la separación de fases es manual.

LIBERACIONDEL JABON8.4 kg Mezcla2 kg sal sólida90 ºC, 4 horas

ENFRIAMIENTO

Q

8.5 kg deSolución Salina

1.9 kg dejabón sólido

10.4 kg mezcla


- 54 -


Es necesario aclarar, que los 8.4 kg de solución inicial es acuosa a la que se agrega 2 kg de

sal sólida a objeto de saturar la solución, cantidad que garantiza la liberación de la totalidad

del jabón formado.

6ta operación

Conversión de jabón en ácidos grasos. Esta operación consiste en hacer reaccionar el

jabón formado en la anterior etapa con ácido sulfúrico. Para este efecto, a 8 litros de agua

se añade una solución de ácido sulfúrico (200 ml de ácido sulfúrico y 1 litro de agua).Esta

solución resultante se somete a ebullición, agregándole entonces el jabón sólido de la etapa

anterior. Esta mezcla se somete a ebullición (90 ºC) a través de la inyección de vapor vivo,

por un tiempo de 3 horas. Durante la operación el pH del sistema va subiendo,

consiguientemente es necesario añadir cantidades pequeñas de la solución ácida para

mantener el pH =1. Para la presente prueba, se añadió 30 ml de ácido sulfúrico

concentrado.

Es necesario puntualizar que si bien la reacción es rápida, existe la limitación de área de

contacto. Esta es la razón por la que la operación exige 3 horas. Para separar los ácidos

grasos, posteriormente se procede a enfriar la mezcla hasta la temperatura ambiente. La

fase sólida formada por ácidos grasos se separa en la parte superior de la fase acuosa.

REACCION QUIMICA1.9 kg Jabón Sólido 200 ml ácido sulfúrico 9 litros aguaT ebullición cte, 3 horas

30 ml deácido sulfúrico

ENFRIAMIENTO

1.8 kg Acidos grasos

9.2 kg de solución de sulfato de sodio

Q

11 kgMezcla


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7ma operación

Separación de los ácidos grasos. Posteriormente se efectúa la separación de los ácidos

grasos en 2 cortes. El primer corte rico en ácidos grasos saturados, mientras que el segundo

corte es rico en ácidos grasos insaturados. Para este efecto, una cantidad de 100g de

solución saturada de ácidos grasos en alcohol etílico (27.4 % en ácidos grasos), se cristaliza

por adición de 15g de agua a la temperatura ambiente. Los cristales se separan del líquido

madre, para posteriormente someter ambas corrientes a una eliminación de solvente.

CRISTALIZACIONSolución saturada de:27.4 gr ac. Grasos 72.6 gr etanol

15 gr. Agua

SECADO

EVAPORACION

Vapor de etanoly agua

42.5 gr deestearina húmeda

12.2 gr deEstearina

72.5 gr delíquido

15.2 gr deOleína

4.3 TAMAÑO Y LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA PILOTO

El matadero de la zona de Achachicala de la ciudad de La Paz genera alrededor de 800 a

900 kg/semana de residuos grasos, pudiendo adquirirse ésta grasa a 0.50 Bs/kg,

consiguientemente se define una planta piloto con una capacidad de 500 kg por lote,

empleándose 4 días por lote, pudiendo procesarse de 3200 a 3600 kg de grasa en forma

mensual. Asimismo, se recomienda que dicha planta esté ubicada en la ciudad de El Alto,

en una zona donde se tenga acceso al gas natural.

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4.4 BALANCE DE MASA Y ENERGIA

El diagrama de flujo definido para ésta planta piloto es el siguiente:

SELECCIONMANUAL EXTRACCION ENFRIA-

MIENTO

CALEN-TAMIENTO

SAPONI-FICACIONLIBERACION

DEL JABON

ENFRIA-MIENTO

REACTOR DEACIDIFICA-CION

ENFRIA-MIENTO

Residuo dematadero

Vapor de agua

Purga ChicharronDesperdicio

Caldo Grasa

Líquido

Agua

Grasa +Agua

Solución de NaOH

NaCl

Jabon +Caldo

Jabon +Caldo

Líquido

Solución deAc. Sulfúrico

Acidosgrasos +Mezcla

AcidosGrasos

MP

Seleccio-nada

Vapor de agua

Vaporde agua

Vapor de agua

CRISTALI-ZACION

Etanol Agua

EVAPO-RACIONCristales de

Estearina

Vapores deetanol + agua

Cristales deOleina

FUSION DEGRASA

FILTRACION

Vapor de agua

Impurezas

Líquido glicerinoso

Jabón

SECADO

Vapores deetanol + agua

El balance másico y energético para cada operación se establece tomando como base los

resultados del balance efectuado a nivel de laboratorio, cifras que se muestran a

continuación:

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1ra OPERACIÓN SELECCIÓN MANUAL DE LA MATERIA PRIMA:

500 kg materia prima

419 kgde materia primaa procesar

81 kg dedesperdicio

SELECCIONMANUAL

2da OPERACIÓN EXTRACCIÓN DE LA GRASA

419 kg de MP

seleccionada

Purga35 kg agua

Chicharrón51 kg

493 kg

de licor

277 kg

grasa extraída

216 kglíquido (gel,sangre,agua)

EXTRACTOR2.13at (120 ºC)2 horas

ENFRIADO

80 kg/hVapor vivo

El enfriado se lleva a cabo en el mismo extractor, exponiendo la carga al ambiente. Dada la

densidad de la grasa, ésta se separa en la parte superior, mientras que el líquido ocupa la

parte inferior.

Requerimiento energético:

El flujo de calor entregado al extractor será:

Q1 = 80 kg/h · 646 kcal/kg = 51680 kcal/h

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3ra OPERACIÓN FUSIÓN DE LA GRASA Y FILTRADO

FUSION

277 kg

FILTRACIONen caliente

258 kggrasa fundida

19 kg impurezasQent

Requerimiento energético para fundir y calentar la grasa:

))3590·()1535·(·( −+∆+−= MLfMS CphCpMQ

Donde M: masa de la carga (258 kg) Cp: calor específico de la grasa sólida y líq. (0.42 y 0.55 kcal/kg·ºC respectivamente. ∆hf : calor latente de fusión de la grasa (47 kcal/kg)

Q = 22098 Kcal

Qent = 20000 Kcal/h

Entonces el tiempo empleado para fundir y calentar la grasa será:

QentQ

=θ = 1.1 horas

4ta OPERACIÓN SAPONIFICACIÓN

SAPONIFICACION 1133 kg mezcla al

final del proceso 90 ºC 4 horas

516 kg agua +51.6 kg NaOH

40 kg/h deVapor Vivoa 120 ºC

25 kg/h deVapor Vivoa 120 ºC

20 kg/h devapor de aguaa 90 ºC

V1 V2

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Es necesario aclarar que el calentamiento y la saponificación se llevan a cabo en el mismo

equipo.

Requerimiento energético para el calentamiento:

)4090·(· −= LCpMQ = 19995 kcal

Qent = V·∆hV(120ºC) =40·646 = 25840 kcal/h

Tiempo para el calentamiento:θ =Q/Qent = 0.8 horas

Requerimiento energético para la saponificación:

El flujo de vapor V2 se establece por un balance energético al saponificador suponiendo una

pérdida de calor del 20 % respecto del calor que ingresa al equipo:

pVV QhVhV +∆=∆ 2211 ·· Donde: Qp = 0.2·V1·∆hV1

∆hV2 = 635.1 kcal/kg a 90 ºC

V2 = 20 kg/h

Qent = V·∆hV(120ºC) = 25·646 = 16150 kcal/hora

5ta OPERACIÓN LIBERACIÓN DEL JABÓN

LIBERACIONDEL JABON1133 kg Mezcla277 kg sal sólida90 ºC, 4 horas

ENFRIAMIENTO

Q

1184 kg deSolución Salina

245 kg dejabón sólido

1429 kg

mezcla

25 kg/h deVapor Vivo


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La liberación del jabón como el enfriamiento de la mezcla se desarrolla en el mismo equipo

de la operación anterior. El flujo de vapor que abandona el tanque de liberación se calcula

de la misma manera que la cuarta operación.

Requerimiento energético:

Qent = V1·∆hV1(120ºC) =25·646 = 16150 kcal/hora

6ta OPERACIÓN CONVERSIÓN EN ÁCIDO GRASO

La conversión del jabón en ácidos grasos se lleva a cabo en el mismo equipo de la

operación anterior.

REACCION QUIMICA245 kg Jabón Sólido26 kg ácido sulfúrico1161 kg aguaT ebullición cte, 3 horas

4 kg deácido sulfúrico

ENFRIAMIENTO

232 kg Acidos grasos

1218 kg de solución de sulfato de sodioQ

1450 kgMezcla


25 kg/h deVapor Vivo

Requerimiento energético para el calentamiento:

)1590·(· −= LCpMQ = 1432· 0.42·75 = 45108 kcal

Qent = V·∆hV(120ºC) =40·646 = 25840 kcal/h

Tiempo para el calentamiento:θ =Q/Qent = 1.8 horas

Requerimiento energético para la conversión:

Qent = V1·∆hV1(120ºC) =25·646 = 16150 kcal/hora

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7ma OPERACIÓN SEPARACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

CRISTALIZACIONSolución saturada de: 232 kg ac. Grasos 615 kg etanol

127 kg. Agua

SECADO

EVAPORACION

360 kg deestearina húmeda

103 kg deEstearina

614 kg delíquido

129 kg deOleína

Q257 kg de vaporagua + etanol

485 kg vapor deagua + etanol

Q Requerimiento energético para la evaporación:

λ·1)1570·(· VCpMQ +−= = 614·0.7·55+485·300 = 169139 kcal

Qent = 50000 kcal/h

θ =Q/Qent = 169139/50000 = 3.4 horas

Requerimiento energético para el secado:

vfac VMCpMQ λλ ··)1540·(· 2++−= = 360·0.42·25 +103·48 + 257·300

Q = 85824 kcal

Qent = 50000 kcal/hora

θ =Q/Qent = 1.7 horas

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4.5 REQUERIMIENTO ENERGÉTICO

Los requerimientos energéticos establecidos en los balances son requerimientos efectivos,

los mismos que se resumen a continuación:

AGUA CALDERO QUEMADOR TIEMPO ENERGIA Nº PROCESO

kg Kg/h Kcal/h Kcal/h horas Kcal

1 Selección manual 4

2 Extracción de grasa 160 80 51680 2 103360

3 Enfriado de la mezcla 3

4 Fusión de grasa 20000 1.1 22000

5 Filtrado 1.5

6 Calentamiento previo

para la saponificación

806 40 25840 0.8 20672

7 Saponificación 100 25 16150 4 64600

8 Liberación del jabón 100 25 16150 4 64600

9 Enfriamiento 3

10 Calentamiento previo

para la conversión

1233 40 25840 1.8 46512

11 Conversión en ácidos

grasos

75 25 16150 3 48450

12 Enfriamiento 3

13 Cristalización 127 3

14 Evaporación 50000 3.4 170000

15 Secado 50000 1.7 85000

TOTALES 2601 kg 625194 kcal 39.3 h.

Como el proceso es secuencial un caldero que provea 51680 kcal/hora efectivas es

suficiente para alcanzar los objetivos y estableciendo que el rendimiento de éstos es de 80

%, deberá adquirirse un caldero con una potencia 65000 kcal/hora.

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4.6 PROGRAMA DE PRODUCCION

Nº OPERACIÓN TIEMPO (h)

CAP. DE PRO- CESAM. Kg

1 Selección manual 4 500 2 Extracción de grasa 2 419 3 Enfriado de la mezcla 3 493 4 Fusión de la grasa 1.1 277 5 Filtrado 1.5 277 6 Calentamiento previo

para la saponificación 0.8

7 Saponificación 4 1133 8 Liberación del jabón 4 1429 9 Enfriamiento 3 1429 10 Calentamiento previo

para la conversión 1.8

11 Conversión en ácidos Grasos

3 1450

12 Enfriamiento 3 1450 13 Cristalización 3 974 14 Evaporación 3.4 614 15 Secado 1.7 360

Total: 39.3 horas

Si bien el proceso requiere alrededor de 39 horas, un lote puede obtenerse en 4 días, de la

siguiente manera:

Tiempo (h)

1er día: Selección manual y extracción de grasa 6 Noche: Enfriamiento de la mezcla en el extractor. 2do día: Fusión de la grasa, Filtrado, calentamiento, saponificación y liberación. 11.4 Noche: enfriamiento. 3er día: Calentamiento y conversión. 4.8 Noche: Enfriamiento. 4to día: Cristalización, evaporación y secado. 8.1 Esta programación se hace necesaria, debido a que el enfriamiento es lento,

aprovechándose de esta forma las noches para ésta operación.

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4.7 LAYOUT DE LA PLANTA

Para la distribución de equipos se contempla un mínimo de necesidades. De ésta manera,

varias operaciones se realizan en un mismo equipo a objeto de disminuir costos fijos.

La distribución propuesta se muestra en el siguiente cuadro:

Enfriamientoy fusión Filtrac ión

ExtracciónSaponificaciónLiberac iónConversión

Cris

taliz

ació

nEv

apor

ació

nSecado

Selecc ión

Materia prima

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Asimismo, el dimensionamiento de equipos se muestra a continuación:

EXTRACTOR

Capacidad = 500 kg MPForma: c ilíndricaDiámetro = 1 mAltura = 2 m

Capacidad = 600 kg caldoForma: CilíndricaDiámetro = 1 mAltura = 1 m

TANQUE DE ENFRIAMIENTO

OLLA DE FUSION DE GRASA

Capacidad = 350 kg caldoForma: CilíndricaDiámetro = 1 mAltura = 1 m

Q

TANQUE PERCOLADOR

Capacidad = 350 kg grasa fundidaForma: CilíndricaDiámetro = 1 mAltura = 1 m

REACTOR

Capacidad = 1450 kg mezclaForma: CilíndricaDiámetro = 1.1 mAltura = 2.2 m

TANQUE DE ENFRIAMIENTO

Capacidad = 1450 kg mezclaForma: CilíndricaDiámetro = 1.35 mAltura = 1.35 m

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4.8 ANÁLISIS ECONOMICO

Para el análisis económico del funcionamiento de la planta piloto, se asumen las siguientes

consideraciones:

Una capacidad de procesamiento de 3500 kg/mes de residuos grasos.

Un precio de venta de 3 $us/kg de estearina

3 $us/kg de oleina

Una inversión de 21333 $us de los cuales:

8000 $us aporte propio

13333 $us financiamiento bancario

Los cuadros de inversión, costo variable, intereses, ventas, flujo de caja e indicadores

económicos se muestran a continuación:

PRODUCCION DE ÁCIDOS GRASOS DATOS GENERALES

COSTO VARIABLE UNITARIO PROMEDIO: $us/kg 1.463

PRECIO UNITARIO PROMEDIO: $us/kg 3.00

VOLUMEN DE VENTAS: kg/mes 1631

FECHA ACTUAL: 19/08/04

TIPO DE CAMBIO: 7.96 Bs/$us

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• La tecnología seleccionada para la obtención de ácidos grasos a partir de residuos de

matadero consta de las siguientes operaciones:

o Recepción de la materia prima

o Selección de la materia prima

o Molienda

o Extracción de grasas con vapor

o Filtración

o Hidrólisis de grasas mediante saponificación

o Recuperación de ácidos grasos por acidificación con Ácido sulfúrico

o Cristalización fraccionada: Obtención de estearina y oleina

• Los análisis de los contenidos grasos para los residuos provenientes de curtiembres

(carnazas) y matadero (materia prima seleccionada), dieron valores de 7% y 80%

respectivamente.

• No es recomendable el aprovechamiento de los residuos grasos de curtiembres, por el

bajo contenido de grasa (7%). Por el contrario, se recomienda realizar una investigación

para aprovechar estos residuos en cuanto a proteínas se refiere ya que el contenido

proteínico es de aproximadamente un 30%.

• Durante la selección de materia prima se obtiene un rendimiento de aproximadamente

84%. Este paso en importante porque permite obtener una grasa de mejor calidad. La

selección es un proceso manual.

• Para la extracción de grasas de matadero el proceso de extracción con vapor a presión

dio los mejores resultados. Las condiciones óptimas encontradas para este propósito

fueron: Presión 2 atm, temperatura 121°C, tiempo 2 horas, tamaño de partícula 1 cm.

Estas condiciones se combinan en un solo factor, conocido como factor de severidad

combinada con un valor de 3.

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• Durante la extracción de grasas con vapor se obtiene rendimientos con relación a la

materia prima seleccionada de 66% de grasa bruta, 12% de chicharrón y el resto como

parte del residuo liquido.

• El residuo liquido obtenido de la extracción de grasas con vapor es una emulsión que

contiene principalmente grasas y proteínas, por lo tanto, es un residuo contaminante que

se recomienda realizar una investigación para su tratamiento.

• El chicharrón es otro residuo importante que se recomendaría también realizar un

estudio, para su aprovechamiento, como alimento balanceado para mascotas.

• Durante la filtración se obtiene un rendimiento del 93%. Este proceso se recomienda

realizar en caliente.

• Como método para la hidrólisis de grasas se encontró que el proceso de saponificación

dio mejores resultados, ya que para un rendimiento de aproximadamente 90%, solo se

requiere de 6 h. En los otros métodos para un rendimiento similar se requerían tiempos

de 20h (Hidrólisis con Ca(OH)2) y 33h (Hidrólisis con ZnO). Al reducir

significativamente el tiempo, aumenta la productividad del proceso, es decir se obtiene

mayor concentración de ácidos grasos por unidad de tiempo.

• El rendimiento global de obtención de ácidos grasos brutos con relación a la materia

prima es de 46%. Es decir, por 100kg de materia prima se obtendrían 46kg de ácidos

grasos brutos

• Se ha desarrollado el método de análisis para la identificación de ácidos grasos

componentes de la grasa extraída, habiéndose comprobado la presencia de ácido

palmítico (19%), esteárico (30%) y oleico (13%) como componentes importantes.

• Los anteriores resultados permitieron definir una estrategia para la separación de ácidos

grasos cual es la de tener dos fracciones importantes: La fracción saturada denominada

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estearina con mayor concentración de ácido esteárico y la fracción insaturada

denominada oleina con mayor concentración de ácido oleico.

• Para separar los ácidos grasos se utilizó la separación por fraccionamiento

aprovechando las diferencias en los puntos de fusión de los ácidos grasos componentes,

habiendo obtenido una fracción sólida(estearina) con 48 % ácidos esteárico y 9.3% de

ácido oleico y una fracción líquida(oleina) con 21% de ácido oleico y 3.2 % de ácido

esteárico.

• Los resultados obtenidos en las anteriores fracciones son bastante aceptables si se toma

en cuenta que los ácidos grasos comprados como puros no tienen más de un 60% de

pureza.

• Los rendimientos de obtención de las fracciones de estearina y oleina son de 45% y

55% respectivamente para la etapa de separación de ácidos grasos por cristalización

fraccionada y de 21% y 25% respectivamente con relación a la materia prima inicial.

• La capacidad de la planta piloto definida en 500 kg de procesamiento de materia prima /

lote, es la mas adecuada, teniendo en cuenta que el mercado para los productos

obtenidos es limitado.

• Los indicadores económicos (VAN de 97999, B/C de 1.28, TIR de 73 %), muestran

claramente que el presente proyecto es rentable, pudiendo incrementarse esta

rentabilidad con el aprovechamiento de residuos generados durante la producción.

• Se logra obtener 2 productos claramente diferenciables en cuanto a su composición,

mientras la estearina es un corte con mayor composición de ácidos grasos

saturados(48% en ácido esteárico), la oleína es un corte con mayor composición de

ácidos grasos insaturados(21% en ácido oleico).

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• Una limitación de la planta piloto radica en que su rendimiento se basa en la capacidad

del obrero y no de la capacidad y calidad de los equipos. Esta situación se genera por la

pequeña capacidad de producción.

• La rentabilidad del proyecto puede incrementarse recuperando subproductos del

proceso, como ser la recuperación de la glicerina.

• A objeto de dar mayor valor agregado al producto se considera recomendable

incrementar la pureza de los productos, aspecto que originará mayor rentabilidad. En

este sentido se recomienda profundizar el presente estudio, en el marco de una

purificación de los dos cortes.

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