Manufactura y Modificación de Grasas y Aceites: Procesos Químicos

Universidad técnica de Manabí
Fund de micro y bioquímica i y lab i
Procesos químicos
Tema:
manufactura y proceso de modificación de
grasas y aceites
Docente:
Sánchez Mendoza Virginia annabelt
integrantes:
Vergara murillo María José
Zambrano barberán enrique
Murillo mendoza angelica janella
Holguin peña David Alberto
Curso y paralelo:
sexto “b”
INTRODUCCIÓN
Las grasas y los aceites provienen de diversas fuentes vegetales y animales; sin embargo,
la soya es la oleaginosa que suministra la mayor cantidad de aceite en el mundo, seguida
de la palma y de la canola y, en menor grado, de la aceituna, el ajonjolí, el algodón, el
cacahuate, el cacao, el cártamo, el coco, el girasol, el maíz y el palmiste. Por su parte, de
origen animal, la manteca de cerdo ocupa el primer lugar, después el sebo de res y el
aceite de pescado. Aceites como el de pepita de uva y otros, se producen en mínima
cantidad para mercados muy selectos. La soya tuvo un auge muy importante en la década
de 1960 durante la Revolución Verde, y continúa su tendencia creciente con sus derivados
genéticamente modificados, como el aceite con bajo linolénico y alto oleico y las plantas
resistentes a plagas. El tejido adiposo de los animales sacrificados se somete a un proceso
térmico para romper las células y liberar su contenido graso; por su parte, los aceites
vegetales se extraen de las semillas oleaginosas, por prensado o con disolventes. La
primera extracción de ambas fuentes, animal y vegetal, produce grasas y aceites llamados
crudos que contienen impurezas que se deben eliminar, como ácidos grasos libres,
proteínas, pigmentos, hidratos de carbono, agua, fosfátidos, etcétera, que contribuyen al
color, sabor, olor, inestabilidad, espumado y otras características indeseables. Sin
embargo, algunas de estas sustancias son deseables, como la lecitina y los tocoferoles,
que pueden recuperarse parcialmente en la refinación.
INFOMACIÓN TEORICA
Las grasas y los aceites de uso comercial en alimentos provienen de diferentes fuentes,
pero existen muchas materias primas de donde se pueden extraer estos lípidos. Después
de procesos para extracción de los tejidos adiposos de animales y los granos de
oleaginosas, por medio de prensado o por diferentes solventes se obtiene los aceites
de consumo. Excepto algunos finos, como los de oliva extra virgen, los aceites contienes
impurezas que deben ser eliminadas. Es por eso que tienen que ser sometidos a diferentes
procesos y serie de operaciones para eliminar las impurezas y conseguir mejores
propiedades organolépticas. Es necesario someterle a dichos procesos para liberarlos de
fosfátidos, ácidos grasos libres, pigmentos y sustancias que produzcan mal olor y sabor
En el caso de la soya (figura 2), la semilla triturada se usa para formar hojuelas (para
aumentar el área superficial) que se alimentan al extractor continuo por percolación, por
inmersión o por una combinación de ambas.
El hexano es el disolvente más común, su uso implica precauciones ya que es muy volátil
y produce mezclas explosivas con el aire. Cabe indicar que una vez triturada la semilla
debe someterse de inmediato a la refinación, para evitar la actividad de las lipasas que
producen muchos ácidos grasos libres. Después de la extracción, la harina residual se
utiliza para la alimentación animal y en la obtención de concentrados y aislados,
productos ricos en proteínas. La mezcla aceite-disolvente, conocida como “miscela”, se
somete a destilación para separar el aceite crudo y el hexano que se emplea nuevamente.
La refinación, está constituida por diversas etapas (desgomado, neutralización,
decoloración y desodorización), que a continuación se describen, provoca grandes
cambios en la composición del aceite crudo al eliminar o reducir impurezas. (cuadro 4.10)
DESGOMADO
Es la extracción acuosa de compuestos hidrosolubles, como proteínas, hidratos de
carbono, agua y fosfátidos, que se separan al establecer una fase inmiscible con el aceite.
Los fosfátidos en bajas concentraciones, provocan problemas en la refinación, además de
que son muy sensibles a la oxidación y producen espuma en el producto terminado. No
todos los aceites se someten al desgomado. Al aceite crudo se le añade un 2-3% de agua,
se calienta a 50-60ºC y la fracción acuosa se separa por centrifugación; los fosfátidos se
hidratan, esponjan y precipitan, sobre todo si se incrementa la temperatura, se recuperan
y se deshidratan. Al producto resultante se le llama “lecitina”, aunque en realidad contiene
una baja proporción de ésta; su valor depende del fósforo, elemento que en promedio
equivale a casi 4% de un fosfolípido puro
NEUTRALIZACIÓN
Este tratamiento elimina ácidos grasos libres y monoacilglicéridos y los fosfolípidos
residuales del desgomado. Entre mayor sea la cantidad de ácidos grasos libres, menor será
el rendimiento de la refinación. La neutralización es una saponificación con NaOH al 1015%, en la cantidad precisa para que sólo reaccione con ácidos libres, cuya concentración
se determina previamente; un exceso de sosa saponificaría los triacilglicéridos, con lo que
se perdería aceite. La neutralización se efectúa en forma continua o en sistemas
discontinuos; la mezcla aceite/sosa se calienta a 60-70ºC para acelerar la reacción y se
produce una pasta jabonosa (soap stock) que se separa por una primera centrifugación y
que se emplea en la fabricación de jabones, en la obtención de ácidos grasos y en la
elaboración de alimento para ganado, después de neutralizarla con H2SO4. Así, el aceite
todavía contiene algo de jabones que se eliminan con un lavado subsiguiente al mezclarlo
con agua caliente y someterlo a una segunda centrifugación. Cuando la cantidad de ácidos
grasos libres es grande (p. ej., >2.5%) se forman pastas jabonosas muy densas que resultan
difíciles de separar por centrifugación; para esto, en lugar de neutralizar, se usa la llamada
refinación física que consiste en destilar estos ácidos por arrastre con vapor a vacío y a
250-260ºC, lo que se lleva a cabo en el desodorizador. También se eliminan, además de
dichos ácidos, otras sustancias de peso molecular bajo que imparten olores indeseables.
Los aceites bien neutralizados contienen menos del 0.1% de ácidos grasos libres (como
índice de acidez en términos del oleico); es muy importante mantener esta baja
concentración, sobre todo si el aceite se destina a la hidrogenación, proceso en el cual es
suficiente una pequeña cantidad de ellos para envenenar el catalizador.
DECOLORACIÓN
Este tratamiento se da a los aceites neutralizados y sirve para eliminar pigmentos
(carotenoides, clorofila, y xantofilas), aunque en los pasos anteriores se extraen muchos
de ellos. Es una adsorción que utiliza agentes adsorbentes, como tierra de diatomeas,
arcillas neutras derivadas de la bentonita, arcillas ácidas activadas o carbón activado. Este
último es el más efectivo, pero es muy caro y, al retener mucho aceite, aumenta las
mermas; para lograr mejores resultados se mezclan arcillas neutras con 5-10% de carbón
activado. El poder decolorante de estos materiales depende de su forma microcristalina y
de sus impurezas. Las tierras ácidas deben lavarse, ya que confieren acidez al aceite y
provocan su hidrólisis y la liberación de ácidos grasos. La mezcla aceite/adsorbente se
calienta a 80-90ºC por 15/20 min para eliminar humedad y activar el material;
posteriormente se envía a un filtro prensa y se obtiene, por un lado, el aceite y por el otro,
el adsorbente que puede regenerarse. En forma ideal, este proceso debe efectuarse a vacío
para evitar la acción del oxígeno, ya que los lípidos oxidados reducen la eficiencia. Los
aceites ya decolorados pueden desarrollar algunos colores indeseables en el
almacenamiento debido a reacciones de oxidación y de polimerización de los ácidos
grasos insaturados.
DESODORIZACIÓN
Hasta este punto, al aceite crudo ya se le eliminaron ácidos grasos libres, fosfolípidos,
agua, proteínas, hidratos de carbono, pigmentos y otros compuestos de alto peso
molecular. Sin embargo, todavía contiene bajas concentraciones de sustancias volátiles
provenientes de la oxidación y responsables de olores indeseables, como cetonas o
aldehídos y, en ciertos aceites, ácidos grasos libres de menos de 12 átomos de carbono.
El proceso consiste en calentar el aceite a 230-260ºC y hacerle circular una corriente de
vapor desaireado que arrastre los compuestos volátiles; esto es posible ya que existe una
gran diferencia entre la volatilidad de estos últimos y la de los triacilglicéridos. El proceso
se efectúa a presión reducida (aproximadamente 5 mm de Hg) para evitar el deterioro del
aceite, aunque en ocasiones se añaden antioxidantes o agentes secuestradores, como el
ácido cítrico para eliminar la acción catalizadora de los metales en la oxidación. Cabe
indicar que el material recuperado de la desodorización contiene, además de las sustancias
oloríficas, otras de importancia comercial, como son los tocoferoles, tocotrienoles,
fitosteroles y ácidos grasos libres; éstas se recuperan mediante reacciones de
esterificación con un alcohol, por saponificación, cristalización, destilación o por
extracción fraccionada.
En este punto, la mayoría de los aceites quedan listos para su envasado y distribución,
como el que se compra para uso doméstico; sin embargo, algunos todavía se someten a
un último paso que es la hibernación.
HIBERNACIÓN
Este proceso, también conocido como winterización (anglicismo), es opcional y sólo se
usa en algunos aceites; es una forma de cristalización fraccionada, o fraccionamiento en
seco, para eliminar triacilglicéridos saturados de alto punto de fusión, como los del
algodón y de la soya, y para evitar que el aceite se enturbie al enfriarse. Las fracciones
con ácidos grasos saturados y algunas otras que llegan a cristalizar en la refrigeración,
como las ceras de los aceites de maíz y de girasol, causan una apariencia indeseable en
alimentos almacenados a baja temperatura. Debido a que la porción separada contiene
una gran cantidad de ácido esteárico, se le conoce como estearina. El aceite de soya para
mayonesas requiere pasar una prueba del frío de 5.5 horas, para evitar los cristales grasos
que pueden romper la emulsión en la refrigeración. En el mercado existen otros sistemas
para determinar la eficiencia de la hibernación, con equipos costosos, basados en la
identificación de los cristales mediante rayos láser.
PROCESOS DE MODIFICACIÓN DE GRASAS Y ACEITES
Los aceites refinados, con o sin hibernación, pueden embotellarse y así venderse
directamente, o bien, pueden someterse a otras reacciones físicas y químicas (figura 4.5)
que modifican sus propiedades para hacerlos más funcionales y apropiados para la
fabricación de alimentos, como mantecas vegetales para panificación, aceites y grasas
para freír, bases para margarinas, aceites para mayonesas y aderezos, coberturas de
chocolate, sustitutos de manteca de cacao, estearinas, etcétera; en algunos casos se
requiere que las grasas tengan una cierta tendencia a la cristalización y que sean plásticas,
en otros, un determinado punto de fusión, de dureza, ciertas propiedades de untuosidad,
que resistan la oxidación, etcétera. Además de estos usos en los alimentos, las grasas
modificadas también son materia prima en diversas industrias, como la de pinturas y la
de bronceadores. Los métodos que se emplean para modificar y diseñar las grasas y los
aceites van desde la simple mezcla física de dos o más grasas o aceites, hasta otros muy
laboriosos como la hidrogenación, la interesterificación y el fraccionamiento. En general,
los dos últimos se emplean más en países en donde abundan los aceites de palma y los
láuricos (palmiste y coco), mientras que los dos primeros se utilizan en donde se dispone
de soya.
HIDROGENACIÓN
Mediante este proceso se transforman los aceites líquidos en semisólidos o
francamente sólidos, que son más fácilmente manejables y con una mayor vida de
anaquel. Al de soya, con una alta proporción de insaturados que lo hace sensible a la
oxidación, la hidrogenación lo convierte en bases grasas para la fabricación de
margarinas y mantecas que se conservan sin detrimento por largos periodos. En la
hidrogenación, los ácidos insaturados están sujetos a tres transformaciones, que en
orden de importancia son: saturación de las dobles ligaduras; isomerización
geométrica cis-trans; isomerización posicional. Las características físicas y químicas
de los derivados hidrogenados dependen de la intensidad con que ocurre cada una de
estas reacciones; un mismo ácido graso puede presentar al mismo tiempo los dos tipos
de isomerización en su estructura. Para hidrogenarse, el aceite debe estar refinado y
seco; un contenido de agua >0.05% a temperaturas altas, inducen la hidrólisis de los
triacilglicéridos y la liberación de ácidos grasos que envenenan el níquel, además de
que se concentran en el espacio superior del reactor e impiden la circulación del
hidrógeno. El aceite de maíz hidrogenado tiende a concentrar el ácido elaídico en la
posición b; en estado natural, ese sitio generalmente está ocupado por el linoleico, lo
cual indica que en esa posición ocurre una hidrogenación (de ácido linoleico a oleico)
y una isomerización (de oleico a elaídico), simultáneamente.
INTERESTERIFICACIÓN
Este proceso se desarrolló en la década de 1950 para modificar la manteca de cerdo y
poder usarla en la industria de la panificación; ha tomado un papel muy importante a raíz
de las implicaciones negativas en la salud del hombre por el consumo de los ácidos trans,
generados en la hidrogenación. La reacción de interesterificación se refiere a una
movilización de los radicales acilo de los acilglicéridos y un subsiguiente reacomodo.
Existen tres mecanismos de reacción: a) la acidólisis que se lleva a cabo entre un ácido y
un éster; b) la alcohólisis entre un éster y un alcohol, y se usa en la producción de mono
y diacilglicéridos cuando reaccionan triacilglicéridos con glicerina; y c) la
transesterificación efectuada entre dos ésteres, que es la más empleada para modificar las
grasas y aceites. A diferencia de la hidrogenación, estas reacciones no afectan la
saturación y no producen isomerizaciones; sólo propician un reacomodo de los ácidos
grasos en las moléculas de los triacilglicéridos.
FRACCIONAMIENTO
Es la separación de un aceite en dos o más de sus fracciones constitutivas mediante
un enfriamiento controlado, que puede o no efectuarse con disolventes (acetona,
hexano, etcétera) o con agentes tensoactivos (jabones y detergentes). La hibernación
es un tipo de fraccionamiento que se emplea para eliminar pequeñas cantidades de
triacilglicéridos y ceras que solidifican a baja temperatura. El proceso de
fraccionamiento consiste en: a) enfriamiento controlado del aceite decolorado para
producir una nucleación; b) reposo para permitir el crecimiento de los cristales; y c)
separación por filtración o centrifugación en frío, lo que se facilita si los cristales son
grandes. El fraccionamiento húmedo (con disolventes) es más efectivo que el seco,
pero implica una mayor inversión en equipos y en controles. Las fracciones obtenidas
de esta manera tienen diversos usos en la industria de alimentos; por ejemplo, la
separación del aceite de palma genera la “estearina” de alto punto de fusión y la
“oleína”, que es un excelente aceite para freír, mientras que una fracción del palmiste
se emplea como sustituto de la manteca de cacao.
Referencia Bibliografía
 Badui S. Química de alimentos. Cuarta edición.
México:
PEARSON
EDUCACIÓN; 2006. Pág. 345-349
 Miller D. Química de alimentos manuales de laboratorio. México: Limisa Wiley;
2007. Pág. 29-36
 ALAIS, C.; LINDEN, G. (1990). Bioquímica de los alimentos. Masson, S. A.
Barcelona.