WINTERIZACIÓN 1. FUNDAMENTO DEL MÉTODO Algunos aceites vegetales, como es el caso de los aceites de: girasol, germen de maíz, orujo de oliva, pepitas de uva, etc., contienen ceras (alcoholes grasos de cadena larga), estearina y otras substancias de elevado punto de fusión, que cristalizan a bajas temperaturas, provocando el enturbiamiento del aceite. La etapa de winterización es la encargada de la eliminación de estas substancias. Dentro del proceso de la refinación de los aceites la winterizacion es una etapa opcional que se realiza después de la neutralización.
Diagrama de Proceso en la Industria de Grasas y Aceites.
Fuente: Guía para el control de la contaminación industrial El proceso de winterización también llamado hibernación o descerado tiene por objeto separar aquellos gligéridos de más alto punto de fusión que originan' enturbiamiento y aumento de viscosidad en los aceites, al bajar la temperatura, y consiste en precipitar en-forma de cristales, en determinadas condiciones de temperatura-tiempo, los glicéridos saturados causantes del enturbiamiento. El proceso es una verdadera cristalización fraccionada, donde los tres factores, temperatura, tiempo y agitación tienen una importancia fundamental sobre la naturaleza y formación de los cristales, la hibernación, se efectúa mediante un enfriamiento rápido hasta una temperatura entre 15 y 20 ºC que va acompañado
de una agitación para favorecer la producción de cristales pequeños, e incrementa la vida útil del producto hasta un año, por las leyes de la cristalización se sabe que:
El descenso de la temperatura facilita la separación en una solución, por sobresaturación, de los componentes con más alto punto de fusión. La agitación facilita la formación de pequeños cristales. El tiempo, acompañado de un lento descenso de la temperatura, y la inmovilidad facilitan el crecimiento de los cristales.
Por estas razones, las plantas de winterización clásicas están constituidas por:
Un sistema de enfriamiento rápido provisto de un adecuado sistema de agitación, para inducir la generación de pequeños cristales.
Un sistema de tanques estáticos (cristalizadores), colocados en un ambiente a temperatura controlada, para conseguir el crecimiento de los cristales.
Un sistema de filtros-prensa para la separación de los cristales formados.
La eficiencia de la hibernación se determina con la prueba de frió que consiste en mantener una muestra de aceite a 0ºC durante cinco horas y media.
2. MÉTODOS MÁS FRECUENTES
3. DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS MÁS FRECUENTES
WINTERIZACIÓN EN FASE DE ACEITE
El estudio de la curva de enfriamiento de los aceites ha demostrado que las condiciones de temperatura más idóneas para el proceso son las representadas en la gráfica 1.
Gráfica 1. Esquema de una planta de winterización convencional: A) Refrigerador rápido. B) Cristalizadores. C) Filtro prensa. D) Grupo frigorífico.
El enfriamiento rápido se realiza generalmente en un equipo discontinuo provisto de agitador. El enfriamiento se lleva a cabo por medio de serpentines por donde circula salmuera, o se expande directamente un fluido frigorífico.
Fig. 2. Curva de enfriamiento de aceites con winterización
La cristalización se lleva a cabo manteniendo el aceite inmóvil durante 24 a 36 horas en tanques especiales (cristalizadores o maduradores) colocados en cámaras con temperatura regulable. La operación de winterización es de gran importancia cuando se trabaja con aceites de alto contenido de glicéridos saturados, como sucede en los aceites de oliva, algodón y pepita de uva. En general con el proceso indicado las pérdidas son altas, ya que la estearinas que se separan, y se recuperan en filtros prensa, contienen no menos del 70% de aceite, y este valor puede elevarse fácilmente si la planta no está en condiciones de seguir con fidelidad una curva de enfriamiento como la indicada en la figura 2.
WINTERIZACIÓN EN ACEITES EN FASE DE SOLVENTE
El procedimiento se basa en las siguientes operaciones: a) Disolver el aceite a winterizar en un solvente volátil. b) Enfriar lentamente esta solución hasta cristalizar los glicéridos saturados. c) Separar los cristales formados por filtración y lavado de dichos cristales con solvente. d) Destilación de las fases sólida y liquida para extraer el solvente en ellas contenido. En la figura 3 se representa el esquema de una planta de winterización en fase solvente.
Fig 3. Diagrama de una planta de winterización en fase de solvente: A) Dosificador- mezclador. B) Cristalizador. C) Filtro rotatorio continúo. D) Deposito de miscela filtrada. E) Deposito para la fase
sólida. F) Destilador de estearina. G) Destilador continúo de la fase sólida. H) Deposito de solvente. I) Condensador.
La planta tiene el siguiente funcionamiento completamente continuo y la conduce un solo operario. El ciclo de trabajo es el siguiente: El aceite a winterizar se dosifica y mezcla con el solvente, en la producción conveniente, en el equipo A. La solución resultante pasa en continuo a los cristalizadores, B, conectados en serie, donde se enfría lentamente según un programa establecido (Fig. 3). Estos cristalizadores están provistos de intercambiadores de calor especiales provistos de rascadores que tienen la finalidad evitar la formación de depósitos sólidos sobre las paredes. La suspensión que se genera en B se transfiere por aire a presión al filtro, C, donde se separan los cristales de la solución aceite-solvente. Esta solución se envía al destilador, G, para recuperar el solvente contenido en la fase líquida.
Fig. 4. Curva de enfriamiento de la miscela aceite-solvente.
La masa depositada en el filtro, C, se lava con el mismo solvente, para recuperar la fase liquida incluida en dicho material, y se descarga en un depósito, E, para ser bombeado después al grupo de destilación, F, en donde se recupera el solvente residual. La instalación está provista por eficaces cambiadores de calor, para obtener un máximo rendimiento térmico, así como de los instrumentos de control y seguridad, que garantizan una fácil conducción.
La winterización de los aceites en fase de solvente se efectúa sobre el aceite decolorado y en todos los casos antes de la fase de desodorización.
4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MÉTODO (OS) Ventajas de realizar la winterización antes de la desodorización:
Mejor calidad de los aceites refinados Tiempo de desodorizacion más reducido, ya que el aceite tiene, durante el proceso de winterizacion en fase solvente, una perfecta depuración. En efecto, en las condiciones en las que se lleva a cabo el enfriamiento (-5 a 7°C), las impurezas tales como ceras, fosfáticos, oxácidos, son en su mayor parte insolubles y permanecen en la estearina.
Comparación de winterizacion clásica contra winterizacion en fase solvente:
El costo de producción para los dos sistemas puede considerarse prácticamente igual, ya que el mayor consumo de vapor y disolvente en el sistema se compensa con un menor gasto de mano de obra El rendimiento en aceite winterizado es más elevado utilizando la winterizacion en fase solvente Los aceites winterizados en fase solvente tienen un punto de enturbiamiento inferior al obtenido con el proceso clásico. Los aceites winterizados en fase solvente, después de la decoloración se desodorizan más fácilmente. Winterizando los aceites con solventes se obtienen los siguientes productos acabados: aceite perfectamente winterizado y estearina de alto punto de fusión, mientras que con el procedimiento clásico se obtiene aceite winterizado y pastas de winterizacion de muy bajo punto de fusión y que contienen un alto porcentaje de aceites fluidos, estas pastas deben ser nuevamente tratadas para recuperar parte del aceite que contienen. El tiempo de cristalización es más bajo en el proceso de winterizacion por solvente. Asimismo, la superficie filtrante delos filtros utilizado en dicho proceso esdel orden de diez veces menor que la necesaria en los filtrosprensa.
En las tablas se indican una serie de datos comparativos entre sistemas de winterizacion clásica y con solvente. Consumos por ton de aceite winterizacion. (Capacidad de la planta: 24tons/24h) Aceite Vapor Energìa
kg
Proceso convencional 100 15
Proceso con solvente 300 15
Kwh 3 Agua m Solvente Kg Mano de obra hrs Fuente: (Bernardini, 1991)
20 ---2 1/2
30 7 1
Punto de enturbiamiento de aceites en grados centígrados Punto de enturbiamiento de aceites en grados centígrados Aceite Proceso convencional De algodón +4ºC De pepita de uva +4ºC De orujo de aceituna +7ºC De girasol +4ºC Fuente: (Bernardini, 1991)
Proceso con solvente +1ºC +1ºC +4ºC +1ºC
Perdidas en Kg de aceite por 1000 kilos de aceite winterizado Perdidas en Kg de aceite por 1000 kilos de aceite winterizado Aceite Proceso convencional Proceso con solvente De algodón 35 14 De pepita de uva 35 14 De orujo de aceituna 90 30 De girasol 20 11 Fuente: (Bernardini, 1991)
Tiempos de cristalización y superficies de filtración. (Capacidad de la planta: 24tons/24h) Tiempos de cristalización y superficies de filtración. (Capacidad de la planta: 24tons/24h) Proceso convencional Proceso con solvente Tiempo de cristalización 30 8 hrs Superficie de filtración 400 40 2 m Frigorìas/h 32000 40000 Fuente: (Bernardini, 1991)
5. APLICACIONES EN ACEITES O GRASAS PARA QUÉ SE APLICA En contraste con los otros procesos de modificación que están diseñados para mejorar la funcionalidad de las grasas y aceites, el invierno es un proceso que sirve para fines principalmente mejorar apariencia y ofrecer un mejor manejo. Si los aceites se almacenan a bajas temperaturas (refrigerador), ceras de punto de fusión alto, triglicéridos y algunas gomas pueden separar en forma de sólidos
desde el aceite. Por un lado, esto conduce a una apariencia turbia indeseable, y muchos consumidores puede pensar erróneamente el aceite se echa a perder y, por otro lado, es menos vertible si contiene muchos de estas sustancias. Los aceites para ensaladas que contienen grandes cantidades de ceras o triglicéridos con elevado punto de fusión los cuales tienden a separarse por cristalización cuando se enfría el aceite son generalmente objeto de preparación para el invierno. La winterización se aplica a algunos aceites vegetales, como es el caso de los de:
Girasol Germen de maíz Orujo de oliva Pepitas de uva Semilla de algodón soya parcialmente hidrogenada
En conclusión el proceso de winterización aumenta de forma importante la resistencia a la aparición de defectos tales como la turbidez y la sedimentación en los aceites. Algunos ejemplos de aplicación son:
El aceite de soja que está ligeramente endurecido y será aceite para ensaladas. El aceite de soja puede contener ácido linolénico. Para eliminar este ácido que influye capacidad de conservación, el ácido linolénico y parte del son preparados para el invierno.
utilizado como hasta 11% de negativamente ácido linoleico
6. EJEMPLO DE APLICACIÓN: UN ARTÍCULO CIENTÍFICO RECIENTE
WINTERIZACIÓN DEL ACEITE DE OLEINA DE PALMA doc no. author alternative author title imprint abstract
descript subject
t970263 tuethanom, chadchamas food science and technology association of thailand bangkok exhibition services (bes)co., ltd. kasetsart university winterization of palm olein oil/chadchamas tuethanom, bussarakorn mahayothee bangkok : fostat, 1997 increasing the volume of hexane resulted in better winterization of palm olein oil. winterization of mix palm olein oil and soybean (1:1)at 5 deg c more than 20 hours (oil solvent; 1:2)gave the cold test of winterized mixed oil sample more than 5.5 hours at 0 deg c than can be use as salad oil. 1 v. (various pagings) palm olein oil
RESUMEN
El aumento del volumen de hexano dio lugar a un mejor acondicionamiento para el invierno-de aceite de oleína de palma. Preparación para el invierno de la mezcla de aceite de palma y oleína de soja (1: 1) a -5°c más de 20 horas (aceite disolvente; 01:02) dio la prueba de frío de winterizado muestra de aceite mezclado más de 5,5 horas a o ° c que se puede utilizar como aceite de ensalada. INTRODUCCIÓN
La formación de nubes durante el almacenamiento a baja temperatura es un problema en aceites para ensaladas preparadas a partir de aceite de oleína de palma y otros aceites vegetales (1). Con la mayoría de los aceites vegetales este problema es atendido por el invierno o winterización. Acondicionamiento para el invierno es un proceso de separación que permite la eliminación de las partes de alto punto de fusión que cristalizan (ceras o triglicéridos) que son responsables de la turbidez de algunos aceites comestibles en el invierno o después de la refrigeración. de cualquier forma la winterizacion es difícil de hacerse con el aceite de oleína de palma porque esta principalmente compuesto por una parte cristalizable de alto punto de fusión y la cola, su filtracion es retardable por ser un
aceite viscoso(2). El solvente para winterizacion fue usado reducir la viscosidad y facilitar el cristalizado de las ceras. El solvente de acondicionamiento para el invierno, como él hexano o acetona, se utiliza para reducir la viscosidad y facilitar el cristalizado de las ceras. Ahora hemos investigado el proceso óptimo para la winterización del aceite de oleína de palma que siguen las propiedades de los aceites para ensaladas. MÉTODO EXPERIMENTAL
MATERIALES El aceite de oleína de palma y el aceite de soja se obtuvieron de origen comercial. El aceite de oleína de palma utilizado en este estudio tiene un valor de yodo, 58.83%: el índice de peróxidos, 1,99 mq peróxido /1000 g de muestra, podrían apuntar a 10 ° c y el ácido graso libre en ácido oleico 0,123% ácido láurico 0,0865% y 0,111% de ácido palmítico. Disolvente utilizado fueron grado reactivo, hexano y acetona. Otros productos químicos utilizados fueron de grado analítico. Prueba de frío de la muestra Prueba de frío para medir la resistencia de la muestra de aceite a la cristalización es utilizada habitualmente como un indicador de la preparación para el invierno. Se determinó sumergiendo la botella que contiene la muestra de aceite en el baño de agua de hielo y al final 5.5 horas remover la botella del baño y se examinará de nubosidad. Para pasar la prueba de nivel de aceite de la ensalada, la muestra debe estar completamente limpia y brillante. Este método se llevó a cabo de acuerdo con el método AOCS cc 11-53 (3). El punto de nubosidad fue determinado de acuerdo con método AOCS cc 6-25 (3). Acondicionamiento con solvente para el invierno, de aceite de oleína de palma Óptima relación de disolvente con aceite El aceite de oleína de palma se winterizó a 0°c durante 3 horas en paquete caliente refrigerado incubado con hexano a diferente relación en volumen de aceite: disolvente (1:1, 1:1,5, 1:02). la parte cristalizada se filtró a través de papel de filtro whatman no. 4 a 0 ° c y fue pesada.
El aceite winterizado líquido se evaporó a 70 ° c para eliminar el disolvente con una evaporadora a vacío y pesada. Determinar prueba de frío, punto de turbidez de cada aceite winterizado líquido. Elegir el solvente y aceite óptimo y la relación del solvente para las condiciones del siguiente paso. Tiempo y temperatura óptima de winterización Otros factores en el invierno son la temperatura óptima del aceite y el tiempo de invierno. Se busca la winterization optima del aceite de oleina de palma: la relación de disolvente de 0-3 y -5°C para 6,8 y 10 horas, después de la winterizacion, separar la parte de ensalada del aceite por los filtros y evaporar el aceite liquido winterizado para eliminar el solvente. Porcentaje de aceite liquido winterizado., prueba de frío y el punto de nube. RESULTADOS Y DISCUSIÓN El aceite de oleína de palma hubiese permanecido claro 0°c por menos de 1 min. Mientras que la de prueba estándar de frío de aceite de la ensalada fue de 5,5 horas a 0°C y su punto nube era 10°C, ya que esta compuesta principalmente de ácidos grasos de alto punto de fusión tales como palmítico y láurico. Resultados del aceite: Las relaciones de disolventes en el invierno de aceite de oleína de palma se muestran en la tabla 1. Tabla 1. Efecto del aceite: relación solvente sobre el contenido cristalizado, acondicionado para el invierno de aceite líquido. Prueba de frío y el punto de turbidez después de la winterización de oleína de palma a 0°c durante horas.
Estos resultados indican que el contenido cristalizado, el contenido de aceite líquido winterizado, la prueba de frío y el punto de nube fueron significativamente (p <0.05) en aceite de relación solvente 1,0:1,0 y 1,0:2,0. El aumento del volumen de hexano resultó en un incremento del contenido aceite líquido winterizado y la prueba de frío debido a la reducción de la viscosidad del aceite por la alimentación de hexano por lo que la óptima relación aceite: disolvente para este experimento fue 1,0:2,0. Además la influencia de la temperatura y el tiempo en el contenido cristalizable del aceite liquido winterizado, en la prueba de frio y el punto de nube son mostrados en la tabla dos. Estos indican que la temperatura y tiempo de winterizacion afectan el contenido cristalizable y el contenido de aceite liquido winterizado. El descenso de la temperatura en la winterizacion resulto en un descenso del contenido de aceite liquido winterizado porque una mayor temperatura resulto en una mayor viscosidad. Mientras que el incremento de temperatura de la winterizacion dio como resultado un descenso en el contenido de aceite liquido winterizado porque para una temperatura dada de winterizacion después de que ocurrió el crecimiento de cristales en cierto periodo de tiempo la concentración de soluto en aceite se aproximó a la concentración de saturación. Los resultados de la prueba de la prueba de frio se muestran en la tabla 2, que para toda condición de winterización no pueden utilizarse aceite de palma como aceite de ensalada, para mejorar la prueba de frio este experimento mezclo aceite de oleína con aceite de soya y los resultado se muestran en la tabla 3. Tabla 2. El efecto de temperatura y el tiempo de winterizacion en el contenido cristalizable, contenido liquido de aceite winterizado, prueba de frio y punto de nube para un aceite de oleína de palma winterizada (aceite;solvente=1:2)
Tabla 3. Contenido cristalizable, contenido liquido de un aceite winterizado, prueba de frio y punto de nube de la mezcla winterizada de oleaina de palma y aceite de soya (1:1) que fueron winterizados a -5°C y una relación 1:2 de aceite hexano.
CONCLUSIÓN Un mejor acondicionamiento para la winterizacion del aceite de oleína de palma depende de la relación aceite solvente, temperatura y tiempo de proceso. Durante la winterizacion de la mezcla de aceite de oleína de palma y aceite de soya en la relación (1:1) -5°C por más de 20 horas la muestra logra pasar el estándar de la prueba de frio indicada de un aceite para ensalada.
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Bernardini E., “Tecnologia de Aceites y Grasas”., Editorial ALHAMBRA, S. A., Primera edición., Madrid España, 1991.
http://www.cgil.es/refinacion/winterizacion.php
Comisión nacional del medio ambiente (2000). Guía para el control y prevención de la contaminación industrial fabricación de grasas y aceites vegetales y subproductos.
