Aceites y Grasas Comestibles

Desgomado Seco como uno de los Métodos más Utilizados para la Refinación del Aceite Crudo de Palma

El desgomado seco es uno de los tantos métodos para refinar el aceite crudo de algunos tipos de aceites comestibles.

En este proceso, el aceite se trata con un ácido para descomponer los complejos de iones metálicos/fosfátidos, y se lo mezcla con tierra de blanqueo y en algunos casos con carbón activado. La tierra enlaza el ácido de desgomado, los fosfátidos y los componentes menores, como clorofila, y posteriormente se elimina por medio de filtración. El aceite blanqueado y filtrado luego puede refinarse físicamente. Se logra una mínima retención de aceite en la tierra soplando, por ejemplo, el filtro con vapor. En la arcilla, son normales los valores de 50 % en peso de contenido de aceite.

La principal ventaja del desgomado seco es que evita la generación de un efluente acuoso, además del agua involucrada en el sistema de vacío usado durante la refinación física. En aquellos lugares donde las reglamentaciones prohíben o restringen con severidad la descarga de efluentes conteniendo fosfatos, el desgomado seco puede ser un proceso más económico que la eliminación de fosfatos de efluentes por medio de la precipitación, y en algunos casos, constituye la única opción.

La cantidad de tierra de blanqueo a utilizarse en el desgomado seco aumenta al crecer el contenido de fosfátidos. Debido a que el uso de tierra de blanqueo no es económico (costo de la tierra de blanqueo, pérdida de aceite y posiblemente costos para eliminar la tierra utilizada) en la práctica, el uso del desgomado seco se limita a aceites con bajo contenido de fosfátidos. Esto incluye aceites como el de palma y otros aceites tropicales con un contenido naturalmente bajo de fosfátidos, o el caso de aceites cuyo contenido de fosfátidos ha disminuido con un tratamiento previo, tal como el desgomado acuoso o preferentemente ácido; por ejemplo a un aceite de soja.

El sebo comestible también se somete a un proceso de desgomado seco antes de su refinación física. El proceso de desgomado seco en sí es simple y utiliza los equipos habituales de blanqueo. El ácido, generalmente ácido fosfórico con una concentración de 75-80 % en peso se dispersa en el aceite caliente (80-100 °C) en cantidades de 0,05-1,20 % en peso de aceite. Después de un breve tiempo de reacción, se puede agregar un poco de agua para realizar un blanqueo eficiente (38) y a continuación se agrega tierra de blanqueo en cantidades de 1-3 % en peso base aceite, y se aplica el vacío. Luego se calienta el aceite a temperatura de blanqueo que puede llegar a 120 ó 140 °C y después de unos 15 minutos, el aceite se enfría a menos de 100 °C y la tierra de blanqueo se elimina por filtración. Se prefieren evitar temperaturas altas debido al riesgo de formar productos de degradación del aceite. Como mencionáramos anteriormente, la principal ventaja del desgomado seco es que se evitan los efluentes con contenido de fosfatos. Otras ventajas son la baja inversión y bajo consumo de energía, pero éstas a menudo no contrarrestan los altos costos que implica el uso de grandes cantidades de tierra de blanqueo. Otras serias desventajas del desgomado seco es que sólo se pueden resolver los problemas de calidad mediante el uso de mayor cantidad de tierra de blanqueo.

En el desgomado seco, parte de la tierra de blanqueo puede ser reemplaza por un hidrogel de sílice sintético, Trisyl en lo que W. R. Grace & Co. ha denominado "Modified Physical Refining" (Refinación Física Modificada). Esto con la idea de que la sílica trabaje más orientada a la remoción de jabones y metales presentes en el aceite y la tierra de blanqueo se dedique básicamente a la remoción de los fosfátidos y demás componentes menores.

Sin embargo, no existe ningún impedimento para poder refinar un aceite utilizando este procedimiento de desgomado seco, utilizando exclusivamente tierras de blanqueo.

Fuente: Asociación Argentina de Grasas y Aceites (2000). A&G Libro 10º Aniversario. Chacabuco, Argentina: Editorial Amalevi.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE REFINACIÓN DEL ACEITE CRUDO DE PALMA UTILIZANDO EL MÉTODO DE DESGOMADO SECO

El proceso de refinación que actualmente se utiliza con más éxito en la mayoría de las empresas que procesan aceite crudo de palma, es precisamente el descrito en el Desgomado Seco.

Sin embargo, pongo en evidencia mi experiencia personal en torno a las condiciones y parámetros de proceso que me han dado mejores resultados en la refinación de este aceite específicamente. De allí que surgen algunas diferencias con el texto que antecede a la descripción de este proceso que comenzaré a detallar a continuación.

El proceso de refinación del aceite crudo de palma, se lleva a cabo en dos etapas:

• BLANQUEO (MÉTODO DEL DESGOMADO SECO)
• REFINACIÓN FÍSICA

BLANQUEO

Cabe destacar que en este proceso de refinación que procederemos a describir, se tratará al aceite con ácido fosfórico. Sin embargo, se puede trabajar sin ningún problema con ácido cítrico. De hecho, muchos prefieren a este último ya que, un exceso del mismo no afecta el contenido de fósforo en el aceite refinado producido. Esto no ocurre con el ácido fosfórico, ya que un exceso de ácido fosfórico en el proceso de desgomado, ocasionaría valores residuales considerablemente elevados lo que sería contraproducente.

Adicionalmente, todo el proceso de blanqueo debe ser realizado bajo condiciones de vacío por el orden de 55 – 60 mmHgA para obtener los mejores resultados de calidad.

            El proceso de blanqueo se puede dividir a su vez en tres etapas:

•          Pretratamiento Ácido
•          Adsorción
•          Filtración

Pretratamiento Ácido

Tomando en cuenta las consideraciones previas, el proceso de pretratamiento comienza primeramente haciendo pasar el aceite crudo por una unidad de secado al vacío a 60-65 ºC. Esto se realiza para disminuir al máximo cualquier traza de humedad que pudiera contener el aceite crudo.

Luego, se incrementa su temperatura hasta un valor cercano a 70-75ºC y se dosifica el ácido fosfórico entre 0.05-1.0% en peso de aceite (450-900 ppm) dependiendo de la calidad de la materia prima a tratar. Inmediatamente después, se hace pasar este aceite junto al ácido hacia un tanque de retención o Reactor de Desgomado. El tiempo de residencia aproximado en este tanque deberá ser de 25-35 minutos y deberá mantenerse al aceite en constante agitación para garantizar una buena reacción del ácido con los fosfátidos presentes. Esto se hace con la intención de producir la conversión de las gomas o fosfátidos no hidratables (no adsorbibles) en gomas o fosfátidos hidratables.

Una vez que el aceite pretratado sale del Reactor de Desgomado, es cuando se procede a ser adicionada la sílica y/o tierras de blanqueo (adsorbentes). Si se va a dosificar sílica, ha de hacerse en un recipiente con agitación a vacío previo a la dosificación de las tierras donde reaccione con la misma por espacio de 10 minutos.  Una vez hecho esto se debe entonces agregar la tierra de blanqueo bajo la misma condición de vacío, en otro tanque con agitación durante 15 min y es cuando realmente se tiene la mezcla aceite – tierras, que generalmente se le conoce como “slurry”.

Los porcentajes de dosificación de sílica y tierra van a depender no obstante de la calidad del aceite crudo de palma, pero se pueden obtener buenos resultados con los valores de la tabla a continuación:

Adsorbente	% de Dosificación por peso de aceite
Sílica	0.10 – 0.20
Tierra	0.40 – 1.00

            Es muy importante destacar que se puede trabajar con buenos resultados sin la dosificación de sílica. Sin embargo, muchos teóricos afirman que la calidad de un aceite final pretratado con sílica es mucho mayor que la de un aceite solamente tratado con tierra de blanqueo. Otros por otra parte, afirman que los costos asociados por utilizar la sílica son muy superiores a los beneficios de calidad obtenidos.

Adsorción

Es la etapa del proceso de blanqueo donde se da el proceso de adsorción por parte de los compuestos adsorbentes (sílica y/o tierras). Es en esta etapa donde se da realmente el proceso de blanqueo, a pesar de que al aceite de palma realmente no se le disminuye en gran medida el color. De hecho, al contrario de lo que se pensaba hace pocos años, se ha comprobado que resulta contraproducente disminuir excesivamente el color en esta etapa. Ello debido a que la disminución del color en este tipo de aceite (palma) se da realmente es en la refinación física por “blanqueamiento térmico”.

Esta etapa del proceso de Blanqueo inicia con la incorporación del aceite pretratado (mezclado previamente con las tierras) en el interior de una unidad blanqueadora. Hay muchos tipos de blanqueadores en el mercado actual, en los cuales se deja que el aceite entre en contacto íntimo con el adsorbente para retirar las sustancias indeseables, como los son los fosfátidos, metales pesados, clorofila, algunos pigmentos como carotenos oxidados que le imparten color al aceite, entre otros. Todo ello mediante la adsorción de estos compuestos no deseados en la superficie de las tierras de blanqueo o material adsorbente.

 El tiempo de residencia en el blanqueador puede variar entre 45 – 60 min. En la actualidad existen blanqueadores con agitación mecánica, pero últimamente se están utilizando algunos en los cuales se hace mover el aceite con la incorporación de vapor de agua en contacto directo con el aceite. De esta manera se elimina el uso de agitadores y las consecuencias y problemas que pudiera traer esto al mantenimiento del vacío dentro de estos equipos.

En el Blanqueador el aceite se mantiene igualmente bajo presión de vacío y a una temperatura de 100-105°C. Se garantiza una adecuada agitación y movimiento del aceite mediante el uso e inyección de vapor de agua en contacto directo.

Filtración

El proceso de filtrado toma lugar por medio de la operación alterna de dos filtros de placas de mallas metálicas que pueden ser de diferentes configuraciones. En estos equipos se extrae completamente la tierra del aceite. Mientras un filtro se encuentra en operación, al otro se le drena e inyecta vapor para recuperar el aceite residual remanente en la tierra de blanqueo acumulada en las mallas de las placas. Posteriormente este remanente de aceite es separado del vapor en un sistema de ciclón y es reingresado al sistema para su recuperación.

En esta etapa de filtración finalmente se remueven todos los sólidos aportados por los adsorbentes junto a los fosfátidos, jabones y metales en su superficie.

Finalmente, el aceite blanqueado es descargado por lo general en un tanque pulmón para de allí ser enviado al proceso de refinación física.

En la figura que se presenta a continuación se puede observar el flujograma del proceso de blanqueo descrito con anterioridad.

REFINACIÓN FÍSICA

El proceso de refinación física se caracteriza por tener todos sus unidades y equipos sometidos a presiones de vacío por el orden de 1.5 – 2.5 mmHgA.

Una vez que se tiene el aceite blanqueado el mismo es enviado a flujo controlado desde los tanques pulmones y manteniéndose su temperatura entre unos 95-105ºC y hacerlo pasar por una unidad desaireadora en condiciones de alto vacío mencionadas anteriormente.

Una vez se le ha retirado el oxígeno al aceite blanqueado se le incrementa su temperatura progresivamente hasta los 265 – 270 ºC aproximadamente. Esta temperatura garantizaría en gran medida la remoción de todos los componentes volátiles y adicionalmente el blanqueo térmico del aceite. Por lo general, se aprovecha el calor que posee el aceite que sale de la refinería como producto terminado, para que intercambie este calor con el aceite blanqueado que entra al proceso de refinación física. A este tipo de equipos de transferencia generalmente se les conoce como economizadores. En la actualidad existen diferentes tipos y modelos de estos dispositivos de transferencia de calor, pero de momento no vamos a entrar en esos detalles técnicos. Sería cuestión de discutirlo en otro tema de este mismo blog.

Debido a que el aceite blanqueado no puede llegar a la temperatura de refinación utilizando solamente al equipo economizador, se hace necesario utilizar otro equipo de transferencia para lograrlo.

Usualmente se utilizan equipos o intercambiadores de calor de tubos ubicados en la parte superior de la refinería, por los cuales viaja vapor de alta presión (800 – 900 psig) o bien aceite térmico a temperaturas cercanas a los 300ºC. Este vapor de alta presión a aceite térmico es generado en calderas especiales que trabajan con circuitos cerrados, las cuales por lo general utilizan quemadores a gas o a base de combustible fósil. Hoy día la tendencia es a la desincorporación de los calderines con aceite térmico por razones de garantizar la inocuidad.

Por lo general el aceite de palma, posee una acidez de entre 3 – 5 %. Es por ello que previo a la entrada del aceite al equipo desodorizador, se ha de retirar cerca del 95% de esos ácidos grasos libres para que el desodorizado se lleve a cabo con un aceite de cerca de 0.3 - 0.5% de acidez libre presente.

La manera más utilizada hoy día en la industria es la incorporación de columnas empacadas sometidas a vacío en las cuales el aceite puede por destilación súbita o “flash” vaporizar cerca del 95% de esos ácidos grasos no deseables en el aceite. Estas columnas de destilación súbita también pueden ser de platos. Esto da la ventaja de no poseer relleno y todas las complicaciones que ello implica; pero tienen la desventaja que son de mayor tamaño en comparación de las de lecho o relleno.

De ello nos queda entonces que al lograr llevar el aceite de palma a temperaturas del orden de los 270ºC entra de manera abrupta en esta columna de destilación flash a vacío, liberando la mayor parte de la acidez libre presente; para posteriormente entrar al equipo desodorizador.

Una vez dentro del equipo desodorizador, el aceite proveniente de la columna de destilación súbita es desodorizado generalmente por pasos a través de una serie de bandejas de rebose en contra corriente al flujo de vapor de arrastre, el cual es inyectado por la parte baja de las mismas. El flujo de vapor pasa a alta velocidad a través de perforaciones en flautas instaladas en las bandejas o bien a través de bombas de levantamiento de vapor “steam lift pumps” instaladas en las mismas. Este flujo de vapor de arrastre o vapor de “stripping” dispersa al material en una espuma de gotas pequeñas, proporcionando así el contacto íntimo requerido para un arrastre efectivo de las impurezas volátiles fuera del material.

Esta sección se mantiene igualmente a los pasos previos del proceso, bajo un alto vacío el cual aplica a todas las bandejas del desodorizador. Sin embargo, esto no ocurre con el perfil de temperaturas dentro del desodorizador, en el cual las más altas temperaturas se encuentran en la parte superior y empiezan a disminuir a lo largo de las bandejas del mismo.

Al salir el aceite del equipo desodorizador se le termina de disminuir su temperatura a la condición de almacenamiento. Para ello se utilizan algún intercambiador de calor comúnmente de tubo y coraza para enfriar el aceite a unos 45-50ºC.

Por último, el producto final es descargado en forma continua a los tanques de almacenamiento de RBD luego de haber pasado a través de los filtros de pulido final en el cual se les elimina las posibles trazas de impurezas y sólidos en suspensión.

Por otra parte, todos los vapores de ácidos grasos, vapor directo, etc (vahos); que salen del desodorizador son extraídos por arrastre del vacío, hacia el interior de un equipo de condensación de ácidos grasos. Se le da el mismo tratamiento a los vahos prevenientes los de la columna de destilación. A este proceso de recuperación del destilado se le explica a continuación.

Recuperación de Destilado

Los vapores que salen de la Columna de Destilación y del Desodorizador contienen los ácidos grasos separados por destilación junto a pequeñas cantidades de grasa neutra arrastrada. Para eliminar estos ácidos grasos y la mayor parte de las sustancias volátiles de todos estos vapores, se encuentra el Lavador o Condensador de Ácidos Grasos.

Este Lavador de Ácidos Grasos no es más que una columna de cuerpo de relleno que funciona según el principio de la condensación directa mediante un líquido refrigerante. El líquido refrigerante en este caso, son los ácidos grasos previamente condensados.

Los vapores ascienden a través del relleno y son lavados en contracorriente por una ducha de ácidos grasos que baja lentamente; simultáneamente tiene lugar la condensación de los componentes volátiles. De la parte inferior del equipo fluyen los ácidos grasos condensados y por medio de una bomba son enviados a un intercambiador de calor para ser enfriados con agua para nuevamente ser usados como líquido refrigerante. Ver la figura a continuación.

            En esta figura se puede observar el flujograma completo del proceso de refinación física explicado en esta sección del blog.