Un ambiente templado a templado c�lido es el m�s adecuado para un normal desarrollo de la planta de girasol; es decir, una temperatura promedio diario de 18 a 24 �C. Para una buena producci�n es necesario que en las fases de floraci�n y formaci�n de frutos-semillas ocurra una temperatura promedio diaria entre 18 y 22 �C. Temperaturas promedios superiores a los 26�C, sobre todo en la fase de formaci�n de semillas, son muy perjudiciales al cultivo, ya que inciden en la formaci�n de frutos secos y reducci�n del contenido de aceite de la semilla; tambi�n se disminuye el contenido de �cido linoleico mientras que se incrementa el contenido de �cido oleico del aceite. En cambio, cuando la temperatura media diaria disminuye en estas �ltimas fases, aumenta el contenido en aceite y en �cido linoleico. Nitr�geno: Es el responsable del contenido de prote�na de la semilla. Cuando existen en cantidades elevadas en el suelo, o proveniente de la fertilizaci�n, se disminuye el contenido de aceite de la semilla. F�sforo: Influye sobre el contenido de materia grasa de la semilla y en el rendimiento, siempre y cuando las cantidades de Nitr�geno sean las adecuadas. Para obtener una producci�n de 1000 Kg por Ha De frutos, el girasol necesita extraer del suelo las siguientes cantidades en Kg/Ha: N 40-50, P 20-25 y K 80-90. En el a�o 2003 se realiz� un ensayo con distintas variedades de girasol en la localidad de Barbadillo (Salamanca) y algunos de los resultados obtenidos fueron los que se reflejan en la siguiente tabla: Fecha de siembra 12-05-2003 Fecha de cosecha 07-10-2003 Parcela elemental: 14 m2 Resultados de nuevas variedades de girasol en la campa�a 2003 Para ver la siguiente tabla seleccionar la opci�n «Descargar» del men� superior Fuente: I.T.A (Junta de Castilla y Le�n) El aceite bruto a la entrada de la planta tiene los siguientes valores fisicoqu�micos: Viscosidad a 37,8 �C ……………………………33.31 cst – (156 segs). Calor espec�fico …………………………………..1.97 kJ/kg.K. Densidad relativa a 25 �C ……………………..0.917 kg/m3. Indice de refracci�n a 25�C ……………………1.473. Indice de Yodo ……………………………………133 (g I2/100 g aceite). Indice de Saponificaci�n ……………………….191 (mg KOH/g aceite). Acidez como �cido oleico ……………………… 1.5 grs/100. P�rdida por calentamiento (a 105 �C)……….0.20 grs/100. Jabones(como oleato de sodio) ………………0.00 ppm. Indice de per�xidos ……………………………..5.00 (meq O2/kg aceite). Color Lovibond (cubeta 76,2 mm) ……………Amarillo 40 , Rojo 4. Ceras ………………………………………………..0.20 grs./100 ml. Materia insoluble en �ter et�lico ………………0.10 %. Materia insaponificable ………………………….1.5 grs./100 grs. Humedad …………………………………………..0.15 %. F�sforo ……………………………………………..100 ppm. Hierro ……………………………………………….5 ppm. Cobre ……………………………………………….0.4 ppm. Plomo ……………………………………………….0.1 ppm. Ars�nico …………………………………………….0.1 ppm. Las grasas y los aceites son susceptibles a diferentes reacciones de deterioro que reducen el valor nutritivo del alimento y, adem�s, producen compuestos vol�tiles que imparten olores y sabores desagradables. Esto se debe a que el enlace �ster es susceptible a la hidr�lisis qu�mica o enzim�tica y a que los �cidos grasos insaturados son sensibles a reacciones de oxidaci�n. Una de las principales causas de deterioro del aceite es una reacci�n llamada «enranciamiento autooxidativo». La reacci�n se produce cuando el ox�geno del aire reacciona y se introduce en los dobles enlaces de los �cidos grasos generando compuestos que dan sabor y olor a rancio. La oxidaci�n de grasas y aceites puede producir sabores indeseables lo que causar� que el alimento sea rechazado por los consumidores. Estos sabores y olores indeseables son el resultado de la formaci�n de hidrocarbonos, cetonas, aldeh�dos, ep�xidos y alcoholes. Tiene lugar con radicales libres y se distinguen tres fases: iniciaci�n, propagaci�n y finalizaci�n que se dan simultaneamente. R�CH2�CH=CH�CH2�R + O2 ó R�CH2�CHO�CHO�CH2�R Se ha demostrado que peque�as cantidades de aire y por consiguiente de ox�geno, pueden originar r�pidos procesos de oxidaci�n en las mol�culas de �cidos grasos insaturados. Esta reacci�n se acelera por la acci�n de la luz (rayos ultravioleta) y por aumento de la temperatura. Parece, sin mas, que el proceso de oxidaci�n tiene acci�n progresiva y que es catalizada por la propia presencia de los hidroper�xidos. El control de la reacci�n de oxidaci�n se efect�a mediante la determinaci�n del �ndice de per�xidos. La reacci�n de oxidaci�n no se detiene con la formaci�n de los hidroper�xidos, sino que continuar�a hasta la formaci�n de aldeh�dos saturados del tipo: CH3COH Los �cidos grasos insaturados deben ser protegidos del ox�geno. Esto puede lograrse utilizando antioxidantes y/o por medio del empaque. Algunos de los antioxidantes com�nmente utilizados son el BHA y el BHT, los tocoferoles y el TBHQ, a los cuales frecuentemente se les agrega �cido c�trico o un derivado, tal como un agente quelante. Ning�n antioxidante individual puede trabajar bien en todos los sistemas. Cuando se introduce agua a un aceite, las uniones de �ster entre la estructura del glicerol de los triglic�ridos y los �cidos grasos son hidrolizados produciendo diglic�ridos, monoglic�ridos y �cidos grasos libres. Los mono y diglic�ridos son sustancias emulsivas, las cuales promueven las reacciones de hidr�lisis. Como parte de la reacci�n, las mol�culas de agua tambi�n son separadas y los grupos de hidroxilos y de hidr�geno resultantes se agregan al enlace que fue roto. La hidr�lisis es muy com�n en la fritura sumergida donde el agua liberada por el alimento que se est� cocinando act�a para iniciar la reacci�n. Las trazas de limpiadores c�usticos tambi�n pueden facilitar la hidr�lisis. Calentar los aceites da como resultado una serie de reacciones en el aceite a granel. Los productos de degradaci�n en el aceite reaccionan uno con otro formando una variedad de compuestos que incluyen tanto a los pol�meros oxidativos como a los t�rmicos. Se piensa que los pol�meros son formados por la uni�n de los �tomos de carbono a carbono o a trav�s de puentes de ox�geno. Estas son entidades estables que no est�n sujetas a la destilaci�n (escape en forma de vapor). Ellas se acumulan en el aceite y eventualmente empiezan a acumularse en las paredes de la freidora, formando un material parecido a la laca, de color marr�n, que se puede observar en las freidoras sucias. Los pol�meros forman el mayor grupo individual de compuestos en el aceite que se est� degradando y son considerados por muchos como el mejor indicador de la degradaci�n del aceite. Los pol�meros tambi�n contribuyen a la formaci�n de espuma, aumento de viscosidad y oscurecimiento del aceite. Uno de los compuestos que se forman cuando el aceite es recalentado o pirolizado es la acrole�na, un picante irritante que puede hacer el ambiente de trabajo bastante inc�modo. La acrole�na se forma a partir de la glicerina, producto de la hidr�lisis de los triglic�ridos. O=CH�CH=CH2 (acroleina) A continuaci�n se describir�n brevemente los aspectos t�cnicos que caracterizar�n el proceso productivo a desarrollar en la presente instalaci�n. Se ha decidido producir 1336 kg/h de margarina. Los requerimientos de materia prima para el trabajo de la planta son: 217,6 kg/h de agua desmineralizada. 6,65 kg/h de sal refinada. 1,5 kg/h de aditivos liposolubles. 1,5 kg/h de aditivos hidrosolubles. Se dise�a una l�nea de procesado en base a las siguientes consideraciones: � M�ximo aprovechamiento de la l�nea. � M�nimo sobredimensionamiento de la maquinaria. � M�xima continuidad y uniformidad en la elaboraci�n. � Cumplimiento de la «Ley de Prevenci�n de Riesgos Laborales», de 8 de Noviembre de 1.995 (BOE n� 269 de 10 de Noviembre de 1.995). La producci�n ser� constante a lo largo de todo el a�o, almacenando aquella parte de la misma en los momentos en que la demanda disminuya. La l�nea se dise�a para funcionar durante todo el a�o, excepto, los d�as de fiesta y el mes de agosto, mes en que la industria permanecer� cerrada para su limpieza y revisi�n de maquinaria en profundidad. Se trabajar� de lunes a viernes ininterrumpidamente en tres turnos de ocho horas cada uno en los siguiente horarios: Las necesidades diarias de las materias primas necesarias para la elaboraci�n de la margarina se recogen en la siguiente tabla:
MATERIA PRIMA
NECESIDAD
Aceite de girasol bruto
30.000 litros/dia
Sal refinada
159,5 kg/dia
Aditivos liposolubles
36 kg/dia
Aditivos hidrosolubles
36 kg/dia
Formato y frecuencia de recepci�n de las materias primas:
- Aceite de girasol bruto: Recepci�n diaria en cami�n cisterna. Ser� descargado directamente en el tanque de recepci�n de aceite bruto.
- Sal refinada: Se comprar� en sacos de pl�stico con una capacidad de 10 kg, con unas medidas de 200 x 150 x 75 mm. No necesita condiciones especiales para su conservaci�n, solamente un lugar fresco y seco, por lo que se almacenar� en el almac�n de materias primas. Se recibir� con una frecuencia de una vez cada dos semanas.
- Aditivos liposolubles: Se comprar�n en bidones de pl�stico de 10 litros y se recibir�n una vez por semana.
- Aditivos hidrosolubles: Se comprar�n en bidones de pl�stico de 10 litros, exceptuando el sorbato pot�sico, que se recibir� en sacos de pl�stico de 10 kg. Se recibir�n con una frecuencia de una vez por semana.
El agua desmineralizada se obtendr� de la red general de abastecimiento de agua potable despu�s de que se le haya hecho pasar por las resinas intercambiadoras de iones para eliminar las sales disueltas que pueda contener.
Para el refinado del aceite bruto son necesarios unos reactivos qu�micos cuyas cantidades, frecuencia y forma de aprovisionamiento son las siguientes:
MATERIA
NECESIDAD
H3PO4 disoluci�n al 50 %
0,274 kg/dia
NaOH disoluci�n al 50 %
12,17 kg/dia
Na2CO3 s�lido fino
5,36 kg/dia
- El �cido fosf�rico se recibir� dos veces al a�o en bidones de 50 litros.
- La sosa se obtendr� cada dos meses en contenedores de 1000 litros
- El carbonato s�dico vendr� en sacos de 10 kg cada dos meses.
Hidr�geno:
El consumo de hidr�geno necesario para hidrogenar el aceite de girasol es de 1360 Nm3/dia y ser� transportado en camiones cisterna criog�nicos todos los dias hasta su descarga en el dep�sito de nuestra planta y de ah� ser� aportado al proceso industrial.
Catalizador:
Las necesidades diarias de catalizador de niquel necesario para la hidrogenaci�n del aceite de girasol son de 1,06 kilogramos y su aprovisionamiento ser� semestral en contenedores de 50 kg.
Est� previsto producir 7.500 toneladas de margarina al a�o; equivalente al 15 por ciento de lo que produce la compa��a Unilever en su planta de Leioa (Vizcaya) (51.000 toneladas al a�o).
- PROCESO PRODUCTIVO:
Esquema de la l�nea de proceso:
Proceso de elaboraci�n de margarina
- TECNOLOG�A DE PROCESO:
La tecnolog�a de la elaboraci�n de la margarina incluye las siguientes etapas:
- Recepci�n y almacenado de los ingredientes y aditivos que componen la margarina.
- Pesaje y dosificaci�n de los ingredientes.
- Refinado:
- Desgomado, para la eliminaci�n de sustancias gomosas.
- Neutralizaci�n del aceite.
- Re-refinado.
- Lavado con agua.
- Centrifugaci�n.
- Secado.
- Decoloraci�n, para eliminar los compuestos coloreados presentes en el aceite.
- Desodorizado (retirada de los componentes vol�tiles que provocan mal olor).
- Hidrogenaci�n de los glic�ridos y separaci�n del catalizador de n�quel mediante filtraci�n.
- Fabricaci�n de la margarina:
- Mezclado y homogeneizaci�n del aceite con el agua y los aditivos.
- Enfriamiento-cristalizaci�n.
- Envasado-Empaquetado.
- Almacenado.
Para la fabricaci�n de la margarina podemos elegir entre dos t�cnicas:
- El procedimiento TAMBOUR-COMPLECTOR (semi-continuo): en �l la cristalizaci�n se efect�a sobre unos tambores huecos, id�nticos a los utilizados para la fabricaci�n de jab�n con escamas. Las escamas que caen a la tolva de almacenamiento son amasadas por una serie alterna de rejillas y cuchillos montados sobre un �rbol que gira dentro de un cilindro hueco, efectuando as� un n�mero importante de cizalladuras.
- El procedimiento VOTATOR en el que el conjunto de las operaciones se realizan en una sola etapa a trav�s de un sistema de tubos enfriadores y cristalizadores. Estos tubos est�n constituidos por un cilindro rodeado de un espacio anular en el cual puede circular un l�quido refrigerante; en el interior del cilindro gira un rotor equipado con cuchillos que pueden raspar la superficie interna del tubo enfriado exteriormente, por ejemplo, con amoniaco l�quido. Se tiene pues, durante la circulaci�n del producto, sucesivamente y tambi�n simultaneamente: la formaci�n de la emulsi�n, la cristalizaci�n y la plastificaci�n por amasado.
Nuestra planta utilizar� el sistema VOTATOR por ser un procedimiento continuo y por reunir mayores condiciones de estabilidad para la materia grasa, ya que el ox�geno del aire no entra en contacto directo con ella, al contrario que en el procedimiento TAMBOUR-COMPLECTOR.
- RECEPCION Y ALMACENADO DE LOS INGREDIENTES:
Los ingredientes l�quidos se reciben en camiones cisterna y en bidones; por otro lado los ingredientes s�lidos se reciben en sacos. El periodo de almacenamiento de estos ingredientes es muy corto para que su calidad no se vea alterada.
A la hora de almacenar los ingredientes s�lidos, el factor que m�s hemos de cuidar es la humedad, ya que un exceso podr�a disminuir la calidad de las materias primas provocando aglomeraciones de las part�culas. Estos ingredientes s�lidos se almacenan en los mismos envases en los que llegan a la planta.
- PESAJE Y DOSIFICACION DE LOS INGREDIENTES:
Los ingredientes l�quidos son dosificados desde los dep�sitos mediante bombas de desplazamiento positivo regulando el caudal que desplazan. La dosificaci�n de estos ingredientes l�quidos se hace por volumen, mientras que los ingredientes s�lidos se dosifican por peso.
- REFINADO:
Los aceites no est�n constituidos solamente por glic�ridos, sino que contienen siempre, en porcentajes mas o menos elevados, �cidos grasos en estado libre. Este porcentaje representa el grado de acidez de un aceite. De hecho, cuando se dice que un aceite contiene dos grados de acidez, quiere decir que tiene el 2 por 100 en peso de �cidos grasos libres.
Generalmente la acidez de un aceite se expresa en �cido oleico, dado que este �cido est� siempre presente en todos los aceites y en cantidad, a veces, elevada.
La formaci�n de �cidos grasos libres en un aceite se debe en general a fen�menos de fermentaci�n. Ciertas enzimas, en determinadas condiciones de temperatura, desdoblan los glic�ridos en glicerina y �cidos grasos; mientras la glicerina se descompone, los �cidos grasos libres quedan en soluci�n en el aceite aumentando su grado de acidez.
Dado que una condici�n indispensable para que se produzca el fen�meno enzim�tico es la presencia de agua, uno de los sistemas m�s eficaces para evitar esto es el de eliminar tanto cuanto sea posible el agua que contiene la materia prima, de ah� la necesidad de realizar el almacenamiento de los aceites cuando �stos est�n carentes de agua.
El aumento de acidez ha de evitarse tanto cuanto sea posible porque los �cidos grasos libres son la causa de graves p�rdidas de aceite neutro: primero porque los glic�ridos que se desdoblan dan origen a �cidos grasos que deben ser eliminados en fase de neutralizaci�n; segundo porque durante la fase de neutralizaci�n un cierto porcentaje de aceite neutro se pierde en los productos de neutralizaci�n, sean en pastas jabonosas (soap-stocks), �cidos grasos destilados, insaponificables, etc.
La eliminaci�n de los �cidos grasos libres presentes en el aceite es la fase m�s dif�cil y delicada del proceso de refinaci�n de aceites, ya que en cada fase se pueden producir las p�rdidas m�s altas de aceite neutro y se puede comprometer la calidad final del producto refinado.
La neutralizaci�n del aceite se efect�a saponificando los �cidos grasos libres con una soluci�n de hidr�xido s�dico y separando, por centrifugaci�n los jabones insolubles precipitados en el aceite, y que tienen un peso espec�fico superior al del l�quido en que se encuentran en suspensi�n.
La reacci�n que tiene lugar en esta etapa es la siguiente:
R – COOH + NaOH R – COONa + H2O
Esta es una reacci�n reversible y las condiciones de presi�n y temperatura son las que determinan la direcci�n de la misma. Trabajando a presi�n atmosf�rica y a temperatura media (60-80 �C) la reacci�n es de izquierda a derecha (saponificaci�n).
Trat�ndose, por tanto de una reacci�n f�cilmente reversible, est� fuertemente influenciada por muchos factores, entre los que predominan:
- La pureza del aceite;
- Temperatura;
- Concentraci�n de la soluci�n alcalina;
- Tiempo de saponificaci�n.
En nuestro caso la neutralizaci�n se realizar� de forma continua con ayuda de separadores centr�fugos.
Este apartado de la instalaci�n est� formado por una serie de equipos de dosificaci�n, mezcla y centrifugaci�n, que permiten efectuar de un modo continuo y controlado las siguientes operaciones: A) desgomado; B) neutralizaci�n; C) re-refinaci�n; D) lavado; E) centrifugado; F) decoloraci�n; G) desodorizaci�n.
A) DESGOMADO:
Los muc�lagos (polisac�ridos capaces de absorber grandes cantidades de agua), se encuentran en el aceite vegetal en estado de soluci�n y de emulsi�n estables. Para conseguir su eliminaci�n es necesario insolubilizarlos para poder separarlos por centrifugaci�n. Se produce la floculaci�n a�adiendo agua, �cidos minerales y org�nicos.
La operaci�n de desgomado se efect�a a temperaturas de 65-75 �C. Temperatura m�s alta o m�s baja no es conveniente porque a baja temperatura la viscosidad del aceite es demasiado elevada, mientras que a temperaturas superiores a 75 �C el desgomado ser� incompleto por el aumento de la solubilidad de las gomas. Por esto es por lo que para esta fase conviene disponer de controladores autom�ticos de temperatura, tiempo de contacto, velocidad de mezcla y dosificaci�n.
B) NEUTRALIZADO:
La eliminaci�n de la acidez org�nica, presente en el aceite en estado de soluci�n, se efect�a saponificando los �cidos org�nicos con hidr�xido s�dico. La separaci�n se efect�a f�cilmente porque los jabones resultantes son pr�cticamente insolubles en el aceite neutro en las condiciones en que normalmente se trabaja.
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FIG. 2. Esquema de neutralizaci�n de aceite bruto.
La cantidad de soluci�n de NaOH a emplear viene dada por la f�rmula:
donde:
Q = soluci�n de NaOH en litros/hora;
Q1 = cantidad de aceite a tratar en litros/hora;
P = peso espec�fico del aceite;
A = acidez del aceite en tanto por 100;
M = peso molecular de los �cidos grasos;
N = concentraci�n de la soluci�n de NaOH expresada como «normalidad».
Generalmente la acidez de un aceite se expresa con referencia al peso molecular del �cido oleico (282) en cuanto �ste es el �cido org�nico presente en mayor cantidad en los aceites vegetales de mayor consumo.
Normalmente la cantidad estequiom�trica de soluci�n de NaOH no es suficiente para neutralizar toda la acidez org�nica presente en el aceite porque dicha soluci�n se utiliza para extraer las gomas, sustancias colorantes y saponificaci�n parcial de los glic�ridos. En la pr�ctica se agrega una cantidad mayor que la estequiom�tricamente calculada: esta cantidad viene a ser del 5 al 7 por 100. Por tanto, la f�rmula base ser�:
Como se ha indicado durante la fase de neutralizaci�n se producen p�rdidas que se deben fundamentalmente a:
- Neutralizaci�n de �cidos org�nicos presentes en el aceite;
- Saponificaci�n de glic�ridos neutros;
- P�rdidas de aceite neutro por fen�menos de emulsi�n;
- Saponificaci�n de muc�lagos, sustancias colorantes y otras impurezas.
Por lo que se refiere a la p�rdida (a), �sta no se puede evitar, porque es la finalidad de la neutralizaci�n.
La p�rdida (b) se puede reducir al m�nimo procurando actuar con las siguientes precauciones:
- dosificaci�n muy precisa de la cantidad de soluci�n de NaOH;
- utilizaci�n de las concentraciones m�s id�neas;
- trabajar a temperatura lo m�s baja posible.
Las p�rdidas (c) y (d) se pueden eliminar, o reducir mucho, efectuando la operaci�n de la neutralizaci�n sobre aceites perfectamente desgomados. Las p�rdidas por neutralizaci�n se calculan por:
tanto por 100
en donde:
P = porcentaje de p�rdida;
A = acidez del aceite expresada en tanto por 100;
B = porcentaje de �cidos grasos libres presentes en la pasta jabonosa (soapstock).
Esta f�rmula simplificada presupone que el aceite ha sido neutralizado completamente. Si contuviese peque�os porcentajes de �cidos grasos libres, la f�rmula ser�a:
tanto por 100
donde A1 ser� el porcentaje de �cidos grasos libres presentes en el aceite neutralizado.
En la pr�ctica el mejor m�todo para hallar las p�rdidas de neutralizaci�n es el control de peso del aceite neutro, ya que la f�rmula arriba indicada no tiene en cuenta el aceite neutro saponificado y otros factores.
Hoy es muy utilizada, para determinar las p�rdidas de neutralizaci�n la llamada «p�rdida de Wesson», que no es sino la acidez del aceite, expresada en porcentaje de �cido oleico presente en el aceite, m�s las impurezas (insolubles en �ter de petr�leo) en �l halladas.
P�rdida Wesson = A + I = W %, en donde
A = porcentaje de �cidos grasos expresado como �cido oleico;
I = porcentaje de impurezas.
En base a estos porcentajes se calculan hoy los �ndices de p�rdida de neutralizaci�n. Para cada tipo de aceite tendremos por lo tanto dos valores:
- la acidez, expresada en porcentaje FFA o AGL (Free Fatty Acids o Acidos Grasos Libres);
- la p�rdida Wesson, %.
En general la p�rdida de neutralizaci�n se mantiene normalmente entre los valores siguientes:
- aceites hasta 4 grados (4 por 100 de acidez)
0,8 + 1,2 W %
- aceites con acidez superior:
1,4 * W %
En las plantas de neutralizaci�n continua se utilizan soluciones de NaOH a diversas concentraciones, dependiendo de la acidez y de la calidad de los aceites.
El exceso de soluci�n de NaOH, cuando est� bien regulada, favorece la rotura de la emulsi�n entre el jab�n y el aceite neutro con el consiguiente aumento de �cidos libres presentes en la pasta jabonosa. Un exceso demasiado fuerte puede, sin embargo, causar la saponificaci�n de los glic�ridos, especialmente si se usan soluciones alcalinas concentradas.
En la dosificaci�n de las soluciones alcalinas se deben seguir los siguientes criterios:
- incorporar un buen exceso de soluci�n alcalina cuando se trabaja con soluciones de baja concentraci�n;
- limitar el exceso de soluci�n alcalina cuando se utiliza soluciones de alta concentraci�n.
Tambi�n la temperatura tiene una gran importancia en la neutralizaci�n para conseguir un buen rendimiento. Normalmente esta temperatura se mantiene entre 65 y 85 �C.
La figura 3 muestra el esquema de trabajo correspondiente a la neutralizaci�n continua. Los equipos utilizados en una neutralizaci�n continua son:
- calentador, con regulaci�n de temperatura;
- mezclador, con agitador de velocidad variable;
-
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separador centr�fugo.
FIG. 3. Esquema de neutralizaci�n de aceite desgomado.
C) RE-REFINACI�N DE ACEITES NEUTRALIZADOS:
El aceite proveniente de la secci�n de neutralizaci�n puede contener todav�a peque�as cantidades de �cidos grasos libres e impurezas varias (fosf�tidos, muc�lagos… etc.), que pueden ser eliminadas tratando este aceite con una soluci�n diluida de hidr�xido s�dico o carbonato s�dico.
La experiencia ha demostrado que este procedimiento de re-refinaci�n es muy �til en los casos en que se trabaja aceites ricos en muc�lagos y fosf�tidos, y por tanto, sujetos a fen�menos de reversi�n, es decir, oxidaciones que se verifican en estos aceites despu�s de la refinaci�n, con graves consecuencias para su conservaci�n
La finalidad de la re-refinaci�n es la de eliminar de los aceites neutralizados las �ltimas trazas de �cidos grasos, fosf�tidos… etc. Si esta operaci�n se realiza convenientemente, se consiguen importantes ventajas, como son:
- mejor conservaci�n de los aceites refinados;
- mayor facilidad de decoloraci�n de los aceites neutros;
- mayor facilidad de desodorizaci�n.
Los esquemas de trabajo son iguales a los correspondientes a la neutralizaci�n (v�ase la figura 3), con la diferencia que en lugar de utilizar soluciones de hidr�xido s�dico de media o alta concentraci�n, se usan soluciones diluidas de hidr�xido s�dico y carbonato s�dico. Este �ltimo tiene la funci�n de precipitar los compuestos de magnesio y calcio con la consiguiente rotura de las emulsiones.
Normalmente, la cantidad de soluci�n alcalina que se utiliza en la operaci�n de re-refinaci�n es del 2-3 por 100, efectu�ndose a temperatura de 80-90 �C.
D) LAVADO DE ACEITES NEUTRALIZADOS:
Para obtener aceites libres de jabones y fosf�tidos residuales despu�s de las operaciones de desgomado, neutralizaci�n y re-refinaci�n, se debe proceder a un en�rgico lavado del aceite con agua caliente ya que los jabones son siempre parcialmente solubles en el aceite neutro. Tales residuos incrementar�an la cantidad de tierra de blanqueo necesaria para el siguiente paso.
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FIG. 4. Esquema de lavado continuo de aceites neutros.
E) CENTRIFUGADO:
Aqu� conseguimos separar las sustancias que han quedado insolubilizadas en el aceite debido a cada una de las etapas anteriores.
Para aumentar la velocidad de este proceso, utilizamos separadores centr�fugos capaces de aumentar varias veces la aceleraci�n de la gravedad. En las fases anteriores donde aparece una separaci�n se usa el centrifugado.
F) DECOLORACI�N:
El principal objetivo de la decoloraci�n o blanqueo es eliminar las sustancias coloreadas haciendo pasar el aceite por tierras de diatomeas adsorbentes. Estos compuestos coloreados suelen ser compuestos que contienen ox�geno.
En t�rminos operativos, el objetivo de eliminar los compuestos de ox�geno se alcanza mediante el ajuste de las pr�cticas de blanqueo para lograr un «grado cero de per�xido» en el aceite que sale de la prensa de blanqueo. El aceite blanqueado deber� protegerse de la oxidaci�n subsecuente y deber� estar totalmente libre de cualquier tierra residual de blanqueo. La destrucci�n de los compuestos que contienen per�xido y ox�geno depende de la acci�n de los �cidos que se han agregado al aceite lavado con agua o que est�n presentes en la tierra �cida, o ambas cosas.
Una excepci�n al objetivo primario anterior ocurre cuando existe un problema con la clorofila o sus derivados. Ello genera un aceite verde con una estabilidad menor. El objetivo principal entonces var�a a fin de eliminar esto �ltimo. Esto se lleva a cabo f�cilmente mediante el incremento de la cantidad de tierra �cida, hasta llegar al grado de eliminar satisfactoriamente el color verde.
Mientras que la eliminaci�n del color verde es relativamente f�cil, su detecci�n no lo es. La dificultad estriba en que los colores rojo y amarillo normales que est�n presentes en los aceites vegetales cubren el color verde, en especial cuando �ste se encuentra presente a niveles bajos (2-3 ppm).
Cuando se ha eliminado los colores amarillo y rojo, mediante el proceso de refinado, el color verde se hace evidente, casi siempre m�s tarde, durante el proceso de desodorizado. Una vez detectado, la mejor opci�n es escanear peri�dicamente con un espectrofot�metro el aceite crudo que entra o el aceite crudo desgomado.
Si se hace del modo adecuado, el paso del blanqueo producir� un aceite con un m�nimo de productos de oxidaci�n y pr�cticamente libre de jabones y fosf�tidos residuales.
F.1) SECADO DE LOS ACEITES ANTES DE LA DECOLORACI�N:
Los aceites antes de someterse al proceso de decoloraci�n deben estar libres de humedad, ya que el agua es enemiga de las sustancias decolorantes. Bastan peque��simas cantidades de agua en una sustancia grasa para reducir sensiblemente la acci�n decolorante de las tierras. La deshidrataci�n de un aceite es una operaci�n necesaria antes de efectuar la decoloraci�n. Esta operaci�n se realiza calentando la sustancia grasa a 70-80 �C y produciendo vac�o (50-70 mm Hg). En estas condiciones el agua se evapora y se condensa separadamente.
F.2) TIERRAS DECOLORANTES:
Son arcillas especiales activadas con procedimientos f�sicos y qu�micos, como:
- disgregaci�n en agua;
- lavado con soluciones de �cido sulf�rico;
- filtraci�n;
- secado;
- molienda.
El poder decolorante de estas tierras depende esencialmente de la calidad de la materia prima. Normalmente el an�lisis qu�mico de estas tierras proporciona escasa informaci�n sobre el poder decolorante que tendr�n las tierras despu�s de los tratamientos indicados; parece que un factor determinante es la forma microcristalina de las arcillas y las impurezas que contienen.
Las causas del poder adsorbente de estas tierras activadas no son bien conocidas; la tensi�n superficial, aumentada por la gran superficie que ofrecen, cumple un papel importante en la adsorci�n de los grupos crom�foros presentes en los aceites y grasas. De hecho, el tratamiento con soluci�n acuosa de �cido sulf�rico de las tierras no tiene otra funci�n que la de vaciar los capilares de �stas de sustancias extra�as, dejando una masa altamente porosa.
Este mecanismo qu�mico-f�sico de la adsorci�n de las sustancias colorantes, debido a no haber encontrado una explicaci�n clara, hace dif�cil el problema de la producci�n de las tierras. Hay algunas canteras de estas especiales arcillas que proporcionan tierra con diferente efecto decolorante, a�n trat�ndose del mismo fil�n.
Normalmente las f�bricas de tierras decolorantes usan mezclas de arcillas especiales para obtener productos de caracter�sticas bastante constantes.
Se ha dicho anteriormente que las tierras se someten a un tratamiento con �cidos minerales, y por tanto son siempre �cidas, y esto explica por qu� se verifica un aumento de la acidez en los aceites y grasas despu�s del tratamiento con estas sustancias. La acidez de estas tierras var�a con el tipo: normalmente el aumento de acidez que se origina en un aceite despu�s de la decoloraci�n con tierras activadas es del orden del 0,1 por 100 y no se limita al aumento de acidez, sino que afecta a otras caracter�sticas (polimerizaci�n, oxidaci�n, etc.).
F.3) FACTORES INFLUYENTES EN LA DECOLORACI�N:
F.3.1) TEMPERATURA:
La temperatura tiene una notable influencia en la decoloraci�n del aceite cuando est� en contacto con una tierra decolorante. A bajas temperaturas el poder decolorante es muy limitado, al ir subiendo la temperatura va aumentando hasta llegar a un m�ximo, a partir del cual, el poder decolorante va disminuyendo al aumentar la temperatura.
Hay que precisar que no todos los aceites se comportan de la misma manera y se puede afirmar que cada sustancia grasa tiene su �ptimo de temperatura a los efectos del proceso de decoloraci�n. Por esta raz�n, en las plantas de refinaci�n se realizan pruebas preliminares para encontrar dicho �ptimo de temperatura.
F.3.2) TIEMPO:
Tambi�n el tiempo de contacto sustancia grasa-tierra decolorante tiene su importancia a efectos de poder adsorbente de una tierra.
En este caso tambi�n existe un m�ximo para la acci�n decolorante correspondiente a un tiempo de contacto y a medida que este tiempo va aumentando, el rendimiento va disminuyendo lentamente.
F.3.3) PRESI�N ABSOLUTA:
Al hablar de los productos decolorantes (tierras y carbones), se ha afirmado que el poder decolorante era debido, en su mayor parte, a la influencia que ten�an estas sustancias en la tensi�n superficial por efecto de la gran superficie que ofrecen a las sustancias con las que est�n en contacto.
Esta gran superficie se debe a la formaci�n de innumerables capilares, que en un ambiente atmosf�rico estar�n saturados de aire. De esta consideraci�n aparece claro el por qu� de la necesidad de desairear estos productos para que puedan ejercer una acci�n �ptima. En la industria, el sistema m�s simple para desairear una sustancia decolorante es el de bajar la presi�n absoluta en los equipos de decoloraci�n a valores pr�ximos a los 50-70 mm Hg con el fin de eliminar todo el aire presente.
G) DESODORIZACI�N:
Aqu� se destila por arrastre de vapor y a vac�o, los compuestos vol�tiles y sustancias causantes del mal olor y del mal sabor. Estos compuestos pueden clasificarse en tres grupos:
- Hidratos de carbono no saturados (ejemplo: escualeno).
- �cidos grasos de bajo peso molecular.
- Aldeh�dos y cetonas.
En conjunto, estas sustancias se encuentran en cantidades muy peque�as en los aceites, del orden de 0,001-0,01 por 100, pero bastan estas peque�as cantidades para originar productos no comestibles.
Entre los �cidos grasos de bajo peso molecular dominan los �cidos grasos but�rico y caproico. Estos �cidos est�n, en general, ya presentes en los aceites crudos, mientras el grupo de los aldeh�dos y cetonas se forman durante los procesos de la refinaci�n.
Todas estas sustancias son sustancias inestables y casi siempre de bajo punto de ebullici�n. Los resultados de la investigaci�n se refieren siempre a las condiciones fisico-qu�micas en las cuales se opera (temperatura, presi�n, tiempo) y, por tanto, los productos individualizados no son siempre los originarios. Todo esto se confirma en los cambios de sabores y olores que una sustancia grasa sufre durante las varias fases de la refinaci�n.
Entre las caracter�sticas f�sicas comunes de todas estas sustancias est�n la gran diferencia de volatilidad entre ellas y los glic�ridos. En esta propiedad se basa el proceso industrial de la desodorizaci�n.
La eliminaci�n de las sustancias malolientes de una grasa se realiza por el procedimiento se la destilaci�n y, por tanto estar� influenciada por factores como la temperatura, presi�n y tiempo.
Para una mayor informaci�n, en la tabla 1 se recogen las temperaturas de ebullici�n de los �cidos palm�tico, este�rico y oleico a diferentes presiones absolutas. De esta tabla se deduce que la temperatura de ebullici�n de los tres �cidos baja notablemente al disminuir la presi�n absoluta, y por tanto, si queremos destilar estos �cidos a la temperatura m�s baja posible debemos operar con presiones absolutas muy bajas.
Temperaturas de ebullici�n de los �cidos grasos en funci�n de la presi�n.
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Tabla 1
Otro aspecto del proceso de destilaci�n es precisamente el poder rebajar todav�a m�s esta temperatura de ebullici�n inyectando en la masa de destilaci�n un componente gaseoso inerte, como es el vapor de agua.
Si tomamos Los �cidos grasos y los calentamos hasta una temperatura pr�xima a su temperatura de ebullici�n no se produce destilaci�n, pero si inyectamos en la masa de aceite el vapor de agua observamos una r�pida destilaci�n. El vapor de agua no ha hecho otra cosa que modificar la presi�n relativa de los �cidos grasos y consecuentemente rebajar su punto de ebullici�n.
Seguidamente se resumen las reglas que seg�n Bailey conducen el proceso.
La cantidad de vapor a inyectar requerida para la desodorizaci�n es:
- Directamente proporcional a la cantidad de aceite a tratar.
- Directamente proporcional a la presi�n absoluta en el equipo de desodorizaci�n;
- Directamente proporcional al logaritmo de la raz�n entre las concentraciones inicial y final de las sustancias odor�feras a eliminar.
- Inversamente proporcional a la tensi�n del vapor de las sustancias odor�feras a una determinada temperatura y velocidad de vaporizaci�n.
Estas reglas nos indican inmediatamente cu�les son las mejores condiciones de trabajo en un aparato de destilaci�n y consecuentemente de desodorizaci�n.
- Temperatura, lo m�s alta posible.
- Presi�n absoluta, lo m�s baja posible.
- Cantidad controlada de vapor inyectado.
Hasta ahora hemos hablado de destilaci�n de �cidos grasos y no de sustancias malolientes. Veremos ahora cuales son los l�mites de los par�metros A-B-C en el caso de la desodorizaci�n de sustancias grasas.
A. Temperatura de desodorizaci�n:
La temperatura no se puede elevar demasiado porque de otro modo se corre el peligro de destilar, junto con las sustancias malolientes, parte de los glic�ridos y se pueden originar procesos de polimerizaci�n.
B. Presi�n absoluta en los equipos de desodorizaci�n:
El l�mite est� dado exclusivamente por el tipo de equipo utilizado. Cuanto m�s baja sea la presi�n, m�s baja podr� ser la temperatura de desodorizaci�n.
C. Cantidad de vapor inyectado:
La cantidad te�rica deber�a ser un volumen de vapor de agua igual al volumen de los vapores de las sustancias odor�feras a evaporar. En la pr�ctica, la cantidad de vapor inyectado para el stripping es superior, pudiendo llegar a valores de 4 a 1 o m�s, seg�n el tipo de equipo. En las modernas instalaciones de desodorizaci�n continua, que trabajan con presiones absolutas bajas, 1 Torr, el l�mite de la cantidad de vapor inyectado viene dado por la posibilidad de mantener el r�gimen de presi�n, ya que 1 kg de vapor de agua a 1 Torr ocupa un volumen de 1680 m3.
El sistema de inyecci�n de vapor en la masa de sustancia grasa a desodorizar tiene una importancia evidente.
En los equipos de desodorizaci�n nos encontramos en las siguientes condiciones: hay una fase l�quida, que hay que llevar a una temperatura y volumen pr�cticamente constante y que debe ser puesta en contacto con un vapor que ocupa un volumen muy grande en relaci�n con la fase l�quida. Para obtener un contacto lo m�s intimo posible entre los dos componentes, el vapor debe distribuirse en el l�quido lo m�s uniformemente posible y reciclar lo m�s r�pidamente posible las part�culas del l�quido que est�n en contacto con �l. En base a estos principios se han realizado un gran n�mero de equipos utilizados para la desodorizaci�n.
Antes de describir estos equipos es �til volver sobre los par�metros principales que tienen influencia sobre el proceso y que son:
- Temperatura y presi�n de desodorizaci�n;
- Tiempo de desodorizaci�n;
- Cantidad y sistema de inyecci�n de vapor;
- Materiales empleados para la construcci�n del desodorizador;
I. TEMPERATURA Y PRESI�N DE DESODORIZACI�N:
El aumento de la temperatura, acompa�ado de una disminuci�n de la presi�n, facilita el proceso de destilaci�n. En el caso espec�fico de la desodorizaci�n de aceites y grasas puede reducirse al m�nimo posible, pero el incremento de la temperatura est� limitado, ya que se pueden producir los siguientes fen�menos:
- Destilaci�n de una parte de los glic�ridos;
- Fen�menos de polimerizaci�n;
- Hidr�lisis parcial de los glic�ridos;
Los peligros de hidr�lisis son m�s graves en los equipos de funcionamiento discontinuo, donde la presi�n absoluta es relativamente alta y donde la permanencia de la sustancia grasa es de varias horas. En general, la temperatura y presi�n de desodorizaci�n para el aceite de girasol en los sistemas continuos se mantienen dentro de los l�mites de 4-6 Torr y 215 �C.
Si se trabaja en estas condiciones, las p�rdidas en desodorizaci�n raramente superan el 0,2 por 100.
La utilizaci�n de baja presi�n protege el aceite caliente de oxidaciones atmosf�ricas, evita la hidr�lisis del aceite por el vapor y reduce el consumo de vapor.
II. TIEMPO DE DESODORIZACI�N:
Tambi�n el factor tiempo tiene una gran importancia sobre el proceso de desodorizaci�n. Cuanto menor sea el tiempo de permanencia del aceite en el desodorizador mejor ser� su calidad final. Aunque este tiempo debe ser suficiente para la extracci�n total de los productos malolientes es, no obstante, necesario que la operaci�n se realice lo m�s r�pidamente posible.
Ya se ha indicado la influencia que tienen la temperatura, presi�n y cantidad de vapor de agua que se inyecta, sobre el tiempo de permanencia en el desodorizador. La experiencia ha demostrado que la desodorizaci�n continua debe, sin duda alguna, preferirse a la discontinua, ya que en las instalaciones continuas es posible reducir notablemente el tiempo de desodorizaci�n.
Un tiempo de desodorizaci�n prolongado presenta los siguientes inconvenientes:
- Fen�menos de polimerizaci�n;
- Sabor a «cocido» en los aceites;
- Deterioro del color del aceite refinado;
Normalmente en las instalaciones discontinuas, los tiempos de desodorizaci�n van de un m�nimo de cinco horas a un m�ximo de doce horas, mientras que en las continuas este tiempo es de dos a tres horas.
III. CANTIDAD DE VAPOR REQUERIDO Y SISTEMA DE INYECCI�N:
Como se ha visto, la cantidad y distribuci�n del vapor de agua en la masa de sustancia grasa sometida a desodorizaci�n deben ser estudiadas lo mejor posible dado que de esto depende, en gran parte, la acci�n desodorante.
En la tabla 2 se recogen algunos datos referentes a la desodorizaci�n de aceite de soja neutralizado y decolorado, efectuada variando las relaciones entre cantidades de vapor inyectado y de aceite, y trabajando en las mismas condiciones de temperatura y presi�n en un equipo discontinuo con una capacidad de carga de 5 toneladas.
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Tabla 2.
Como puede observarse en la tabla, las mejores condiciones de desodorizaci�n se consiguieron inyectando 125 kg/h de vapor. Cantidades superiores no aportaban ninguna ventaja.
Por lo que se refiere a la distribuci�n de vapor en la masa del aceite en fase de desodorizaci�n, la figura 5 presenta algunas soluciones utilizadas en equipos de carga discontinua.
A B
FIG: 5. Sistemas de distribuci�n directo: A) Distribuci�n en estrella. B) Distribuci�n en anillo.
La experiencia ha demostrado que la inyecci�n de vapor no debe efectuarse en una capa de aceite demasiado profunda, ya que cuanto m�s profunda es la capa m�s alta ser� la presi�n absoluta y, en consecuencia, menor el volumen de vapor.
Experiencias realizadas en este sentido han demostrado que el vapor en el punto m�s bajo de una masa de aceite de 2 metros de altura, mantenida a una presi�n absoluta de 10 Torr, en el aparato, alcanza una presi�n de 150 Torr, y en estas condiciones de presi�n la acci�n desodorante era pr�cticamente nula. Para llegar a presiones de vapor de 20 Torr era necesario inyectar el vapor a un profundidad de 200 mm.
Todo ello demuestra que la acci�n desodorante se produce, pr�cticamente, en la superficie del aceite. Por consiguiente, los desodorizadores deber�n tener capas de aceite lo m�s bajas posible, (200-250 mm), como sucede en las columnas de desodorizaci�n continua.
IV. MATERIALES UTILIZADOS EN LOS APARATOS DE DESODORIZACI�N:
Se ha demostrado que la utilizaci�n de acero al carbono en los desodorizadores no es conveniente, ya que debido a las altas temperaturas con que trabajan actualmente estos equipos se originan peque�as cantidades de jabones met�licos que hacen que los aceites refinados no est�n perfectamente desodorizados y que sean inestables con el tiempo.
Los materiales m�s id�neos para la construcci�n de estos equipos son los aceros inoxidables AISI 304 y 316. Se puede afirmar que hoy en d�a no se utilizan desodorizadores en acero al carbono si se quiere obtener un buen aceite refinado.
- HIDROGENACI�N:
La hidrogenaci�n de las grasas y aceites comestibles se ha realizado en gran escala desde principios de siglo. El proceso se lleva a cabo en un sistema trif�sico (gas hidr�geno, aceite l�quido y catalizador s�lido), a temperaturas que var�an desde unos 120 �C hasta unos 220 �C como m�ximo en las etapas finales de reacci�n.
El catalizador consiste en peque�os cristales de n�quel soportados por un �xido inorg�nico, normalmente s�lice o al�mina. Tras la reacci�n, se filtra el catalizador y se eliminan todas las trazas de n�quel residual, hasta conseguir un nivel de 0,1 mg/kg o inferior.
El proceso de hidrogenaci�n se inicia cargando el reactor de aceite y de catalizador, a continuaci�n se genera una atm�sfera inerte dentro del reactor por razones de seguridad y posteriormente se alimenta el hidr�geno de manera continua, facilitando que el reactor opere a presi�n constante, normalmente entre 1 y 10 atm (14,7 y 147 psi).
La circulaci�n del hidr�geno en el interior del reactor se genera empleando agitadores de flujo axial y radial o mediante un agitador hueco que succiona gas de la parte superior del tanque y lo expulsan en la zona de l�quido, operando en forma centr�fuga; incluso algunas plantas emplean sistemas externos de circulaci�n para el gas. Los tiempos de reacci�n est�n comprendidos entre 1 y 4 horas.
Para los aceites comestibles la temperatura se mantiene, aproximadamente, en 180 �C, siendo el consumo de hidr�geno por unidad de I.Y. de:
(883,3 L STP H2)/(100 kg aceite)
La solubilidad del hidr�geno depende de la temperatura y de la presi�n, pero solo ligeramente de la naturaleza de los aceites que se someten a proceso.
S = (0,04704 + 0,000294*T)*P, (L STP)/(kg aceite)
Donde T se expresa en �C y P en atm.
La evoluci�n del calor va de 0,94 a 1,10 Kcal/(kg de aceite)(unidad disminuida de IY).
Para seguir la evoluci�n de la reacci�n se hacen medidas del �ndice refracci�n, porque est� directamente relacionado con el �ndice de yodo del aceite.
La hidrogenaci�n consiste en una serie de reacciones consecutivas con una cin�tica de reacci�n de pseudo primer orden:
K1
K2
K3
18:3
18:2
18:1
18:0
Linol�nico
Linoleico
Oleico
Este�rico
donde K3, K2 y K1 son las constantes de velocidad de reacci�n de los �cidos linol�nico, linoleico y oleico respectivamente.
K1 = 0,367.
K2 = 0,159.
K3 = 0,013.
En la Figura 6 se han representado los porcentajes de estos �cidos grasos, presentes en el aceite de girasol, en funci�n del tiempo.
El �cido linol�nico no se ha representado porque en el aceite de girasol entra a formar parte a nivel de trazas y su influencia en la hidrogenaci�n va a ser inapreciable.
�cidos grasos %
Tiempo, minutos.
FIG: 6. Hidrogenaci�n de los �cidos grasos del aceite.
En casi todas las hidrogenaciones, el �cido linol�nico se transforma en compuestos menos saturados. Dependiendo de las condiciones de reacci�n, puede cambiar considerablemente el llamado Cociente de Selectividad (K2/K1) (SR); as�, con catalizadores de n�quel, var�a de aproximadamente 10 a bajas temperaturas a 50 � 100 a altas temperaturas. Un cociente de selectividad elevado supone que se forma relativamente poco �cido saturado, y que los �cidos grasos monoinsaturados son el principal producto de reacci�n.
Aparte de la reducci�n de la insaturaci�n, durante la hidrogenaci�n tambi�n se da una isomerizaci�n de los dobles enlaces: isomerizaci�n geom�trica (cis-trans), y de posici�n. Los mecanismos de hidrogenaci�n y de isomerizaci�n se relacionan estrechamente (Koritala y Dutton, 1973; Rozendaal, 1976).
Inicialmente se forma un intermedio mediohidrogenado, en el que la mol�cula adsorbida a la superficie del catalizador con un enlace sencillo puede rotar libremente. La adici�n de un segundo �tomo de hidr�geno saturar�a el enlace, mientras que la sustracci�n de un �tomo de hidr�geno del estado intermedio mediohidrogenado de la superficie del n�quel produce o bien la mol�cula original o bien un is�mero de posici�n o geom�trico. La hidrogenaci�n de los �cidos grasos polienoicos se produce, al menos parcialmente, a trav�s de is�meros conjugados (por ejemplo, c9, t11 o t10, c12), que son muy reactivos y por tanto se convierten r�pidamente en �cidos monoenoicos en cis o en trans sin acumularse.
De la cantidad total de �cidos grasos en trans presentes en los aceites de grasas hidrogenados, la mayor parte son, con mucha diferencia, los monoenos en trans. Dada la importancia del papel de la hidrogenaci�n en la producci�n de grasas pl�sticas, los �cidos grasos en trans se pueden encontrar en importantes cantidades en muchos productos. La cantidad de dienos cis, trans y trans, cis es mucho menor, y el nivel de dienos trans, trans raramente supera el 1 por ciento (Gottenbos, 1983).
El progreso de la reacci�n suele seguirse determinando los cambios experimentados en el �ndice de refracci�n.
La etapa de hidrogenaci�n tiene dos objetivos b�sicos, que son:
- La conversi�n de los aceites l�quidos en grasas semis�lidas o pl�sticas.
- Aumentar la estabilidad del aceite frente a la oxidaci�n.
En cuanto se haya alcanzado el grado de hidrogenaci�n deseado (es decir, cuando el aceite llegue a un �ndice de yodo comprendido entre 72 y 78) se extrae el catalizador de n�quel por filtraci�n mediante filtros especiales provistos de placas calentadas, esto es as� porque la temperatura de fusi�n del producto hidrogenado es siempre m�s alta que la temperatura ambiente.
Para esta operaci�n son aconsejables los filtros prensa mantenidos en c�mara caliente. Estos mismos filtros son adecuados para la filtraci�n de grasas y �cidos grasos de alto punto de fusi�n.
4.5.4.1. FACTORES QUE AFECTAN A LA HIDROGENACI�N:
FIG 7. Efecto de la presi�n sobre los �cidos grasos trans insaturados
En la figura 8 se puede observar como var�a el �ndice de yodo con el tiempo, a medida que se va aumentando la cantidad de catalizador y/o la velocidad de agitaci�n.
FIG 8: Velocidad de saturaci�n en funci�n de la agitaci�n y la concentraci�n de catalizador
FIG 9: Variaci�n del SR en funci�n de la temperatura, Presi�n y cantidad de catalizador.
FIG 11: Variaci�n del SR en funci�n de la Temperatura y la Presi�n.
4.5.4.2. SELECTIVIDAD:
Durante la hidrogenaci�n, no solo se saturan algunos dobles enlaces, sino que tambi�n pueden redistribuirse y/o transformarse de su configuraci�n cis habitual a la trans. Los is�meros producidos suelen denominarse iso�cidos.
El esquema simplificado de las posibles reacciones que puede sufrir el �cido linol�nico durante la hidrogenaci�n puede ser el siguiente:
Isolinoleico Isooleico
Linol�nico Estearico Linoleico Oleico
En la hidrogenaci�n de las grasas y aceites naturales, la situaci�n se complica a�n m�s, dado que ya son una mezcla extremadamente compleja.
Por «selectividad», se entiende la mayor velocidad relativa de hidrogenaci�n de los �cidos que m�s dobles enlaces contienen. Si se expresa en t�rminos de cociente (cociente de selectividad), se logra una medida de la selectividad en t�rminos m�s absolutos.
El t�rmino «cociente de selectividad» (SR) definido por Albright , es el cociente (velocidad de hidrogenaci�n del �cido linoleico a �cido oleico)/(velocidad de hidrogenaci�n del �cido oleico a �cido estearico).
| Efectos de los par�metros del proceso en la selectividad y velocidad de hidrogenaci�n. | |||
| Par�metros del proceso | SR | �cidos trans | Velocidad |
| Temperatura elevada | Alto | Abundantes | Alta |
| Presi�n elevada | Bajo | Escasos | Alta |
| Concentraci�n alta del catalizador | Alto | Abundantes | Alta |
| Agitaci�n intensa | Bajo | Escasos | Alta |
Fuente: «Qu�mica de los alimentos» Ed. Alhambra.
4.5.4.3. MECANISMO:
Se cree que el mecanismo implicado en la hidrogenaci�n de los aceites consiste en la reacci�n entre el aceite l�quido insaturado y el hidr�geno at�mico adsorbido al catalizador met�lico. Primero, se forma un complejo carbono-metal a ambos extremos del enlace olef�nico (complejo a).
Este complejo intermedio puede reaccionar con un �tomo de hidr�geno adsorbido al catalizador, para formar un estado inestable semihidrogenado (b) o (c) en el que la olefina se halla unida al catalizador por un �nico enlace y tiene, por tanto, libertad de rotaci�n.
El compuesto semihidrogenado puede reaccionar ahora con otro �tomo de hidr�geno y disociarse del catalizador, para dar el producto saturado (d) o perder un �tomo, cedi�ndolo al catalizador de n�quel para reconstruir el doble enlace.
El doble enlace neoformado puede serlo en la misma posici�n que ten�a antes de la hidrogenaci�n o dar lugar a un is�mero posicional y/o geom�trico del doble enlace original (e) y (f).
En general, hay datos que indican que el factor que determina la selectividad y la formaci�n de is�meros es la concentraci�n de hidr�geno adsorbido. Si el catalizador est� saturado de hidr�geno, la mayor parte de los puntos activos contienen �tomos de hidr�geno, por lo que es mayor la probabilidad de que se sit�en dos �tomos en la posici�n apropiada para reaccionar con cualquier doble enlace que se aproxime. En tal circunstancia, la selectividad ser� baja, ya que tender�n a saturarse todos los dobles enlaces que se acerquen a los dos �tomos de hidr�geno.
Por el contrario, si son pocos los �tomos de hidr�geno adsorbidos por el catalizador, es m�s probable que s�lo reaccione un �tomo de hidr�geno con los dobles enlaces, produciendo la secuencia de semihidrogenaci�n-deshidrogenaci�n, con lo que ser� mayor la probabilidad de formaci�n de is�meros.
As� pues, los par�metros del proceso de hidrogenaci�n (presi�n de hidr�geno, intensidad de la agitaci�n, temperatura, tipo y concentraci�n del catalizador) influyen en la selectividad por su efecto en la fracci�n de centros activos del catalizador unidos al hidr�geno. El incremento de temperatura, por ejemplo, produce una aceleraci�n de la reacci�n y, al retirar m�s deprisa hidr�geno del catalizador, incrementa la selectividad.
La capacidad de modificar el cociente de selectividad alterando las condiciones en que el proceso se efect�a permite controlar las propiedades del producto final. Por ejemplo, aumentando la selectividad de la hidrogenaci�n, se reducir� el contenido en �cido linoleico, aumentar� la estabilidad y disminuir� la formaci�n de compuestos totalmente saturados, evit�ndose as� una dureza excesiva. Por otro lado, cuanto m�s selectiva sea la hidrogenaci�n, mayor ser� la formaci�n de is�meros trans, preocupantes desde el punto de vista de la nutrici�n.
Para ver el siguiente gr�fico seleccionar la opci�n «Descargar» del men� superior
Esquema de la reacci�n de semihidrogenaci�n-hidrogenaci�n. El asterisco indica la uni�n con el metal.
4.5.4.4. HIDR�GENO:
El Hidr�geno es un gas incoloro, inodoro e ins�pido. Es combustible y altamente inflamable. No es t�xico pero, pero puede producir asfixia por desplazamiento del aire (clasificado como asfixiante simple E en el TLV).
El Hidr�geno es un gas fuertemente reductor y debe evitarse su contacto con materias oxidantes.
Su expansi�n a temperatura ambiente produce el calentamiento del gas, al contrario que en los dem�s gases.
Su llama es de color azul muy p�lido y pr�cticamente invisible.
Las principales fuentes de obtenci�n industrial son:
- Electr�lisis.
- Reformado de Hidrocarburos.
El Hidr�geno se suministra en estado gaseoso a 200 atm. de presi�n en botellas, bloques de botellas y en plataformas de hasta 4500 Nm3 de capacidad.
Caracter�sticas t�cnicas:
F�rmula qu�mica : …………………………….. H2. Peso molecular : ………………………………. 2,016. Temperatura ebullici�n (1,013 bar) : …….. -252,76 �C. Temperatura cr�tica : …………………………. -239,86 �C. Presi�n cr�tica : ………………………………… 13,1 bar. Densidad gas (20 �C, 1 atm) : …………….. 0,0838 g/l. Densidad l�quido (-252,8 �C) : …………….. 0,0708 kg/l. Peso espec�fico (aire=1) : …………………… 0,0695. Autoignici�n en aire : ………………………… 571,2 �C. Solubilidad en agua (1,013 bar, 20�C) : …. 0,00018. Calor latente de vaporizaci�n : …………….. 216 cal/g. Rango Inflamabilidad en O2 : ………………. 4,0-94,0 %. Rango Inflamabilidad en aire : …………….. 4,0-74,5 %.
4.5.4.5. PLANTAS DE HIDROGENACI�N:
Como en todas las plantas catal�ticas, el mayor inconveniente en el funcionamiento de la planta es el envenenamiento del catalizador, que se debe evitar en cuanto sea posible, especialmente en las plantas de hidrogenaci�n de grasas y �cidos grasos, en donde el catalizador es a base de n�quel, que es bastante costoso.
El envenenamiento y recuperaci�n son factores esenciales para la economia del proceso. Por esta raz�n una planta de hidrogenaci�n dispondr� de las siguientes secciones.
- Dosificaci�n del catalizador;
- Hidrogenaci�n;
- Recuperaci�n y reciclado del catalizador;
En el caso espec�fico de la hidrogenaci�n de aceites y grasas, las sustancias que pueden envenenar el catalizador son:
- Jabones, fosf�tidos y muc�lagos;
- Pigmentos;
- Humedad;
Estas impurezas se pueden eliminar casi totalmente sometiendo las sustancias grasas a un pretratamiento a vac�o con tierras decolorantes o diatomeas como hemos visto anteriormente.
Los equipos de hidrogenaci�n deben responder a las siguientes exigencias:
- Seguridad de ejercicio;
- Control de la temperatura y presi�n de ejercicio;
- Asegurar el contacto m�s intimo posible entre el hidr�geno y la grasa;
- Hermeticidad absoluta;
1. Seguridad de ejercicio:
El hidr�geno es un gas altamente inflamable que forma mezclas explosivas con el ox�geno o el aire como lo demuestran los l�mites de explosi�n del hidr�geno-aire que, en porcentaje en volumen es 4,0 – 74,5. Para evitar esta situaci�n de peligro, es necesario eliminar del equipo de hidrogenaci�n el aire que pueda contener. Industrialmente se recurre a efectuar el vac�o en el equipo antes de introducir el hidr�geno.
2. Control de la presi�n y temperatura:
Normalmente la hidrogenaci�n se efect�a entre unos l�mites de temperatura de 100-250 �C y, por tanto, el equipo debe disponer de los sistemas de calentamiento y enfriamiento adecuados. La reacci�n de hidrogenaci�n es exot�rmica, desprendiendo calor; por lo tanto, una vez iniciado el proceso debe controlarse la temperatura. Generalmente el sistema de calentamiento-enfriamiento consiste en serpentines por los que puede pasar vapor o agua fr�a indistintamente.
Solamente en el caso de no disponer de vapor a alta presi�n (30-40 kg/cm2) se instalan dos sistemas independientes, uno para el calentamiento y otro para la refrigeraci�n. En nuestra instalaci�n la regulaci�n de la temperatura es autom�tica.
Dado que tambi�n la presi�n cumple un papel importante en el proceso de hidrogenaci�n, �ste debe ser f�cilmente regulable. Este control se hace regulando la presi�n de inyecci�n del hidr�geno en el equipo.
3. Contacto entre el hidr�geno y la grasa:
Con el fin de adicionar el hidr�geno en el doble enlace existente en la mol�cula de un �cido graso, es necesario que el gas entre en �ntimo contacto con el �cido en presencia de un adecuado catalizador que acelere el proceso. Esto se realiza, en los equipos de hidrogenaci�n, mediante potentes agitadores que tienen por finalidad asegurar una efectiva dispersi�n del hidr�geno en el aceite.
Las plantas de hidrogenaci�n pueden ser de funcionamiento discontinuo o continuo; el tipo primero, para plantas de peque�a capacidad o mediana capacidad, y el segundo, para las de gran capacidad.
4. Hermeticidad de los reactores de hidrogenaci�n:
El hidr�geno es el gas m�s ligero, y por tanto tiende a escapar f�cilmente de los recipientes en los que se conserva bajo presi�n. Por esta raz�n los equipos de hidrogenaci�n deben tener particulares seguridades que eviten la fuga del gas, con la doble finalidad de evitar el peligro de explosi�n y p�rdidas econ�micas. Estas seguridades se refieren en particular a las v�lvulas de las que va provisto el equipo y a los �rganos m�viles incluidos en el mismo.
Todos los autoclaves utilizados en el proceso de hidrogenaci�n est�n provistos de bombas o agitadores con elementos giratorios. La soluci�n m�s id�nea es colocar estos elementos en la parte inferior, para que en el caso de producirse una p�rdida a trav�s de alg�n elemento mec�nico giratorio, �sta sea de sustancia grasa, pero no de hidr�geno gas.
4.5.4.6. LOS CATALIZADORES Y SU RECUPERACI�N:
Se ha indicado anteriormente que los catalizadores utilizados en el proceso de hidrogenaci�n son por a base de n�quel, y su recuperaci�n es necesaria por su elevado coste. Hoy en dia la recuperaci�n consiste en reciclar una parte del catalizador (20 por 100, aprox.) en la planta de hidrogenaci�n. Los catalizadores utilizados en la industria de las grasas est�n constituidos por sales de n�quel dispersas en una sustancia grasa.
En general estos catalizadores contienen un 50 por 100 de n�quel y un 50 por 100 de materia grasa. Comercialmente se presentan diversos tipos de catalizadores adaptados a los productos a tratar; as� hay catalizadores para aceites y grasas, catalizadores para �cidos grasos, etc.
Si la sustancia grasa est� bien depurada el consumo de catalizador es peque�o, no pasando de 2 kilos por tonelada de producto hidrogenado.
4.5.4.7. EL COSTO DE LA HIDROGENACI�N:
En la tabla 3 se indica un ejemplo de los consumos para la hidrogenaci�n de 1 tonelada de materia grasa con un �ndice de yodo inicial de 50, obteniendo producto hidrogenado de �ndice de yodo de 30-20-10-1 respectivamente.
Estos datos se han tomado de una planta de hidrogenaci�n constituida por un autoclave de 5000 kg de carga. A partir de estos datos se puede estudiar el costo de la hidrogenaci�n. El consumo de hidr�geno se ha estimado en 0,9 Nm3 por tonelada de producto tratado y por unidad de �ndice de yodo.
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Tabla 3.
4.5.4.8. POSIBLES REACCIONES SECUNDARIAS DURANTE EL PROCESADO A ALTA TEMPERATURA:
Las temperaturas elevadas tienen efectos negativos en la composici�n del aceite. Ya en 1967-79, la Sociedad Alemana de Investigaci�n sobre las Grasas (DGF) defini� los l�mites superiores de las condiciones de desodorizaci�n [240 �C para 2 horas, 270 �C para 30 min (Fremdstoff-Kommission, 1973; Gemeinschaftsarbeiten, 1992)].
Un buen h�bito de manipulaci�n es el empleo de equipos de acero inoxidable; deaireaci�n cuidadosa a < 100 �C antes de calentar a la temperatura final de arrastre y utilizaci�n de corrientes libres de ox�geno.
Los efectos de la temperatura (240-300 �C) y del tiempo (30-180 min.) afectan apreciablemente en la inter o intraesterificaci�n (aumento en el contenido de �cidos grasos saturados en la posici�n 2 de los triacilglic�ridos); tambi�n se forman cantidades importantes de �cidos grasos conjugados. La gama habitual de condiciones de operaci�n requeridas para el refinado (270 �C para 30 min; 250 �C para 1 h; 240 �C para 2 h; 220 �C para 3 h) demuestran que todos los cambios inducidos por el tratamiento a altas temperaturas parecen ser aceptables.
Isomerizaci�n cis-trans.
Uno de los par�metros m�s sensibles que se utiliza para detectar los cambios qu�micos resultantes de unas condiciones de elaboraci�n severas es la isomerizaci�n cis-trans, especialmente en el �cido linoleico.
El estudio m�s completo realizado sobre este tema ha sido el de Eder (1982), que investig� con varios aceites la formaci�n de is�meros geom�tricos a escala de laboratorio, planta piloto, y de producci�n. A escala de laboratorio, con aceite de soja sin blanquear a 240 �C, la formaci�n de los is�meros C18:3 (determinada por GLC) era insignificante (menos del 1 por ciento, incluso despu�s de 5 h, frente al 3 por ciento a 260 �C). Fuerte efecto de la temperatura, especialmente entre 240 y 270 �C, confirman la tendencia general. Esto es, incluso en aceites altamente insaturados que contengan �cido linoleico, la formaci�n de is�meros trans es lenta en las condiciones recomendadas para la desodorizaci�n/refinado qu�mico industrial (por ejemplo, 250 �C como m�ximo).
En conclusi�n, en la gama de temperaturas de 240-250 �C, la cantidad de �cidos grasos trans que se forman a partir de los aceites insaturados es de alrededor del 1 por ciento por hora o menos. Este dato concuerda con los que se han considerado anteriormente (Rossel, Kochhar y Jawad, 1981; Jawad, Kochhar y Hudson, 1983b). Calentar los aceites al aire, en condiciones de fritura simulada, ha conducido a tipos similares de �cidos grasos isomerizados (Grandgirard, Sebedio y Fleury, 1984; Grandgirard y Juillard, 1987; Sebedio, Grandgirard y Provost, 1988).
No se ha descrito la formaci�n de is�meros de posici�n (es decir, dobles enlaces desplazados a lo largo de la cadena de �cidos grasos) del �cido linoleico y linol�nico en condiciones de desodorizaci�n/refinado f�sico.
Dimerizaci�n y polimerizaci�n
Los radicales libres tienden a combinarse entre ellos o con otros �cidos grasos,
formando compuestos lineales, m�s o menos largos y ramificados, o compuestos c�clicos, especialmente en el caso de que existan dobles enlaces.
Estos pol�meros, al ser de mayor tama�o y peso molecular, tienden a aumentar la viscosidad del aceite, lo que favorece la formaci�n de espuma y por lo tanto la oxidaci�n.
Desde el punto de vista nutricional, parece ser que los pol�meros de alto peso
molecular son indigeribles, por lo que tienen poca importancia respecto a la nutrici�n y salud, pero los compuestos m�s cortos s� que son absorbido por la pared intestinal, repercutiendo en la salud del consumidor.
El contenido en d�meros y pol�meros de triacilglic�ridos de los aceites y grasas debidamente refinados normalmente no supera el 1 por ciento en peso.
Strauss, Piater y Sterner (1982) realizaron estudios toxicol�gicos en ratones alimentados con concentrados (24 � 96 por ciento) de d�meros (incluidos pol�meros) de triacilglic�ridos aislados a partir de aceite de soja que se hab�a desodorizado a 220 �C durante 3,5 h y a 270 �C durante 1 h, y que conten�a un 1,5 por ciento en peso de d�meros. Se vio que la toxicidad aguda era baja, con una DL50 de aproximadamente 18 g/kg de peso corporal.
La administraci�n del concentrado de d�meros durante un per�odo largo de tiempo (12 meses, 15 por ciento en peso del concentrado al 24 por ciento en la dieta) no revel� ninguna diferencia significativa con respecto al grupo de control. Se vio que la absorci�n de los d�meros de �cidos grasos era bajo.
Por lo tanto, la presencia de peque�as cantidades de d�meros y pol�meros en los aceites elaborados no parece presentar problemas fisiol�gicos.
P�rdidas f�sicas
Durante la desodorizaci�n se eliminan los compuestos vol�tiles del aceite mediante la combinaci�n de altas temperaturas, bajas presiones y arrastre con un gas inerte (vapor).
El grado de eliminaci�n depende de las propiedades f�sicas de los componentes (especialmente tensi�n de vapor) y de la temperatura y volumen de vapor que se hace pasar a trav�s del aceite. Algunas p�rdidas f�sicas son muy convenientes, tales como la eliminaci�n de los malos olores, plaguicidas y compuestos arom�ticos polic�clicos, si existieran. Otras p�rdidas de compuestos con valor nutritivo, como tocoferoles y esteroles, son potencialmente indeseables.
Se han dado datos cuantitativos sobre la composici�n de los destilados del desodorizador y la eliminaci�n de varios tipos de contaminantes de los aceites durante la desodorizaci�n (Chaudry, Nelson y Perkins, 1978; Larsson, Eriksson y Cervenka, 1987; Sagredos, Sintra-Roy y Thomas, 1988; Gemeinschaftarbeiten, 1990). Durante la desodorizaci�n a alta temperatura o el refinado f�sico, especialmente, las concentraciones de plaguicidas organoclorados (lindano, DDT, etc.), si se hallan presentes en el aceite de blanqueo, se reducen a niveles muy bajos.
Los hidrocarburos arom�ticos polic�clicos (HAP) han constituido motivo de preocupaci�n desde que se detectaron en algunos tipos de grasas y aceites sin refinar en los a�os sesenta.
Un ejemplo de esto lo constituye el aceite de coco obtenido de la copra secado con gases de humos sin purificar. Seg�n el n�mero de anillos arom�ticos, los hidrocarburos arom�ticos polic�clicos se pueden clasificar como ligeros (3-4 anillos) o pesados (5 o m�s anillos).
Algunos de estos compuestos poseen propiedades carcinog�nicas comprobadas, como el a -benzo-pireno. Los hidrocarburos polic�clicos ligeros pueden eliminarse en el proceso de desodorizaci�n o refinado f�sico, mientras que los hidrocarburos arom�ticos polic�clicos pesados s�lo pueden eliminarse por adsorci�n sobre carb�n activo (Chaudry, Nelson y Perkins, 1978; Larsson, Eriksson y Cervenka, 1987). Este tratamiento, que puede combinarse con el tratamiento de blanqueo, es eficaz para reducir la concentraci�n de compuestos arom�ticos polic�clicos a niveles aceptables.
Es inevitable que se produzcan algunas p�rdidas por evaporaci�n de tocoferoles y esteroles durante la desodorizaci�n y refinado f�sico a alta temperatura. Sin embargo, tienen pesos moleculares mayores y volatilidades inferiores a las de los �cidos grasos libres y a las de los hidrocarburos polic�clicos arom�ticos.
En consecuencia, si se eligen bien las condiciones de elaboraci�n, las p�rdidas de tocoferoles y esteroles no tienen por qu� ser severas.
En algunos estudios en modelos se han empleado condiciones extremas para inducir efectos m�s dr�sticos. (Rossell, Kochhar y Jawad, 1981; Jawad, Kochhar y Hudson, 1984). Tras 2 h a 300 �C (un tratamiento dr�stico), los tocoferoles y esteroles desaparec�an casi completamente, mientras que la reducci�n efectiva durante el refinado f�sico a 240 �C durante 120 min s�lo es del 15-20 por ciento. Las p�rdidas totales del refinado (incluido el pretratamiento) son de aproximadamente el 25-35 por ciento. Las p�rdidas tienden a ser mayores en el refinado f�sico que en el alcalino debido a que son m�s elevadas las temperaturas de arrastre.
En condiciones extremas, puede darse cierto grado de isomerizaci�n del b -sitosterol, y cada tocoferol (a , b , y, d ) y esterol puede comportarse de diferente modo cuando se expone a altas temperaturas (Jawad, Kochhar y Hudson, 1984). Sin embargo, en condiciones m�s realistas estos fen�menos son menos importantes. La composici�n en tanto por ciento de las fracciones de tocoferol y esterol permanece pr�cticamente invariable durante la elaboraci�n (Gemeinschaftarbeiten, 1990; Jung, Mood y Min, 1989).
En los aceites refinados, como el de girasol, semilla de algod�n, y colza, un l�mite superior del 30-35 por ciento de las p�rdidas de tocoferoles durante la elaboraci�n completa seguir�a satisfaciendo el criterio generalmente aceptado de equivalentes de a -tocoferol/�cido linoleico 
0,6 mg/g (Jager, 1975).
- MEZCLADO Y HOMOGENEIZACI�N:
Aqu� se mezcla el aceite hidrogenado con el agua correspondiente (16 % en peso), los agentes emulsificantes, las vitaminas y la sal necesaria para elaborar la margarina.
Se dividen finamente los gl�bulos de grasa en la mezcla con objeto de conseguir una suspensi�n permanente, evitando que la grasa se separe del resto de los componentes y ascienda hacia la superficie.
La mayor�a de los equipos utilizados en el proceso son de acero inoxidable ya que este metal combinado con los emulsificantes, favorecen la solubilizaci�n de los gl�bulos grasos.
- ENFRIAMIENTO-CRISTALIZACI�N:
Esta etapa se realiza en un aparato continuo llamado «Votator» cuya eficiencia y productividad resultan del enfriamiento y movimiento continuo la emulsi�n grasa proporcionando una gran superficie de intercambio t�rmico para una peque�a cantidad de producto en un espacio limitado.
Dentro del aparato existe un eje con cuchillas que gira dentro del tubo, la suspensi�n grasa pasa a trav�s de la zona anular formada por el eje y el tubo de intercambio t�rmico.
El enfriamiento se efect�a mediante la expansi�n de amoniaco que circula por el tubo intermedio. El conjunto se a�sla para reducir al m�nimo las p�rdidas de energ�a y como protecci�n para las personas. El exterior es de acero inoxidable para proteger el aislamiento.
En la operaci�n, las cuchillas del eje rotativo raspan continuamente la pel�cula del producto que se va formando en la superficie de intercambio t�rmico, con lo que se consigue aumentar este intercambio de calor adem�s de agitar el producto generando una mezcla homog�nea.
A la salida de los tubos hay una placa perforada por la que sale el producto en forma de «cinta» preparada para ser enviada a la m�quina de empaquetado.
Secci�n de un cristalizador de superficie rascada (VOTATOR)
- ENVASADO-EMPAQUETADO:
Una vez que se ha transportado la margarina hasta la m�quina de envasado, comienza esta etapa.
Las funciones del envase son:
– Protecci�n higi�nica y mec�nica durante el almacenaje y transporte.
– Evitar desecaciones.
– Evitar olores.
Existen varios m�todos para el transporte de margarina hasta la m�quina de empaquetado, como por ejemplo:
- La margarina es descargada en un silo con tornillo transportador en el
fondo. Dicho tornillo la enviar� hasta la envasadora.
- La margarina se bombea hasta la envasadora.
Se pueden combinar los m�todos, pero se ha optado por transportarla hasta la m�quina envasadora mediante un tornillo transportador, que realizar� el transporte de una forma suave sin afectar al producto.
La margarina puede presentarse en distintos envases. Dependiendo del tipo de envase, se pueden utilizar distintos tipos de m�quinas. Suelen ser autom�ticos y pueden acoplarse a diferentes tama�os. Los m�s comunes son : � Kg, � Kg, 10
g y 15 g.
El material de envase en nuestro caso consistir� en tarrinas de pl�stico (polipropileno), de 250 gramos con una l�mina de papel aluminio en su interior que separe la margarina de la tapa del envase; debe ser a prueba de grasas y opaca. Tambi�n debe ser impermeable a sustancias arom�ticas y a la humedad, porque de lo contrario la superficie de la margarina se secar�a y las capas exteriores adquirir�an un color m�s amarillo que el resto.
Se admite una tolerancia sobre el peso neto consignado en el envase, a la salida de la f�brica de � 3 por 100 para envases de peso superior a cien gramos.
ROTULACI�N:
Seg�n el art�culo 31 de la Reglamentaci�n Tecnico-sanitaria para la elaboraci�n, circulaci�n y comercio de las comestibles, margarinas, minarinas y preparados grasos, publicada en el BOE del 1 de junio de 1981, en la etiqueta del envase de margarina deben figurar los siguientes conceptos, en tama�o de letra suficientemente legible y en espa�ol:
1. Marca registrada, nombre o raz�n social y domicilio.
2. Denominaci�n del producto.
3. Relaci�n cualitativa de ingredientes, enumerados de mayor a menor concentraci�n.
4. N�mero de identificaci�n de la industria en el Registro Sanitario.
5. Peso neto del producto.
6. El n�mero de lote o identificaci�n de la fabricaci�n, que podr� expresarse en clave o c�digo. Adem�s, se indicar� la fecha de duraci�n m�nima expresada con claridad en mes y a�o, adem�s de la indicaci�n «Cons�rvese en refrigeraci�n».
7. Podr� utilizarse la palabra �vegetal� porque el componente graso es exclusivamente de este origen.
8. Deber� especificarse el tipo y cantidad de las vitaminas a�adidas.
Despu�s del envasado, las tarrinas se meten en cajas de cart�n, en las que cabr�n 24 tarrinas. A continuaci�n se paletizan y se almacenan en la c�mara de refrigeraci�n para su conservaci�n y en espera de ser transportadas hasta el cliente.
Dimensiones de las tarrinas en cent�metros:
Dimensiones, en cent�metros, de la caja de 24 tarrinas:
Distribuci�n de las cajas en el europalet:
- ALMACENADO FRIGOR�FICO:
La margarina se almacenar�n en una c�mara frigor�fica a 4 �C hasta su posterior distribuci�n. Para mantener la calidad de la margarina es muy importante que la temperatura de la c�mara se mantenga constante. La margarina puede permanecer en la c�mara durante varios meses, pero intentaremos que su periodo de almacenamiento no sea superior a 4 o 5 d�as.
Para que la margarina conserve el fr�o, las cajas se almacenan apiladas muy estrechamente.
- EQUIPOS UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE MARGARINA:
Los equipos utilizados para la elaboraci�n de margarina son muy variados. En la siguiente tabla encontramos un listado de los equipos que hemos seleccionado.
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- CAMBIADORES DE CALOR
Tienen la finalidad de regular la temperatura del aceite en las diferentes fases del proceso y pueden ser de diversos tipos, principalmente de placas y de haz tubular.
Los primeros est�n constituidos por una serie de placas, con estampado especial, montadas una tras otra. Entre los espacios vac�os que deja libres el estampado pasa el fluido frio y el caliente permitiendo as� un buen intercambio termico.
- MEZCLADORES
Estos mezcladores son m�quinas muy simples que tienen la finalidad de crear un �ntimo contacto entre el aceite y los diversos reactivos. Dado que el sistema de trabajo es simple, diremos solamente que deben responder a las aiguientes exigencias:
- Poner en �ntimo contacto el aceite y los reactivos sin formar emulsiones de dif�cil rotura;
- Mantener el contacto por un tiempo determinado, generalmente de 10 a 25 minutos.
- Disponer de un sistema de agitaci�n f�cilmente regulable.
- SEPARADORES CENTR�FUGOS
Las centr�fugas est�n formados por platos c�nicos multiples que giran entorno a 6000 r.p.m.
La mezcla de los l�quidos no miscibles entra por el tubo central y desciende hasta la parte mas baja del primer disco, colocado en el fondo.
Los dos l�quidos se separan, por la acci�n de la fuerza centr�fuga se separan por la acci�n de la fuerza centr�fuga, al pasar a trav�s de las perforaciones del disco.
El componente mas pesado desciende por la cara superior del disco, mientras que el mas ligero asciende a lo largo de la cara, como puede observarse en la figura.
El l�quido mas pesado asciende a lo largo de la pared de la centr�fuga y sale por su parte superior. El l�quido mas ligero, a su vez, pasa por perforaciones colocadas en la parte superior de los discos y sale de la c�mara de la centr�fuga.
En los modernos separadores centr�fugos tanto la alimentaci�n de la suspensi�n como la descarga de los productos separados se efect�an bajo presi�n. En otros t�rminos, toda la zona de separaci�n, discos y tambor, trabajan a presi�n mas alta que la atmosf�rica. En estas condiciones se tiene la gran ventaja, en el caso concreto de los aceites y grasas, de evitar el contacto de la sustancia con el ox�geno del aire y al mismo tiempo se eliminan los peligros de formaci�n de espumas en los discos, cosa que se produce facilmente en las centrifugas con alimentaci�n a boca abierta.
- TORRE DE SECADO
Es una torre con un sistema de placas que hace caer el aceite hasta el fondo del equipo bajo la forma de una pel�cula de l�quido para que junto a la alta temperatura y el vac�o provocado, el agua se evapore de forma r�pida.
La Figura 12 representa una columna desecadora continua.
El funcionamiento del equipo de secado continuo es muy simple:
La sustancia grasa a secar entra en el calentador A, donde llega a 70-80 �C y pasa al deshidratador B, donde hay una presi�n absoluta de 50-70 mm Hg creada por el condensador barom�trico C y la bomba de vac�o D. En estas condiciones de temperatura y vac�o, el agua se evapora r�pidamente. La bomba E, extrae continuamente la sustancia grasa: una v�lvula de flotador garantiza un nivel constante en el interior del equipo.
FIG: 12. Columna desecadora.
- CONDENSADOR BAROM�TRICO
Para la condensaci�n de los vapores y gases provinientes de las torres de secado, reactores de blanqueo y torres desodorizadoras, se utilizan condensadores barom�tricos, llamados as� porque se colocan a una altura no inferior a la correspondiente a la presi�n atmosf�rica expresada en m.c.a., es decir, 10,30 m.
Normalmente se instalan a una cota de 11 metros.
La Figura 13 representa un esquema de uno de estos condensadores.
Por «A» entran los vapores, que van ascendiendo a medida que se van enfriando y condensando por el contacto con el agua fr�a que entra por «C» y que cae por los platos. El conducto «B» est� conectado con la bomba de vac�o y es por donde salen los gases incondensables.
Las salidas «D» y «E» permiten evacuar el agua de refrigeraci�n junto son los productos condensables, adem�s de servir como un «sellado» para mantener el vac�o en el interior del condensador barom�trico.
FIG: 13. Condensador barom�trico.
- REACTOR DE BLANQUEO
Consta de un cilindro horizontal con un eje giratorio, que lo atraviesa de uno a otro extremo, dotado de paletas para provocar agitaci�n. Tambi�n dispone de una camisa externa calentada con vapor, para mantener la temperatura adecuada en la decoloraci�n
- FILTROS-PRENSA
Son unos separadores de l�quidos y s�lidos a trav�s de filtraci�n por presi�n. Utilizan un m�todo simple y confiable para lograr una alta compactaci�n. Son capaces de comprimir y deshidratar s�lidos hasta obtener del 25% al 60% en peso de los lodos compactados. Tienen una capacidad que va desde 0,015 a 8,5 metros c�bicos. Se fabrican en acero inoxidable para nuestro caso concreto. Las placas filtrantes desmontables est�n hechas de polipropileno, y las mallas pueden ser de tipo selladas, no selladas o membranas de alta resistencia. Cuentan con un sistema hidra�lico-neum�tico que puede ser autom�tico o semiatom�tico. Tambi�n pueden ser calentados con vapor para filtrar productos con altos puntos de fusi�n.
- TORRE DESODORIZADORA
Est� formada por un cilindro envolvente vertical en cuyo interior est�n montados una serie de platos colocados en cascada unos sobre otros. En el centro de la columna un colector recoge los vapores de destilaci�n que se desprenden de los platos. Cada plato tiene una serie de placas desviadoras que tienen por finalidad hacer recorrer un largo recorrido al producto a desodorizar.
Todos los platos, excepto el �ltimo, est�n equipados con serpentines de vapor indirecto a alta presi�n (40 bar), inyectores de vapor directo u tubos de rebose.
El plato mas bajo no dispone de serpent�n ni de inyector de vapor, estando provisto solamente de un conjunto de intercambiadores donde se efect�a un intercambio de calor entre el aceite desodorizado saliente y el aceite entrante.
El esquema de esta torre y su funcionamiento pueden verse en el plano n�mero 5 de la secci�n del mismo nombre de este proyecto.
- SEPARADORES DE NIEBLAS
En las instalaciones desodorizadoras se trabaja a presiones absolutas muy bajas (4-6 mm Hg).
A estas presiones el volumen del vapor inyectado alcanza valores muy elevados y por consiguiente la velocidad de paso en los colectores es alta.
A causa de esta velocidad es f�cil que este vapor arrastre gotitas de aceite que deben ser recuperadas. Esta recuperaci�n se efect�a con los seeparadores de nieblas.
En muchas plantas se conectan varios separadores en serie con el fin de alcanzar una perfecta separaci�n de los productos recuperables, que son siempre ricos en tocoferoles muy requeridos en la industria farmaceutica.
La Figura 13 muestra la secci�n de uno de estos aparatos, donde «A» es la entrada de vapor, «B» es la salida de vapor, «C» es la salida de condensado y «D» es el relleno, que pueden ser anillos Raschig, por ejemplo.
FIG: 13. Separador de nieblas.
- TERMOCOMPRESOR
Para conseguir las presiones absolutas de unos pocos mil�metros de mercurio necesarias en la desodorizaci�n, y para evacuar el elevado volumen de vapor se hace necesario el uso del termocompresor.
Este aparato es una bomba de presi�n que aprovecha la energ�a cin�tica desarrollada por el vapor al pasar de una presi�n alta a otra m�s baja.
FIG: 14. Termocompresor.
A: Entrada de vapor de alta presi�n.
B: Entrada de gases del desodorizado.
C: Salida de gases y vapor.
El vapor suministrado debe ser siempre seco, porque la presencia d agua en el vapor causa torbellinos en el difusor, con los consecuentes inconvenientes sobre el r�gimen de aspiraci�n y, por tanto, sobre la presi�n en los aparatos. Por otra parte el agua condensada puede originar una corrosi�n r�pida en el difusor y en el eyector. Se deben observar los filtros que se colocan antes de las toberas para estar seguros de su eficacia. Una obstrucci�n en estos filtros puede indicar una presi�n que no se obtiene en el eyector.
Para el control de este equipo de alto vac�o es muy �til instalar aparatos de medida antes y despu�s de cada secci�n (termocomresor, eyector). Controlando estas presiones es f�cil determinar su correcto funcionamiento.
- ALIMENTADOR DE PART�CULAS S�LIDAS
Es una m�quina construida en acero inoxidable cuya funci�n consiste en dosificar los ingredientes en polvo a la vez que facilita su incorporaci�n a los tanques de mezcla. Est� provisto de un tornillo sinf�n que gira impulsado por un motor el�ctrico y su velocidad puede ser regulada con un variador de frecuencia.
- TORRE DE HIDROGENACI�N
Es el punto clave donde se eleva el punto de fusi�n del aceite a base de la saturaci�n de sus dobles enlaces y consecuente disminuci�n del indice de yodo.
Aqu� se ponen en contacto las tres fases que intervienen en la reacci�n: aceite (l�quido), hidr�geno (gas) y catalizador (s�lido).
Es un cilindro vertical con agitaci�n interna y un intercambiador de calor de tipo serpent�n para calentamiento o enfriamiento, seg�n vaya transcurriendo la reaci�n y conseguir asi una temperatura constante.
- VOTATOR
Est�n formados por un bastidor de acero inoxidable y un cilindro de congelaci�n conc�ntrico, en cuyo interior hay un agitador con cuchillas. Lleva incorporados una entrada y una salida para el amoniaco (refrigerante) y un motor que mueve el agitador central, lo que permite que entre la suspensi�n agua-aceite y salga la margarina.
- UNIDAD REFRIGERADORA
Es uno equipo frigor�fico cuya funci�n es la de producir fr�o (necesario para la c�mara de conservaci�n de margarina y para el Votator).
- BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Totalmente construida en acero inoxidable AISI 216, est� provista de un tornillo helicoidal que consigue el movimiento de un eje que va conectado a un motor. Tiene un variador de velocidad del eje que permite variar el caudal transferido.
- ENVASADORA
Su funci�n es la del llenado de los envases. Construida en un fuerte y ligero bastidor con todas las partes expuestas de acero inoxidable. Todo el equipo de llenado est� dise�ado siguiendo los m�s altos requisitos higi�nicos. Los movimientos principales son mec�nicamente sincronizados, mientras que los movimientos secundarios son neum�ticos. El sistema de control incluye un microprocesador.
- CINTA TRANSPORTADORA
Transporta los envases de margarina desde la envasadora hasta la sala de conservaci�n. Las patas y la estructura est�n fabricadas en acero inoxidable y consta de un motor el�ctrico que hace posible el movimiento de la cinta.
1. INTRODUCCI�N:
Las empresas agroalimentarias est�n fuertemente influenciadas por el marketing, y pretenden, cada vez m�s, satisfacer al consumidor por encima de cualquier otro objetivo, para lo cual llevan a cabo un adecuado manejo de sus variables comerciales o de marketing. La calidad constituye una m�s de estas variables comerciales, siendo cada vez m�s demandada, junto con un bajo precio, a tales empresas. Esto requiere la implantaci�n de un sistema de calidad que pueda garantizar ambos requerimientos.
En la actualidad, por tanto, la calidad constituye el factor clave de la gran mayor�a de las empresas agroalimentarias con �xito comercial, donde se est� erigiendo como el m�ximo responsable de los niveles de ventas y beneficios, aunque para las peque�as y medianas empresas est� ya dejando de ser un argumento de competitividad para convertirse en un factor de supervivencia en el mercado.
El concepto de calidad es muy intuitivo aparentemente, pero resulta en la pr�ctica dif�cil de acotar con una definici�n. Seg�n las Normas Industriales Japonesas, la calidad de un producto es «la totalidad de las caracter�sticas o rendimientos propios que son objeto de evaluaci�n para determinar si un producto o servicio satisface o no las finalidades de su uso».
Esta definici�n es b�sicamente la mantenida tambi�n por la Sociedad Americana para el Control de Calidad, para quien la calidad es «la totalidad de funciones o caracter�sticas de un producto o servicio dirigidas a su capacidad para satisfacer las necesidades de un cierto usuario».
Otra definici�n coincidente con las anteriores es la que aparece reflejada en la Norma Internacional ISO 8401-1986, para quien la calidad es «el conjunto de propiedades y caracter�sticas de un producto o servicio que le confieren aptitud para satisfacer unas necesidades expresadas o impl�citas».
Atendiendo a estas definiciones del concepto de calidad, se puede decir que la calidad se orienta en la actualidad hacia el consumidor, de modo que un producto de calidad es aquel que, a un menor coste, cubre mejor las necesidades y expectativas del consumidor. Por lo tanto, el objetivo principal de la empresa ser� identificar y definir qu� es lo que los consumidores entienden por un producto de calidad. Conseguido este primer objetivo, es necesario establecer un sistema que permita garantizar que la empresa pueda proporcionar de forma continuada productos con dicha calidad.
Seg�n Pagola (1994), la calidad de una empresa puede conseguirse mediante diferentes planteamientos:
- Control de calidad, basado en la inspecci�n de los productos finales.
- Aseguramiento de la calidad, basado en la prevenci�n.
- Calidad total, principio de cero defectos.
Lo ideal es tender a la calidad total, pero esto requiere una evoluci�n que pase por los anteriores estados. Una vez implantado el sistema de aseguramiento de calidad, la empresa puede plantearse la obtenci�n de la certificaci�n de empresa concedida por AENOR.
Por tanto, la calidad en una empresa es una evoluci�n continua en busca de la mejora desde el control de calidad hasta la certificaci�n y, a�n m�s, hasta la calidad total. En su obtenci�n son claves la implicaci�n de la totalidad del equipo humano que compone la empresa y una fluida comunicaci�n con el consumidor para mantenerse en todo momento pr�ximo a sus preferencias.
2. FACTORES QUE AFECTAN A LA CALIDAD:
Las buenas pr�cticas higi�nicas est�n basadas en la Directiva 93/43/CEE del Consejo, de 14 de junio, relativa a la Higiene de los Productos Alimenticios. y se encuentran vinculadas a los siguientes elementos:
– H�bitos higi�nicos de los manipuladores.
– Requisitos y mantenimiento de instalaciones, equipos y utensilios.
– Transporte de productos alimenticios.
– Buenas pr�cticas de fabricaci�n.
– Formaci�n del personal.
2.1. H�BITOS HIGI�NICOS DE LOS MANIPULADORES:
El personal que trabaja en la industria alimentaria y que manipula materias primas y alimentos debe tomar conciencia de la importancia y repercusi�n social que tiene el correcto desempe�o de su labor, as� como de su influencia en la calidad sanitaria y comercial del producto final. Pueden suponer un riesgo de transmisi�n de microorganismos pat�genos a los alimentos y, por tanto, de producir infecciones e intoxicaciones en los consumidores.
La contaminaci�n debida a los manipuladores puede reducirse al m�nimo con una buena higiene personal. Algunos procedimientos son:
- Lavado cuidadoso de las manos y posterior secado con aire caliente tras la utilizaci�n de los servicios y antes de empezar a trabajar. Durante la manipulaci�n deber�n lavarse las manos tantas veces como sea necesario y despu�s de todo tipo de interrupci�n.
- Las u�as deben llevarse limpias, sin esmaltes y cortas, puesto que debajo de ellas se albergan con gran facilidad todo tipo de microorganismos.
- Se debe comunicar de forma inmediata cualquier patolog�a o enfermedad infectocontagiosa que se sufra y que pueda representar un riesgo de transmisi�n de agentes pat�genos a los alimentos.
- Cuando hay lesiones cut�neas ya reconocidas por el m�dico, �ste deber� certificar la adecuaci�n del empleado y, en caso de permanencia en la cadena, la herida deber� aislarse por completo, protegi�ndola con una cubierta impermeable, preferiblemente de color vivo para facilitar su hallazgo en caso de p�rdida.
- Si se permite fumar, debe limitarse a zonas especiales, nunca en las zonas de elaboraci�n, recepci�n ni expedici�n.
- En las zonas de elaboraci�n, recepci�n y expedici�n estar� prohibido tomar caramelos y masticar chicle, ya que aumenta el riesgo de contaminaci�n.
- La ropa de trabajo debe ser distinta de la de calle, limpia y preferentemente de colores claros. No debe estar confeccionada con material absorbente, que puede acumular microorganismos y residuos de alimentos.
- El pelo y la barba deben protegerse con mallas y redecillas, para evitar contaminaci�n por pelos.
- Los manipuladores y personal en contacto con los alimentos no deben usar joyas, pendientes, relojes, gemelos, laca de u�as, etc.
- Higiene personal en las instalaciones sanitarias y en los aseos convenientemente ubicados.
- REQUISITOS Y MANTENIMIENTO DE LAS INSTALACIONES,
EQUIPOS Y UTENSILIOS:
Todas las instalaciones y equipos que entren en contacto con los productos alimenticios han de mantenerse en buen estado de conservaci�n y se deben limpiar y desinfectar de acuerdo con el programa correspondiente.
Los lavabos para la limpieza de las manos deber�n estar debidamente localizados y en n�mero suficiente, as� como los inodoros de cisterna, que deber�n estar conectados a un sistema de desag�e adecuado para los objetivos previstos y en cuya construcci�n y dise�o deber� haberse evitado cualquier riesgo de contaminaci�n de los productos alimenticios. Los inodoros no deber�n comunicar directamente con los locales en los que se manipulen alimentos.
Las estructuras de apoyo tales como mesas, carros, etc. se conservar�n en perfecto estado y se inspeccionar�n y limpiar�n peri�dicamente. Las superficies de tales estructuras se mantendr�n en todo momento limpias, cuidando especialmente aquellas que se encuentran en contacto directo con los alimentos.
Las superficies de las paredes se conservar�n en buen estado y ser�n f�ciles de limpiar y desinfectar. Los techos, falsos techos y dem�s instalaciones suspendidas estar�n dise�ados, construidos y acabados de forma que impidan la acumulaci�n de suciedad y reduzcan la condensaci�n.
Las ventanas y dem�s huecos practicables deber�n tener una construcci�n tal que impida la acumulaci�n de suciedad. Si al abrir las ventanas se favorece la contaminaci�n, �stas permanecer�n cerradas durante la producci�n.
2.3. TRANSPORTE DE LOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS:
Se utilizar�n veh�culos que se encuentren en condiciones adecuadas de limpieza y mantenimiento con el fin de proteger a los alimentos de la contaminaci�n. El transporte de los alimentos ser� exclusivo si, en caso contrario se puede producir contaminaci�n de los mismos.
2.4. BUENAS PR�CTICAS DE FABRICACI�N:
Los puntos en los que el control ha de ser mayor de cara a la obtenci�n de la m�xima calidad son: las materias primas, la preparaci�n y fabricaci�n del producto, el producto final obtenido y las operaciones finales tales como el envasado o la distribuci�n.
Materias primas
Personal del Departamento de Calidad participar� en la selecci�n y valoraci�n de los proveedores apropiados.
Para cada lote de material a adquirir se obtendr� y analizar� una muestra; de cada una de ellas se evaluar� la calidad y la idoneidad y se comprobar� que el material cumple las especificaciones y corresponde a lo esperado de �l.
Donde las circunstancias lo permitan se comprobar� que el proveedor posee un sistema adecuado de control de calidad, pero, en cualquier caso, los env�os deben ser inspeccionados y, si el tiempo lo permite, tomar una muestra y realizar un an�lisis antes de que el material sea descargado o trasvasado. Cuando las materias primas est�n ya descargadas o en dep�sito, se realizar� un muestreo m�s amplio y un an�lisis m�s completo.
Cada partida ser� claramente identificada con el fin de relacionarla con las muestras tomadas para el an�lisis y con los documentos aportados por el proveedor.
El t�cnico de laboratorio y el encargado del almac�n realizar�n un examen completo de las existencias, asegurando la calidad de las mismas y, en el caso de que las materias primas no cuenten con la calidad exigida, se devolver�n las partidas inadecuadas y se tomar�n las medidas oportunas para asegurar la continuidad de la producci�n del alimento con la calidad deseada.
Procesado
Para asegurar la elaboraci�n satisfactoria del producto se efectuar�n pruebas, y �stas se realizar�n lo m�s cerca posible de la l�nea de procesado, ya que, de esta manera, la aplicaci�n de la informaci�n se har� con la mayor brevedad.
El producto elaborado se someter� a comprobaciones adicionales para confirmar que los controles durante el proceso han asegurado la obtenci�n de un producto satisfactorio. Se comprobar�n par�metros tales como: color, aspecto, sabor, humedad, etc.
Envasado y etiquetado
Aunque los materiales de envasado tienen la consideraci�n de materias primas, el tema del envasado es amplio y complejo en el contexto del control de calidad.
En el caso de la margarina, el envase, adem�s de cumplir su funci�n de contenedor del producto, tambi�n sirve de informaci�n promocional, proporcionando una apariencia atractiva que ayuda a la venta del producto.
El material de envasado, adem�s de cumplir las anteriores funciones, debe interaccionar satisfactoriamente con el equipo de producci�n, tanto mec�nico como humano, de acuerdo con el coste real y sin causar una excesiva p�rdida de tiempo, dar origen a residuos o afectar a la integridad final del producto.
Es importante el establecimiento de las especificaciones del material de envasado y el cumplimiento de las mismas en su recepci�n.
Ya envasado el producto tambi�n se tomar�n muestras para comprobar que el pesado se haya realizado de acuerdo con los l�mites permitidos y que el producto en su conjunto cumple las normas que la industria desea. Es m�s dif�cil tomar muestras representativas del producto ya envasado, pero estas muestras son importantes ya que representan la forma en la que el consumidor lo adquirir� y utilizar�. La fama del productor depender� de la calidad que tenga el producto en esta fase.
El envase ha de mantener el producto con la calidad deseada durante un tiempo superior al de vida �til declarado y con un margen de exceso.
Se marcar� cada envase con un c�digo que estar� relacionado con el n�mero de lote de producci�n, guard�ndose los oportunos registros. De esta manera, cualquier envase devuelto tras un examen posterior, podr� ser relacionado con una partida determinada de materias primas o con alg�n problema u operaci�n defectuosa en la l�nea de elaboraci�n.
Respecto al etiquetado, las Normas para el Etiquetado de Alimentos de 1984, obligan a indicar la naturaleza del producto, una lista de ingredientes, en orden descendente, y de los pesos declarados, y una indicaci�n de la caducidad.
Almacenamiento y distribuci�n
El producto final debe almacenarse en unas condiciones �ptimas a una temperatura adecuada. El encargado de almac�n realizar� un control de los productos que permanezcan unos d�as almacenados enviando muestras peri�dicamente a la secci�n oportuna.
Los envases se controlar�n inmediatamente antes de su distribuci�n para comprobar que est�n en buen estado y asegurar que su contenido se corresponde con el que figura en la etiqueta.
Antes de la carga de los veh�culos para la distribuci�n, se comprobar� que est�n limpios y en buen estado y que no hayan transportado otros art�culos que hayan podido causar contaminaci�n.
Establecimiento de cambios
Si la industria alimentaria cuya planta se proyecta evoluciona pr�speramente es muy probable que se establezcan cambios en la misma, incluso varios al a�o. Ejemplos de cambios en la industria alimentaria son la introducci�n de una nueva l�nea de elaboraci�n, un nuevo proceso o un envasado diferente.
En el caso de que se produzca un cambio, habr� de ser debidamente documentado y notificado con antelaci�n. Se identificar�n los suministros de ingredientes y los lotes de producci�n correspondientes para que cualquier problema que pueda presentarse durante la venta del producto pueda analizarse.
Cuando se produce un cambio es dif�cil saber todas las implicaciones que del mismo se derivan, debido a lo cual se implantar� un sistema de comprobaciones que tenga en cuenta todos los aspectos.
Sistemas que garanticen la calidad
La comprobaci�n de los puntos cr�ticos de control se llevar� a cabo por el
Departamento de Control de Calidad, el cual ser� informado de los PCC que ha de comprobar, de los m�todos anal�ticos a utilizar, de la frecuencia de aplicaci�n de los mismos, de los l�mites aceptables y de las acciones a tomar cuando se superan tales l�mites. Los datos deben ser revisados con regularidad para comprobar que todos los PCC se hallan bajo control y que no son necesarios puntos adicionales o distintos criterios de control.
Para facilitar la interpretaci�n de los datos por el personal del Departamento de Control de Calidad, del Departamento de Producci�n y por las autoridades reguladoras, se implantar� un sistema de registro de tales datos.
3. LAS NORMAS DE CALIDAD ALIMENTARIA EN LA EMPRESA AGROALIMENTARIA:
La gesti�n de la calidad en la empresa agroalimentaria est� pasando de estar centrada en el cumplimiento de la normativa de calidad alimentaria, referida b�sicamente al producto, a ser un ambicioso proyecto para alcanzar la Calidad Total.
Del concepto de calidad tal como se ha definido, es decir, como un juicio del
consumidor, se puede deducir f�cilmente la existencia, en cada mercado o segmento, de unas condiciones m�nimas de venta para cada producto agroalimentario. Las Normas de Calidad pueden entenderse como estos «requisitos m�nimos», pero en vez de ser exigencias del consumidor, lo son de la legislaci�n, siendo siempre independientes del mercado objetivo de la empresa.
La Normalizaci�n, es decir, el establecimiento de normas para un producto agroalimentario, puede resultar un t�rmino equ�voco, pues parece estar relacionado exclusivamente con las Normas Alimentarias de Calidad. Sin embargo, se utilizar� el concepto de Normalizaci�n en un sentido m�s amplio, como el establecimiento de especificaciones o documentos (las Normas) que prescriban las exigencias a las que el producto y la propia empresa agroalimentaria deben estar conformes.
As� pues, exigencias sobre la calidad establecidas libremente por una empresa agroalimentaria deber�n entenderse tambi�n como una Norma Alimentaria de Calidad, evidentemente diferenciada de las habituales Normas de Calidad.
Como muchas otras actividades empresariales, la agroalimentaria no est� exenta del intervencionismo por parte de los poderes p�blicos nacionales y de la U.E. con la finalidad de garantizar aspectos tan b�sicos como la salud y la correcta informaci�n al consumidor.
En una primera aproximaci�n, las Normas Alimentarias de Calidad que regulan la actividad agroalimentaria pueden clasificarse en tres grandes grupos:
- Las Normas de Derecho Alimentario.
- Las Normas Comunes de Comercializaci�n.
- La Normativa Medioambiental.
Las Normas de Derecho Alimentario incluyen disposiciones destinadas fundamentalmente a proteger la salud del consumidor, por ello estas normas se basan en variables como la composici�n, el etiquetado, el envasado, los aditivos, los aromas y los materiales en contacto con los alimentos. En este apartado se pueden incluir las siguientes Directivas de la C.E.E.:
- «Norma general de Etiquetado, Presentaci�n y Publicidad de los productos alimenticios» (Directivas 89/395/CEE, 89/396/CEE y 91/72/CEE).
- «Marcas de identificaci�n de los lotes» (Directiva 91/238/CEE).
- «Regulaci�n de cantidades nominales y de capacidades nominales para determinados productos envasados» (Directiva 88/316/CEE y 89/676/CEE).
- Norma general de etiquetado nutricional de los productos alimenticios» (Directiva 90/496/CEE).
- «Gama de envases» (Directiva 88/316/CEE).
- «Reglamentaci�n t�cnico-sanitaria de aditivos autorizados en los productos alimenticios destinados al consumo humano» (Directiva 89/107/CEE).
- «Materiales en contacto con los alimentos» (Directiva 89/109/CEE).
- «Reglamento sobre Registro General Sanitario de Alimentos» (Real Decreto 1712/1991, BOE 4,XII, 1991).
- «Normas relativas a manipuladores de alimentos» (R.D. 202/2000, de 11-2).
Las Normas Comunes de Comercializaci�n tienen como objetivos principales el eliminar del mercado los productos con calidad deficiente y el facilitar los intercambios intracomunitarios.
La Normativa Medioambiental (Directiva 83/189/CEE) incide tanto en la recuperaci�n de los envases y embalajes, aspecto importante en un sector que los utiliza con profusi�n, como en la regulaci�n de la materia org�nica vertida como agua residual (Directiva 91/271/CEE), aspecto no menos importante en la actividad de ciertas empresas del sector.
4. SISTEMA DE CONTROL DE CALIDAD APLICADO A UNA PLANTA
ELABORADORA DE MARGARINA:
4.1. Objetivos a cumplir por una empresa que desee implantar un sistema de aseguramiento de calidad:
- Implantar un sistema de calidad basado en el An�lisis de Peligros y Puntos de Control Cr�ticos (APPCC) que act�e sobre cada etapa que compone el proceso de producci�n desarrollado en la empresa, trat�ndose en este caso de la elaboraci�n de margarina a partir de aceite de girasol bruto, y permita obtener, al menor coste, un producto de la calidad exigida por el consumidor al que va destinado.
- Dise�ar un sistema de aseguramiento de la calidad que permita:
- Prevenir la aparici�n de defectos en cualquier actividad de la empresa.
- Detectar los posibles defectos a pesar de las acciones, para poder mejorar los procesos y los productos.
- Poder demostrar mediante documentos y registros de las actividades que se han cumplido todos los requisitos de calidad.
- Obtener el reconocimiento de AENOR, siempre que se demuestre su necesidad, ya por exigencias del cliente o del consumidor, ya por suponer la obtenci�n de una mayor cuota de mercado. Para conseguirlo, hay que adaptar el sistema de aseguramiento de calidad previamente implantado a los requerimientos de la certificaci�n de empresa que AENOR otorga.
4.2. Legislaci�n:
La «Legislaci�n Alimentaria Espa�ola» establece la siguiente definici�n de margarina:
«Es el alimento extensible en forma de emulsi�n l�quida o pl�stica, usualmente del tipo agua-aceite, obtenido principalmente a partir de grasas y aceites comestibles que no procedan fundamentalmente de la leche«.
La «Reglamentaci�n T�cnico-Sanitaria para la elaboraci�n, circulaci�n y comercio de las comestibles, margarinas, minarinas y preparados grasos« establecida por el REAL DECRETO 10-4-1981, n�m. 1011/1981 (BOE 1-6-1981, n�m. 130, [p�g. 12071]) es de obligado cumplimiento para todos los fabricantes, manipuladores y comerciantes de grasas comestibles y preparados grasos y, en su caso, para los importadores.
En esta Reglamentaci�n se recoge: las condiciones que deben reunir las industrias, los materiales y el personal; las manipulaciones permitidas y prohibidas; las caracter�sticas de las materias primas y otros ingredientes utilizados en el proceso de elaboraci�n; los l�mites establecidos para el producto final en cuanto a humedad, contenido en cloruro s�dico, productos contaminantes, pesticidas y sustancias t�xicas, as� como residuos de metales; los requisitos microbiol�gicos que ha de cumplir el producto final; as� como requisitos acerca de las condiciones de envasado, etiquetado, rotulaci�n, publicidad, transporte, almacenamiento y venta.
La sal se regula por la «Reglamentaci�n T�cnico Sanitaria para la Obtenci�n,
Circulaci�n y Venta de la Sal y Salmueras Comestibles», aprobada por el Real Decreto 1424/1983 (BOE del 1 de Julio de 1983), modificada posteriormente. Esta disposici�n obliga a aquellas personas dedicadas a la elaboraci�n, envasado, circulaci�n y comercio de los productos definidos por ella. En cuanto al uso de la sal en otros sectores de la industria alimentaria, especifica s�lo condiciones de transporte y almacenamiento.
El Real Decreto 2001/1995, del 7 de diciembre, aprueba la lista positiva de aditivos colorantes autorizados para su uso en la elaboraci�n de productos alimenticios, as� como sus condiciones de utilizaci�n.
5. CONTROL DE CALIDAD APLICADO A LAS MATERIAS PRIMAS:
Las materias primas que forman la margarina, aunque vengan de proveedores certificados, deben ser analizadas peri�dicamente para comprobar que cumplen con las especificaciones exigidas.
Las caracter�sticas qu�micas generales, ser�n las siguientes:
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A continuaci�n se describen algunas normas para el an�lisis de algunos par�metros del componente mayoritario de la margarina (el aceite).
5.1. Determinaci�n del grado de acidez (UNE 55-011):
5.1.1. OBJETO
Determinar los �cidos libres en aceites. El contenido en �cidos grasos libres se expresa mediante la acidez calculada seg�n el m�todo convencional.
5.1.2. PRINCIPIO
Disoluci�n de la muestra en una mezcla de disolventes y valoraci�n de los �cidos grasos libres mediante una soluci�n etan�lica de hidr�xido pot�sico.
5.1.3. REACTIVOS
Todos los reactivos deben ser de calidad anal�tica reconocida y el agua utilizada debe ser agua destilada o de una pureza equivalente.
A) Mezcla de �ter diet�lico y etanol de 95% (V/V), 1:1 en volumen.
Nota: El �ter diet�lico es muy inflamable y puede formar per�xidos explosivos. Debe utilizarse tomando especiales precauciones.
Debe neutralizarse exactamente en el momento de su utilizaci�n con la soluci�n de hidr�xido pot�sico (B) en presencia de 0,3 ml de la soluci�n de fenolftale�na (C) por cada 100 ml de mezcla.
Nota: Si no es posible utilizar �ter diet�lico, puede sustituirse por una mezcla de disolventes formada por etanol y tolueno. Si fuera necesario, el etanol podr�a sustituirse, a su vez, por 2-propanol.
B) Soluci�n etan�lica valorada de hidr�xido pot�sico, = 0,1M o, en caso necesario, = 0,5M.
Nota: Debe conocerse, y comprobarse inmediatamente antes de su utilizaci�n, la concentraci�n exacta de la soluci�n etan�lica de hidr�xido pot�sico. Debe utilizarse una soluci�n que haya sido preparada por lo menos cinco d�as antes y decantada en un frasco de vidrio marr�n cerrado con tap�n de goma. La soluci�n debe ser incolora o de color amarillo paja.
Nota: Se puede preparar una soluci�n incolora y estable de hidr�xido pot�sico de la manera siguiente:
Llevar a ebullici�n, y mantener �sta a reflujo durante una hora, 1000 ml de etanol con 8 g de hidr�xido pot�sico y 0,5 g de virutas de aluminio. Destilar inmediatamente. Disolver en el destilado la cantidad requerida de hidr�xido pot�sico.
Dejar reposar durante varios d�as y decantar el l�quido claro sobrenadante, separ�ndolo del precipitado de carbonato pot�sico.
La soluci�n tambi�n puede prepararse de la manera siguiente sin efectuar la destilaci�n: a�adir 4 ml de butilato de aluminio a 1000 ml de etanol y dejar reposar la mezcla durante algunos d�as.
Decantar el l�quido sobrenadante y disolver en �l la cantidad necesaria de hidr�xido pot�sico. La soluci�n est� lista para ser utilizada.
C) Soluci�n de 10 g/l de fenolftale�na en etanol de 95-96% (V/V).
5.1.4. MATERIAL
Material habitual de laboratorio, y en particular:
* Balanza anal�tica.
* Matraz erlenmeyer de 250 ml de capacidad.
* Bureta de 10 ml de capacidad, con graduaci�n de 0,05 ml.
5.1.5. PROCEDIMIENTO
1�. Preparaci�n de la muestra para la prueba.
La determinaci�n se efectuar� en una muestra filtrada. Si el contenido global de humedad e impurezas es inferior al 1%, se utilizar� la muestra tal cual.
2�. Muestra para la prueba.
Tomar la muestra, seg�n el grado de acidez previsto, de acuerdo con el cuadro siguiente:
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Pesar la muestra en el matraz erlenmeyer de 250 ml.
3�. Determinaci�n.
Disolver la muestra en 50 a 150 ml de la mezcla de �ter diet�lico y etanol (A), previamente neutralizada.
Valorar, agitando, con la soluci�n de hidr�xido pot�sico de 0,1M (B) (v�ase nota 2) hasta el viraje del indicador (la coloraci�n rosa de la fenolftale�na debe permanecer al menos durante 10 segundos).
Nota 1: La soluci�n etan�lica valorada de hidr�xido pot�sico (B) puede sustituirse por una soluci�n acuosa de hidr�xido pot�sico o s�dico siempre que el volumen de agua a�adido no provoque una separaci�n de las fases.
Nota 2: Si la cantidad necesaria de la soluci�n de hidr�xido pot�sico de 0,1M supera los 10 ml, debe utilizarse una soluci�n de 0,5M.
Nota 3: Si la soluci�n se enturbia durante la valoraci�n, a�adir una cantidad suficiente de la mezcla de disolventes (A) para que la soluci�n se aclare.
5.1.6. EXPRESI�N DE LA ACIDEZ EN PORCENTAJE DE �CIDO OLEICO
La acidez, expresada en porcentaje de �cido oleico es igual a:
siendo:
V : volumen en ml de la soluci�n valorada de hidr�xido pot�sico utilizada.
c : concentraci�n exacta, en moles por litro, de la soluci�n de hidr�xido pot�sico utilizada.
M: peso molecular del �cido en que se expresa el resultado (�cido oleico = 282).
P: peso en gramos de la muestra utilizada.
Se tomar� como resultado la media aritm�tica de dos determinaciones.
5.2. Determinaci�n del �ndice de per�xidos (UNE 55-023):
5.2.1. OBJETO
La presente norma describe un m�todo para la determinaci�n del �ndice de per�xidos de los aceites y grasas.
5.2.2. �MBITO DE APLICACI�N
La presente norma es aplicable a los aceites y grasas animales y vegetales.
5.2.3. DEFINICI�N
El �ndice de per�xidos es la cantidad (expresada en miliequivalentes de ox�geno activo por kg de grasa) de per�xidos en la muestra que ocasionan la oxidaci�n del yoduro pot�sico en las condiciones de trabajo descritas.
5.2.4. PRINCIPIO
La muestra problema, disuelta en �cido ac�tico y cloroformo, se trata con soluci�n de yoduro pot�sico. El yodo liberado se valora con soluci�n valorada de tiosulfato s�dico.
5.2.5. APARATOS
Todo el material utilizado estar� exento de sustancias reductoras u oxidantes.
Nota: No engrasar las superficies esmeriladas.
* Navecilla de vidrio de 3 ml.
* Matraces con cuello y tap�n esmerilados, de 250 ml de capacidad aproximadamente, previamente secados y llenos de gas inerte puro y seco (nitr�geno o, preferiblemente, di�xido de carbono).
* Bureta de 25 o 50 ml, graduada en 0,1 ml.
5.2.6. REACTIVOS
A) Cloroformo para an�lisis
Cloroformo para an�lisis exento de ox�geno, eliminado por borboteo de una corriente de gas inerte puro y seco.
B) �cido ac�tico
�cido ac�tico glacial para an�lisis, exento de ox�geno por borboteo de una corriente de gas inerte puro y seco.
C) Soluci�n de yoduro pot�sico
Preparada con yoduro pot�sico para an�lisis y agua destilada recientemente hervida, exenta de yodo y yodatos.
D) Soluci�n acuosa de tiosulfato s�dico 0,01 o 0,002N valorada exactamente e inmediatamente antes del uso.
E) Soluci�n indicadora de almid�n, en soluci�n acuosa de 10 g/l, reci�n preparada con almid�n soluble.
5.2.7. MUESTRA
La muestra se tomar� y almacenar� al abrigo de la luz, y se mantendr� refrigerada dentro de envases de vidrio totalmente llenos y herm�ticamente cerrados con tapones de vidrio esmerilado o de corcho.
5.2.8. PROCEDIMIENTO
El ensayo se realizar� con luz natural difusa o con luz artificial. Pesar con precisi�n de 0,001 g en una navecilla de vidrio o, en su defecto, en un matraz una cantidad de muestra en funci�n del �ndice de per�xidos que se presuponga, con arreglo al cuadro siguiente:
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En un matraz de 250 ml secado previamente y lleno con una gas inerte, puro y seco (anh�drido carb�nico o nitr�geno) se introduce la navecilla de vidrio que contenga la muestra problema. A�adir 10 ml de cloroformo (A).
Disolver r�pidamente la muestra problema mediante agitaci�n. A�adir 15 ml de �cido ac�tico glacial (B) y, a continuaci�n, 1 ml de soluci�n de yoduro pot�sico (C).
Cerrar r�pidamente el matraz, agitar durante 1 minuto y mantenerlo en la oscuridad durante 5 minutos exactamente, a una temperatura comprendida entre 15 y 25 �C. A�adir 75 ml aproximadamente de agua destilada.
Valorar (agitando al mismo tiempo vigorosamente) el yodo liberado con la soluci�n de tiosulfato s�dico (D) (soluci�n 0,002N si se presuponen valores inferiores a 12 y soluci�n 0,01N si se presuponen valores superiores a 12), utilizando la soluci�n de almid�n (6.5) como indicador.
Efectuar dos determinaciones por muestra.
Realizar simult�neamente un ensayo en blanco, sin aceite, que debe dar un �ndice nulo. Si el resultado del ensayo en blanco sobrepasa 0,05 ml de la soluci�n de tiosulfato s�dico 0,01N (6.4), sustituir los reactivos.
5.2.9. EXPRESI�N DE LOS RESULTADOS
El �ndice de per�xidos (I.P.), expresado en miliequivalentes de ox�geno activo por kg de grasa se calcula mediante la f�rmula siguiente:
siendo:
V= ml de soluci�n valorada de tiosulfato s�dico (6.4) empleados en el ensayo, convenientemente corregidos para tener en cuenta el ensayo en blanco.
N= normalidad exacta de la soluci�n de tiosulfato s�dico (6.4) empleada.
P= peso, en gramos de la muestra problema.
El resultado ser� la media aritm�tica de las dos determinaciones efectuadas.
5.3. Determinaci�n del �ndice de yodo (UNE-55-013):
5.3.1. OBJETO
La presente norma internacional especifica un m�todo para la determinaci�n del �ndice de yodo de grasas y aceites comestibles, en lo sucesivo denominados grasas.
5.3.2. DEFINICI�N
A los fines de la presente norma internacional, se aplicar� la definici�n siguiente:
�ndice de yodo: el peso de yodo absorbido por la muestra en las condiciones de trabajo que se especifican en la presente norma internacional.
El �ndice de yodo se expresa en gramos de yodo por 100 g de muestra.
5.3.3. PRINCIPIO
Disoluci�n de la muestra problema y adici�n de reactivo de Wijs. Una vez transcurrido el tiempo que se especifica, adici�n de soluci�n acuosa de yoduro pot�sico y valoraci�n del yodo liberado con soluci�n de tiosulfato s�dico.
5.3.4. REACTIVOS
Todos los reactivos ser�n de calidad anal�tica reconocida y el agua debe cumplir los requisitos del grado 3 conforme a la norma ISO 3696.
A) Yoduro pot�sico, soluci�n de 100 g/l, exento de yodatos o de yodo libre.
B) Engrudo de almid�n.
Mezclar 5 g de almid�n soluble con 30 ml de agua, a�adir esta mezcla a 1 000 ml de agua en ebullici�n, hervir durante 3 minutos y dejar enfriar.
C) Soluci�n volum�trica patr�n de tiosulfato s�dico. c (Na2S2O3. 5H2O) = 0,1 mol/l, valorada como m�ximo 7 d�as antes de su uso.
D) Disolvente, preparado mezclando vol�menes iguales de ciclohexano y �cido ac�tico glacial.
E) Reactivo de Wijs, que contenga monocloruro de yodo en �cido ac�tico. Se utilizar� reactivo de Wijs comercializado.
Nota: El reactivo contiene 9 g de Icl3 + 9 g de I en �cido ac�tico.
5.3.5. MATERIAL
Material ordinario de laboratorio y, en particular, lo siguiente:
5.3.5.1. Navecillas de vidrio, apropiadas para la muestra problema y que puedan introducirse en los matraces (5.3.5.2).
5.3.5.2. Matraces erlenmeyer de 500 ml de capacidad con boca esmerilada, provistos de sus correspondientes tapones de vidrio y perfectamente secos.
5.3.6. PREPARACI�N DE LA MUESTRA QUE DEBER� ANALIZARSE.
Secar la muestra homogeneizada con sulfato s�dico y filtrarla.
5.3.7. PROCEDIMIENTO
5.3.7.1. Tama�o de la muestra
El peso de la muestra var�a en funci�n del �ndice de yodo previsto, como se indica en el cuadro 1.
Cuadro 1
�ndice de yodo
previsto
Peso de la muestra
problema
menos de 5
3,00 g
5 – 20
1,00 g
21 – 50
0,40 g
51 – 100
0,20 g
101 – 150
0,13 g
151 – 200
0,10 g
Pesar la muestra problema con precisi�n de 0,1 mg en una navecilla c�psula de pesadas de vidrio 5.3.5.1.
5.3.7.2. Determinaci�n
Introducir la muestra problema en un matraz de 500 ml. A�adir 20 ml del disolvente (D) para disolver la grasa. Agregar exactamente 25 ml del reactivo de Wijs (E), tapar el matraz, agitar el contenido y colocar el matraz al abrigo de la luz. No deber� utilizarse la boca para pipetear el reactivo de Wijs.
Preparar del mismo modo un ensayo en blanco con el disolvente y el reactivo, pero sin la muestra problema.
Para las muestras con un �ndice de yodo inferior a 150, mantener los matraces en la oscuridad durante 1 hora; para las muestras con un �ndice de yodo superior a 150, as� como en el caso de productos polimerizados o considerablemente oxidados, mantener en la oscuridad durante 2 horas.
Una vez transcurrido el tiempo correspondiente, agregar a cada uno de los matraces 20 ml de soluci�n de yoduro pot�sico (A) y 150 ml de agua.
Valorar con la disoluci�n de tiosulfato s�dico (C) hasta que haya desaparecido casi totalmente el color amarillo producido por el yodo. A�adir unas gotas de engrudo de almid�n (B) y continuar la valoraci�n hasta el momento preciso en que desaparezca el color azul despu�s de una agitaci�n muy intensa.
Nota: Se permite la determinaci�n potenciom�trica del punto final.
5.2.7.3. N�mero de determinaciones
Efectuar 2 determinaciones de la muestra problema.
5.3.8. EXPRESI�N DE LOS RESULTADOS
El �ndice de yodo se expresa del siguiente modo:
siendo:
c : valor num�rico de la concentraci�n exacta, expresada en moles por litro, de la soluci�n volum�trica patr�n de tiosulfato s�dico (C) utilizada;
V1: valor num�rico del volumen, expresado en mililitros, de la soluci�n de tiosulfato s�dico (C) utilizada para el ensayo en blanco;
V2: valor num�rico del volumen, expresado en mililitros, de la soluci�n de tiosulfato s�dico (D) utilizada para la determinaci�n;
p: valor num�rico del peso, expresado en gramos, de la muestra problema.
Se tomar� como resultado la media aritm�tica de las dos determinaciones, siempre que se cumpla el requisito establecido con respecto a la repetibilidad.
6. CONTROL DE CALIDAD APLICADO AL PRODUCTO ELABORADO:
Seg�n el art�culo 25 de la Reglamentaci�n T�cnico-Sanitaria para la elaboraci�n, circulaci�n y comercio de las comestibles, margarinas, minarinas y preparados grasos del BOE publicado el 1 junio de 1981, n�m. 130/1981, la margarina elaborada terminada y dispuesta para el consumo, reunir� las siguientes caracter�sticas fundamentales:
- Masa amarillenta con plasticidad adecuada para su manipulaci�n y apropiados caracteres organol�pticos.
- Prueba de fosfatasa, negativa.
- Acidez de la grasa, 0,5 por 100 como m�ximo, expresado en �cido oleico.
- Extracto al �ter de petr�leo (de 30 a 60 grados de punto de ebullici�n) 80 por 100 en peso, como m�nimo.
- Punto de fusi�n (deslizamiento) a 38� cent�grados o inferior.
Las caracter�sticas microbiol�gicas, toleradas como m�ximo, para las grasas comestibles destinadas al consumo directo ser�n las siguientes:
- Salmonella y arizona ……. 1 por 50 gramos
- Hongos …………………….. 100 por gramo
- Levaduras lipol�ticas …….. 100 por gramo
Para las determinar las caracter�sticas microbiol�gicas se emplear�n los m�todos de an�lisis utilizados por el Centro Nacional de Alimentaci�n y Nutrici�n.
6.1. CONTROL ORGANOL�PTICO:
La margarina, una vez terminada, debe ser agradable al consumidor y para ello lo que tiene que tener son unas caracter�sticas organol�pticas muy concretas que ser�n determinadas por lotes y por catadores especializados en la materia para detectar defectos de calidad y si la margarina no supera este control, no saldr� al mercado.
Para ver la siguiente tabla seleccionar la opci�n «Descargar» del men� superior
El valor final se expresa en forma de dos n�meros, siendo el primer n�mero la puntuaci�n �nicamente del sabor y el segundo el correspondiente a la puntuaci�n total.
Para obtener medidas reproducibles las condiciones de control anal�tico ser�n siempre las mismas, estando la margarina a una temperatura de 12 � 13 �C y la temperatura de la sala a 16 � 20 �C.
6.1.1. POSIBLES DEFECTOS EN LA CALIDAD DE LA MARGARINA:
6.1.1.2. SABOR A OXIDADO:
Existen dos tipos distintos de sabor a oxidado:
- El t�pico sabor a «oxidado», se debe a la alteraci�n de los fosfol�pidos. Es parecido al gusto a papel, cart�n, madera y gusto met�lico.
- Sabor a «grasa oxidada» que se debe a la oxidaci�n de los glic�ridos, caracterizada por la aparici�n de un sabor a sebo.
Este �ltimo sabor es menos frecuente que el sabor a «oxidado» porque los glic�ridos son menos sensibles a la oxidaci�n que los fosfol�pidos. Los fen�menos de oxidaci�n est�n catalizados principalmente por los rayos luminosos y algunos metales como el hierro y el cobre. Este efecto se puede evitar empleando el equipo adecuado y envolviendo la margarina en material impermeable a la luz y al aire.
Durante el almacenamiento de la margarina se puede desarrollar un gusto a pescado debido a la degradaci�n de los fosfol�pidos, principalmente de la lecitina. El exceso de sal y la presencia de algunos agentes oxidantes favorecen la aparici�n de este defecto.
Para disminuir al m�ximo este u otros efectos oxidativos, debemos partir de aceite de calidad, ya que la eliminaci�n de los factores pro-oxidantes favorece la no oxidabilidad de la margarina final.
6.1.1.3. DEFECTOS DE COLOR:
Para el an�lisis del color se mide la intensidad y la uniformidad de este.
La intensidad se mide por comparaci�n con est�ndares de color que van desde un amarillo muy p�lido hasta un amarillo muy oscuro y lo que se busca es la coloraci�n media.
En cuanto a la uniformidad, el principal defecto es una coloraci�n marm�rea desigual, que se debe a la distribuci�n irregular de la sal y del agua.
Los principales factores de este defecto son una temperatura demasiado elevada y la adici�n de sal demasiado tarde.
En algunas ocasiones pueden aparecer manchas de distintos colores, que pueden tener un origen diverso. Puede deberse a la presencia de part�culas coaguladas, contaminaci�n con metales del agua o del utillaje, oxidaci�n localizada o al crecimiento de algunos microorganismos.
6.1.1.4 DEFECTOS DE TEXTURA Y CONSISTENCIA:
La consistencia incluye la firmeza y la plasticidad.
La margarina debe ser lo suficientemente firme y pl�stica a temperatura ambiente (20 � 22 �C) para poder extenderse con facilidad. La textura se refiere a la estructura (estado granular), y la margarina debe ser en este aspecto fina, compacta y c�rea. En general se habla de textura refiri�ndose al mismo tiempo a la consistencia, debido a la interdependencia entre ambas.
Los fen�menos m�s comunes que suelen aparecer son:
- Endurecimiento:
La dureza aumenta con el tiempo que se deje permanecer estacionaria.
Durante las primeras horas se produce un aumento progresivo de su dureza, para que despu�s de forma asist�tica, alcance su m�ximo valor.
La margarina alcanza en cinco horas hasta el 70 % de su dureza final, que tardar� en alcanzarla 30 d�as.
Este endurecimiento es funci�n de los siguientes factores:
- Composici�n intr�nseca de los glic�ridos.
- Concentraci�n de los �cidos grasos libres, ya que son un factor acelerante.
- El tipo de cristalizaci�n, porque una cristalizaci�n r�pida acelera el proceso.
- La temperatura de almacenamiento de la margarina, ya que la m�xima velocidad se obtiene entre 13 y 18 �C, por debajo de 5 �C el endurecimiento es bajo y a �10 �C el endurecimiento es nulo.
Por tanto el endurecimiento ocurre durante el almacenado y el transporte.
Este endurecimiento afectar� tambi�n a la distribuci�n del agua y se corre el riesgo de que el tama�o y la distribuci�n de las gotas de agua var�en.
En el caso de margarinas muy duras, estas pueden tener grandes gotas de agua o perder todo el agua. En casos extremos se pueden encontrar margarinas de dos colores debido a la irregular distribuci�n del agua.
- P�rdida de hesi�n:
Esta caracter�stica hace referencia a la totalidad de fuerzas de adhesi�n que pueden medirse de acuerdo con la fuerza necesaria para separar dos superficies paralelas en contacto.
Un bajo poder de hesi�n dar� una margarina escamosa, laminada o astillada.
La fuerza de hesi�n est� desfavorecida por el endurecimiento, por la presencia de agua en las superficies de fabricaci�n de margarina y por el alto contenido de aceite libre.
Para comprobar la p�rdida de hesi�n, se conservar� una muestra durante unos d�as para hacer los an�lisis correspondientes y ver como evoluciona este factor.
- Textura pegajosa:
Este tipo de textura se da cuando la margarina se adhiere excesivamente a un objeto. Este defecto aparece cuando hay una proporci�n muy elevada de grasa l�quida a temperatura ambiente y se puede corregir refrigerando la margarina hasta la completa cristalizaci�n de los glic�ridos.
- Textura quebradiza:
Este tipo de textura lo presenta la margarina demasiado firme, a la que falta cohesi�n y es dif�cil de extender. Esto se debe a un exceso de grasa s�lida.
- Textura blanda:
Esta textura es consecuencia de una gran proporci�n de grasa l�quida. La forma de corregirlo es enfriando gradualmente la grasa para generar cristales m�s grandes, efecto conseguido con refrigeraci�n m�s intensa pero tambi�n m�s lenta.
6.2. Prueba de la fosfatasa:
6.2.1. Principio.
El ensayo se basa en la acci�n de la enzima fosfatasa sobre el substrato sodio fenilfosfato di-b�sico, con liberaci�n del fenol y fosfato. La cantidad de fenol liberada se determina por adici�n de un reactivo que da color azul en presencia de fenol.
6.2.2. Material y aparatos.
6.2.2.1. Cuchillo o esp�tula de acero inoxidable.
6.2.2.2. Ba�o de agua a 37�-38�C.
6.2.2.3. Term�metro.
6.2.2.4. Pipetas de 1 ml.
6.2.2.5. Embudo de 5 cm de di�metro.
6.2.2.6. Papel Whatman n�m. 42 o n�m. 2.
6.2.2.7. Tubos graduados a 5 y 10 ml.
6.2.2.8. Fot�metro con filtro de transmitancia m�xima a 610 nm.
6.2.2.9. Centr�fuga.
6.2.2.10. Pera de goma para pipetar.
6.2.3. Reactivos.
Acido B�rico PA-ACS-ISO
Agua PA-ACS
1-Butanol PA
Bario Hidr�xido 8-hidrato PA
Cobre II Sulfato 5-hidrato PA-ACSISO
2, 6-Dibromoquinona Clorimida (BQC)
Etanol absoluto PA
Fenol PA-ACS
Sodio meta-Borato
Sodio Cloruro PA-ACS-ISO
di-Sodio Fenilfosfato 2-hidrato
Zinc Sulfato 1-hidrato PA
6.2.3.1. Tamp�n Bario Hidr�xido-Borato: Disolver 18 g de Bario Hidr�xido 8-hidrato PA y 8 g de Acido B�rico PA-ACS-ISO en Agua PA-ACS y diluir a 1 litro con Agua PA-ACS.
6.2.3.2. Tamp�n de desarrollo de color: pH 9,8 � 0,15 a 25�C. Disolver 6,0 g de Sodio meta-Borato (NaBO2) y 20 g de Sodio Cloruro PA-ACS-ISO en Agua PA-ACS y diluir a 1 litro con Agua PA-ACS.
6.2.3.3. Tamp�n de diluci�n de color. Diluir 100 ml de tamp�n de desarrollo de color a 1 litro con Agua PA-ACS.
6.2.3.4. Sustrato tamp�n: Disolver 0,10 g de di- Sodio Fenilfosfato 2-hidrato cristalino libre de Fenol en 100 ml de tamp�n Bario Hidr�xido-Borato (6.2.3.1.) (los cristales de di-Sodio Fenilfosfato 2-hidrato, deben guardarse en congelador o en desecador). Si di-Sodio Fenilfosfato 2-hidrato RE, no est� libre de Fenol, purificarlo como sigue:
Disolver 0,5 g con 4,5 ml de Agua PA-ACS, a�adir 0,5 ml de tamp�n Bario idr�xido-Borato (6.2.3.1.) y dos gotas del reactivo BQC (6.2.3.5.) y dejar reposar 30 minutos. Extraer el color con 2,5 ml de 1-Butanol PA (6.2.3.7.) y dejar reposar hasta que el alcohol se separe. Retirar el alcohol con un cuentagotas y desecharlo. Diluir 1,0 ml de la soluci�n acuosa a 100 ml de tamp�n Bario-Hidr�xido Borato (6.2.3.1.).
Calentar la soluci�n a 85 �C 2 minutos, tapar inmediatamente y conservar en refrigerador. La soluci�n es estable un a�o si las porciones son recogidas con m�nima exposici�n a la atm�sfera.
6.2.3.5. Soluci�n de 2,6-Dibromoquinona Clorimida (BQC) o reactivo de Gibbs: Disolver 40 mg BQC en polvo en 100 ml de Etanol absoluto PA o Metanol PA-ACS-ISO y pasarlo a un frasco cuentagotas oscuro. El reactivo permanece estable por lo menos un mes, si se guarda en congelador; no usarlo despu�s de que empiece a ponerse pardo.
Guardar BQC en polvo en congelador o en desecador (nota: ha habido explosiones del reactivo BQC guardado en botella en la estanter�a de reactivos).
Comprobar los nuevos lotes de BQC antes de usarlo, preparando una curva patr�n con Fenol y comparando la curva obtenida con la de BQC que se sabe es satisfactorio. Repetir la prueba al menos semestralmente.
6.2.3.6. Soluci�n Cobre II Sulfato 5-hidrato PAACS-ISO para los patrones: Disolver 0,05 g Cobre II Sulfato 5-hidrato PA-ACS-ISO en Agua PA-ACS y diluir a 100 ml.
6.2.3.7. 1-Butanol PA: Usar 1-Butanol PA, punto de ebullici�n 116-118�C. Para ajustar el pH, mezclar 1 litro con 50 ml de tamp�n de desarrollo de color. Guardar en recipiente con tap�n de vidrio.
6.2.3.8. Soluci�n patr�n de Fenol:
6.2.3.8.1. Soluci�n madre: Pesar exactamente 1,000 g de Fenol PA-ACS puro, llevarlo a un matraz aforado de 1 litro, diluirlo con Agua PA-ACS hasta 1 litro y mezclar (1 ml = 1 mg de Fenol). La soluci�n es estable varios meses en refrigerador.
6.2.3.8.2. Patrones de trabajo: Diluir 10,0 ml de la soluci�n madre con Agua PA-ACS hasta 1 litro y mezclar (1 ml = 10/�g, 0,00001 g o 10 unidades de Fenol). Usar esta soluci�n patr�n para preparar soluciones patr�n m�s diluidas: p. e., diluir 5, 10, 30, 50 ml con Agua PA-ACS hasta 100 ml para preparar soluciones patr�n, que contenga 0,5; 1,0; 3,0 y 5,0 �g o unidades de Fenol/ml, respectivamente.
Guardar estas soluciones patr�n en refrigerador no m�s de una semana. An�logamente preparar, a partir de la soluci�n madre (6.2.3.8.1.), soluciones patr�n que contengan 20, 30 y 40 unidades/ml.
Medir las cantidades adecuadas de las soluciones patr�n de trabajo en una serie de tubos (preferiblemente graduados a 5,0 y 10,0 ml) para conseguir un intervalo adecuado de patrones, seg�n se necesite, que contengan 0 (control o prueba en blanco), 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 10,0; 20,0; 30,0 y 40,0 unidades.
Para aumentar el brillo de las soluciones azules y mejorar la estabilidad de los patrones, a�adir 1,0 ml de soluci�n de Cobre II Sulfato (6.2.3.6.) a cada tubo. Luego a�adir 5,0 ml de tamp�n de soluci�n de color (6.2.3.3.) y diluir con Agua PA-ACS hasta 10,0 ml, a�adir 4 gotas (0,08 ml) de la soluci�n BQC (6.2.3.5.), mezclar y dejar desarrollar el color azul 30 minutos a temperatura ambiente.
Leer las intensidades de color en el fot�metro con filtro de 610 nm, restar el valor de la prueba en blanco del color de cada patr�n de Fenol y preparar la curva patr�n (debe ser una l�nea recta).
Si los patrones han de usarse para comparaci�n visual, guardar en refrigerador. Preparar semanalmente una serie nueva.
6.2.4. Procedimiento.
Tomar la muestra por debajo de la superficie con cuchillo y esp�tula limpios y proceder como sigue:
Pesar 1,0 g de muestra (preferiblemente por duplicado) sobre un pedazo de papel encerado de aproximadamente 1 pulgada cuadrada e introducir el papel con la muestra dentro del tubo. An�logamente, pesar otra muestra y colocarla en un tubo como control o patr�n.
Calentar el patr�n aproximadamente 1 minuto a 85-90� en vaso de agua hirviendo (cubierto as� el tubo entero se calienta a 85-90�) y se enfr�a a temperatura ambiente. A partir de este momento, tratar en la misma forma el patr�n y el problema.
A�adir 10,0 ml de sustrato patr�n (6.2.3.4.). Tapar el tubo y mezclar. Inmediatamente despu�s de a�adir el sustrato, incubar 1 hora en ba�o de agua a 37-38 �C, mezclando o agitando el contenido de cuando en cuando.
Calentar en vaso de agua hirviendo casi 1 minuto, calentando hasta 85-90� (utilizar term�metro en otro tubo del mismo tama�o y forma que contenga el mismo volumen de l�quido) y enfriar a temperatura ambiente en recipiente de agua fr�a.
Pipetar en 1 ml de soluci�n de Zinc Sulfato de 6,0 g/100 ml y mezclar por completo (el pH de la mezcla debe ser de 9,0-9,1).
Filtrar (se recomienda embudo de 5 cm y papel Whatman n�mero 42 o n�m. 2) y recoger 5,0 ml de filtrado en el tubo, preferentemente graduado a 5,0 y 10,0 ml.
A�adir 5,0 ml de tamp�n de desarrollo de color (6.2.3.2.). El pH de la mezcla ha de ser 9,3-9,4.
A�adir 4 gotas de la soluci�n BQC (6.2.3.5.) y dejar 30 minutos a temperatura ambiente para desarrollo de color.
Determinar la intensidad del color azul por uno de los siguientes m�todos:
a) Con fot�metro.- Leer intensidades de color de soluciones en blanco y problema (utilizando filtro con transmitancia m�xima a aproximadamente 610 nm, restar la lectura de la prueba en blanco de la del problema, y expresar el resultado en equivalentes Fenol mediante referencias a la curva patr�n obtenida con las correspondientes soluciones (6.2.3.8.2.). Generalmente es innecesaria la extracci�n con 1-Butanol PA cuando se utiliza el fot�metro; si se hace la extracci�n con 1-butanol PA como en (b), centrifugar la muestra 5 minutos para romper la emulsi�n y separar el agua suspendida en la capa de alcohol (para esta finalidad puede adaptarse una centr�fuga Babcock haciendo adaptadores especiales para tubos en la forma siguiente. Cortar una secci�n de 1/4″ de grueso de un tap�n de goma de di�metro adecuado, que ajuste en el fondo del vaso de centrifugaci�n.
Pegar dos tapones de corcho de di�metro adecuado, perforar en el centro un orificio de dimensiones adecuadas para alojar un tubo ajustadamente e introducir la secci�n doble de corcho en el vaso. Despu�s de centrifugar, quitar casi todo el 1-Butanol PA con pipeta provista de pera de goma en el extremo superior. Filtrar dentro de la cubeta del fot�metro y leer con filtro cuyo m�ximo de transmitancias es aproximadamente de 650 nm).
b) Con patrones visuales.- Con muestras que producen m�s de 5 unidades, comparar colores en tubos con los de patrones de Fenol en soluci�n acuosa (6.2.3.8.2.). Para cuantificar resultados en los casos dudosos (p. ej., problemas que producen 0,5-5 unidades de color) extraer con 1-Butanol PA (6.2.3.7.). A�adir 5,0 ml de Alcohol (6.2.3.7.) e invertir el tubo lentamente varias veces; centrifugar como en (a) si es necesario incrementar la transparencia de la capa de alcohol, y comparar el color azul con los colores de los patrones de Fenol (6.2.3.8.2.), an�logamente tratados.
En los problemas que se consideren muy positivos durante el desarrollo de color (p. ej., 20 unidades), en los que 4 gotas de soluci�n BQC (6.2.3.5.) pueden ser insuficientes para combinar con todo el Fenol, pipetar proporci�n adecuada de contenidos dentro de otro tubo, diluir hasta 10,0 ml con tamp�n de diluci�n de color (6.2.3.3.), y a�adir 2 gotas adicionales de soluci�n BQC (6.2.3.5.).
Con cada problema diluir y tratar la prueba en blanco an�logamente. Si la prueba sobre la muestra diluida es todav�a muy fuertemente positiva, diluir de nuevo en la misma forma hasta que el color final est� dentro del intervalo de los patrones visuales o de la curva patr�n del fot�metro.
Dejar 30 minutos para el desarrollo de color despu�s de la �ltima adici�n de la soluci�n BQC (6.2.3.5.) antes de hacer la lectura final. Para corregir lecturas por diluci�n, multiplicar por 2 para diluci�n 5 + 5, por 10 para diluci�n 1 + 9 y por 50 diluci�n 1 + 9 seguida de diluci�n 2 + 8, etc.
6.2.5. C�lculo.
Cuando se utilice 1,0 g de margarina y se a�adan 11,0 ml de l�quido, multiplicar el valor de la lectura por 1,1 para convertir el resultado en equivalentes de fenol/0,5 g de margarina.
6.3. �NDICE DE ACIDEZ DE LA GRASA (UNE 55-011):
6.3.1. Principio.
El �ndice de acidez de la materia grasa en la margarina es el n�mero de mg de hidr�xido pot�sico que se necesita para neutralizar 1 g de materia grasa.
La materia grasa, despu�s de separarla por fusi�n de la mantequilla, se disuelve en una mezcla de alcohol-�ter, y luego se titula con una soluci�n alcalina valorada.
6.3.2. Material y aparatos.
6.3.2.1. Balanza anal�tica.
6.3.2.2. Matraces erlenmeyer de 300 ml.
6.3.2.3. Bureta graduada contrastada en divisiones de 0,1 ml.
6.3.3. Reactivos.
Los reactivos que se utilicen deben ser de calidad pura para an�lisis.
Etanol absoluto PA
Etanol 96% v/v PA
Metanol PA-ACS-ISO
Eter Diet�lico estabilizado con ~ 6 ppm de BHT PA-ACS
Fenolftale�na PA-ACS
Potasio Hidr�xido 0,1 mol/l (0,1N) etan�lica
6.3.3.1. Potasio Hidr�xido 0,1 mol/l (0,1N) etan�lica.
6.3.3.2. Mezcla de vol�menes iguales de Etanol 96% v/v PA y de Eter Diet�lico estabilizado con ~ 6 ppm de BHT PA-ACS.
6.3.3.3. Soluci�n neutra de Fenolftale�na PA-ACS al 1% (m/v) en Etanol 96% v/v PA desnaturalizado con Metanol PA-ACS-ISO.
NOTA: Alcohol desnaturalizado con Metanol PA-ACS-ISO: 100 partes Etanol absoluto PA y 5 Metanol PA-ACS-ISO.
6.3.4. Procedimiento.
Para separar la materia grasa, fundir la muestra, dejarla reposar a 50�-60� 2 o 3 horas, decantar y filtrar con papel de filtro seco. Filtrar nuevamente si el primer filtro no est� claro. Utilizar la materia grasa fundida, clarificada, bien mezclada.
En un matraz erlenmeyer pesar con precisi�n de 1 miligramo 5-10 g de materia grasa. A�adir 50-100 ml de la mezcla de Etanol 96% v/v PA y Eter Diet�lico est. con ~ 6 ppm de BHT y disolver en esta mezcla la materia grasa. A�adir 0,1 ml de la soluci�n de Fenolftale�na PA-ACS. Valorar con la soluci�n alcalina hasta que aparezca una coloraci�n rosa p�lido que persista al menos 10 segundos.
6.3.5. C�lculo.
V = volumen, en ml, de la soluci�n alcalina empleada.
t = normalidad de la soluci�n alcalina.
A = masa, en gramos, de la porci�n ensayada.
La diferencia entre los resultados de dos determinaciones paralelas no debe ser mayor de 0,1 mg de potasio hidr�xido por 1 g de materia grasa.
7. NORMAS OFICIALES DE AN�LISIS:
Las caracter�sticas, qu�micas ser�n valoradas por los siguientes m�todos de an�lisis, tanto para materias primas como para los productos elaborados:
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1. NECESIDADES DE VAPOR
CONCEPTOS:
El calor se genera en la caldera, que lo suministra, mediante la adecuada red de tuber�as, a todas las unidades necesarias.
La central de vapor de nuestra planta trabaja a una presi�n de ejercicio que ronda los 40 kg/cm2 y lo distribuye a esta presi�n. Las secciones que requieren presiones menores, reducen la misma en las proximidades del punto de consumo. Dicha presi�n permite disminuir considerablemente los di�metros de las tuber�as, reduciendo as� los perjudiciales efectos que tienen lugar por la condensaci�n del vapor a lo largo de ellas.
Otro motivo que aconseja la instalaci�n de calderas de alta presi�n es que las modernas columnas de desodorizaci�n continua trabajan con temperaturas del orden de 220-240 �C y necesitan para alcanzar dichas temperaturas, vapor con una presi�n de, al menos, 35 kg/cm2; adem�s el vapor de alta presi�n nos permite efectuar el vac�o necesario en esta etapa a trav�s de su expansi�n en el turbocompresor.
Pero nuestra caldera adem�s de producir vapor de alta presi�n es capaz de generar vapor de baja presi�n y agua caliente mediante economizadores dispuestos justo antes de que los gases quemados abandonen la c�mara de combusti�n; con esto aprovechamos al m�ximo la energ�a de estos gases y alimentamos los equipos necesarios con temperaturas adecuadas.
Nuestra central t�rmica est� constituida por:
- Instalaci�n desmineralizadora de agua por intercambio ionico;
- Desgasificador de agua de alimentaci�n a calderas;
- Un generador de vapor;
- Instalaci�n de abastecimiento de gas natural;
- Red de distribuci�n de vapor.
Descripci�n de la instalaci�n de intercambio ionico:
La configuraci�n de intercambio i�nico en columna es la que se emplea m�s a menudo en los procesos de intercambio i�nico. El intercambiador se coloca en el interior de una columna vertical, a trav�s de la cual fluye la disoluci�n a tratar.
El proceso global consta de varias etapas que a continuaci�n describiremos brevemente.
Etapas del proceso de intercambio i�nico en columna
Empaquetamiento de la columna:
Consiste en introducir el intercambiador en el interior de la columna evitando la formaci�n de bolsas de aire entre sus part�culas para as� obtener un lecho uniforme. Esta operaci�n se realiza habitualmente lavando el intercambiador con agua destilada, que ademas resulta �til para eliminar posibles impurezas.
Acondicionamiento del intercambiador:
En la etapa de acondicionamiento se procede a cambiar el contraion de la resina poni�ndola en contacto con una disoluci�n concentrada del ion que se desea tener. Una vez se ha conseguido este objetivo y la resina est� en la forma ionica deseada, debe eliminarse el exceso de esta disoluci�n lavando la resina con agua destilada.
Etapa de carga:
En esta etapa tiene lugar el intercambio de iones entre la disoluci�n a tratar y el intercambiador. La disoluci�n a tratar se introduce en la columna y fluye gradualmente a trav�s del intercambiador. Las condiciones de operaci�n (velocidad de flujo, pH de la disoluci�n etc) dependeran del tipo de intercambiador utilizado, y es importante optimizarlas para obtener un buen rendimiento en cuanto a capacidad y selectividad.
Etapa de regeneraci�n:
La etapa de regeneraci�n consiste en devolver el intercambiador saturado a su forma i�nica inicial, empleando una disoluci�n concentrada en el ion originariamente asociado al intercambiador (por ejemplo, un �cido mineral para una resina �cida fuerte). Esta etapa es importante en el proceso de intercambio i�nico ya que el buen funcionamiento del intercambiador en sucesivos procesos de carga depende de una regeneraci�n eficiente.
Descripci�n del desgasificador:
Introducci�n:
Para evitar la corrosi�n por oxigeno de las calderas, es necesario su eliminaci�n del agua de alimentaci�n. El sistema m�s econ�mico y racional es instalar un desgasificador t�rmico que elimina el ox�geno contenido en el agua de alimentaci�n aprovechando el descenso de punto de solubilidad del oxigeno al aumentar la temperatura.
A partir de 100� C , el agua no es capaz de retener ning�n gas en disoluci�n por lo que si se eleva la temperatura del agua de alimentaci�n por encima de esta temperatura se logra la completa desgasificaci�n de la misma.
Funcionamiento:
El agua y los condensados se introducen por la parte superior del desgasificante. El vapor necesario para elevar la temperatura del agua, se introduce al dep�sito por su parte inferior, manteniendo de esta forma la temperatura requerida del agua.
El vapor sobrante es evacuado a trav�s del desgasificador encontr�ndose en su camino el agua fr�a que se introduce a contracorriente, produci�ndose su calentamiento. Para mejorar este intercambio, en el interior del desgasificador est�n situadas una serie de bandejas perforadas por las que fluye el agua de fina lluvia.
El agua en contacto con el vapor produce su condensaci�n y cae al dep�sito junto con el agua. Los incondensables (gases disueltos) salen al exterior por la parte superior del desgasificador, circulando a trav�s de un condensador de vahos refrigerado por el agua fr�a de alimentaci�n antes de su entrada al desgasificador, condensando el eventual vapor que haya podido quedar despu�s de su paso por el desgasificador.
1.1. NECESIDADES DE VAPOR
Las necesidades de vapor de la instalaci�n industrial que se proyecta proceden de los procesos de blanqueo, desodorizado e hidrogenaci�n.
1.1.1. Blanqueo
Tras el lavado del aceite, �ste pasa al blanqueador.
En �l se somete a una adsorci�n con tierras decolorantes a una temperatura de 100 �C mantenida mediante vapor.
El consumo de vapor en el proceso de blanqueo es de:
90 kg/h.
1.1.2. Desodorizado
En esta etapa se utiliza el vapor de alta presi�n para tres objetivos diferentes:
- Vapor indirecto: para mantener constante la temperatura de la torre.
- Vapor directo: para provocar el arrastre de las sustancias vol�tiles del aceite.
- Vapor para el termocompresor: para generar las condiciones de alto vac�o necesarias para el correcto funcionamiento del desodorizado.
La columna desodorizadora trabaja a una temperatura de 200 �C; y para mantener estas condiciones se consumen las siguientes cantidades de vapor:
- Vapor indirecto: 277 kg/h.
- Vapor directo: 2,1 kg/h.
- Vapor para el termocompresor: 7,5 kg/h.
Suma total del vapor necesario para la desodorizaci�n:
286,6 kg/h.
1.1.3. Hidrogenaci�n
En esta etapa al aceite se le saturan los dobles enlaces de los �cidos grasos a�adiendo hidr�geno a una temperatura de 180 �C; para conseguirlo se hace necesario aportar calor al proceso mediante vapor; pero solamente en el periodo de arranque, ya que una vez que la reacci�n haya alcanzado esta temperatura, lo que hay que hacer es retirar el calor producido por la exotermidad de la reacci�n.
En el periodo de arranque del reactor, la cantidad de vapor que es necesario aportar es:
432 kg/h.
1.1.4. ELECCI�N DE LA CAPACIDAD DE LA CALDERA
El consumo de la caldera ser� el resultado de la suma del consumo de vapor en los tres procesos mencionados con anterioridad m�s un 15 % de tal cantidad en concepto de imprevistos, por lo que la capacidad del generador de vapor debe ser:
Consumo de vapor:
Resumen de consumos de vapor y secciones de las tuber�as.
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Todas las tuber�as de vapor llevan el aislante correspondiente; que equivale a 2 pulgadas de espesor por cada pulgada de di�metro interno de la conducci�n.
Caracter�sticas de la caldera:
Tipo
Producci�n vapor (kg/h)
Potencia kcal/h
Potencia kW
GMT 100
1000
600000
698
Para cubrir tales necesidades de vapor se instala una caldera comercial de 1000
kg/h,que seg�n el Reglamento de Recipientes a Presi�n del Ministerio de Industria, pertenece a la categor�a B, por lo que debe ser ubicada en una dependencia del edificio industrial con muros de hormig�n armado de un espesor de 45 cent�metros.
Las puertas ser�n met�licas y macizas, con unas dimensiones m�ximas de 1, 20 m. de ancho por 2,10 m. de alto.
El techo de la sala ser� de construcci�n ligera (fibrocemento, pl�stico, etc.).
2. NECESIDADES Y FLUJOS DE MATERIAS CIRCULANTES
AGUA:
Los aspectos fundamentales que debe reunir el agua son dos:
- Caudal continuo disponible;
- Calidad y caracter�sticas fisico-qu�micas.
Requisitos de pureza para el agua de entrada a la caldera de alta presi�n:
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GAS NATURAL:
El Poder Calor�fico del gas natural es de 10.440 kcal/m3.
Para nuestra caldera necesitamos una potencia de 600.000 kcal/h, por tanto:
= 57,47 m3/h de gas natural son necesarios.
Teniendo en cuenta que el rendimiento de la caldera es del 90 % la cantidad de gas natural necesaria es:
= 63,86 m3/h de gas natural.
ACEITE:
Caudales de los distintos tipos de aceite a lo largo de todo el proceso:
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Podemos observar que todos los caudales est�n entorno a 1100 kg/h, entonces la secci�n de toda la l�nea de proceso ser� la misma.
Primero pasamos el dato de flujo m�sico a flujo volum�trico dividiendo entre la densidad del aceite.
1200 l/h º 0,33 l/s
Despu�s de consultar el �baco correspondiente del anexo, vemos que necesitamos un di�metro interno para el tubo de acero inoxidable de:
Ø int. = 1 � pulgada.
AGUAS RESIDUALES:
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3. NECESIDADES DE CALOR
DISE�O DE INTERCAMBIADORES:
Intercambiador de placas para el desgomado:
Datos de c�lculo:
Para el c�lculo de los intercambiadores, tenemos que conocer las caracter�sticas de los fluidos, que son las siguientes:
Aceite
Agua
M = 0,317 kg/s
M = 0,120 kg/s
CP = 1970 Julios/kg.�C
CP = 4184 Julios/kg.�C
Tfe = 18 �C
Tce = 95 �C
Tfs = 70 �C
Tcs = �?
Calor necesario:
El aceite viene del tanque de almacenamiento a una temperatura aproximada de 18 �C y para el desgomado necesitamos elevar esta temperatura hasta los 70 �C.
El fluido calefactor que usaremos ser� agua a 95 �C proviniente de la condensaci�n del vapor de otros procesos.
Q = Calor intercambiado
M = Flujo m�sico
CP = Calor espec�fico
D T = Diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del fluido
Q = 0,317 (kg/s) . 1970 (J/kg.�C) . (70-18) = 32487,822 Wattios
Suponemos un rendimiento del intercambiador del 85 %, entonces el calor ser�:
32487,822/0,85 = 38220,967 Wattios
C�lculo del intercambiador:
Este c�lculo consiste en hallar la superficie necesaria de intercambio para que la energ�a t�rmica pase de un fluido a otro.
K = Constante de transferencia t�rmica
S = Superficie de transferencia
D Tln = Media logar�tmica de temperaturas entre los dos fluidos
Tce = Temperatura de entrada del fluido caliente
Tfs = Temperatura de salida del fluido fr�o
Tcs = Temperatura de salida del fluido caliente
Tfe = Temperatura de entrada del fluido fr�o
Como no conocemos Tcs hacemos un balance t�rmico al fluido caliente:
38220,967 W = 0,120 kg/s . 4184 J/kg.�C . (95 � Tcs)�C
Tcs = 18,875 �C
D Tln = 7,196 �C
Seg�n el fabricante los intercambiadores tienen una K = 3489,1 Julio/m2.s.�C
S = 38220,967 W/(7,196 �C . 3849,1 J/m2.s.�C) = 1,522 m2
(1,522 m2)/(0,08 m2/placa) = 19 placas (PG 8/2)
Intercambiador de placas para el aceite en el re-refinado:
Datos de c�lculo:
Aceite
Agua
M = 0,310 kg/s
M = 0,141 kg/s
CP = 1970 Julios/kg.�C
CP = 4184 Julios/kg.�C
Tfe = 70 �C
Tce = 95 �C
Tfs = 85 �C
Tcs = �?
Calor necesario:
Q = 0,310 (kg/s) . 1970 (J/kg.�C) . (85-70) = 9160,500 Wattios
9160,500/0,85 = 10777,059 Wattios
C�lculo del intercambiador:
Balance t�rmico al fluido caliente:
10777,059 W = 0,141 kg/s . 4184 J/kg.�C . (95 � Tcs)�C
Tcs = 72,602 �C
D Tln = 5,495 �C
S = 10777,059 W/(72,602 �C . 3849,1 J/m2.s.�C) = 0,562 m2
(0,562 m2)/(0,08 m2/placa) = 7 placas (PG 8/2)
Intercambiador de placas para el aceite en el lavado:
Datos de c�lculo:
Aceite
Agua
M = 0,310 kg/s
M = 0,115 kg/s
CP = 1970 Julios/kg.�C
CP = 4184 Julios/kg.�C
Tfe = 85 �C
Tce = 95 �C
Tfs = 93 �C
Tcs = �?
Calor necesario:
Q = 0,310 (kg/s) . 1970 (J/kg.�C) . (93-85) = 4998,126 Wattios
4998,126/0,85 = 38220,967 Wattios
C�lculo del intercambiador:
Balance t�rmico al fluido caliente:
4998,126 W = 0,141 kg/s . 4184 J/kg.�C . (95 � Tcs)�C Tcs = 85,033 �C
D Tln = 0,478 �C
S = 4998,126 W/(0,478 �C . 3849,1 J/m2.s.�C) = 3,524 m2
(3,524 m2)/(0,6 m2/placa) = 6 placas (PG 16/7)
4. NECESIDADES DE FR�O
Dise�o de la c�mara frigor�fica:
4.1. INTRODUCCI�N
Se precisa en la planta a proyectar una c�mara frigor�fica para la conservaci�n de la margarina que se va fabricando antes de salir al mercado.
La conservaci�n se realizar� a una temperatura de 4 �C.
Dado que no es posible conseguir esta temperatura de forma continua a lo largo del a�o mediante ventilaci�n por aire exterior, se ha recurrido al fr�o artificial para tal conservaci�n.
En este apartado se estudia por tanto la maquinaria frigor�fica requerida por tal c�mara, la cual ha de mantener su temperatura de r�gimen de forma continuada, por lo que su horario de funcionamiento ser� de 0:00 a 24:00 horas. No obstante, el tiempo de funcionamiento efectivo de la maquinara frigor�fica ser� inferior, debido a los paros intermitentes que se realizar�n para no sobrecargar los compresores.
4.2. DIMENSIONADO DE LA C�MARA FRIGOR�FICA DE CONSERVACI�N DE MARGARINA
4.2.1. Capacidad de la c�mara frigor�fica
La producci�n horaria de margarina para la planta a proyectar es de 1335,223 kg. Considerando que la planta trabajar� 24 h/d�a y 5 d�as/semana, la producci�n semanal de margarina asciende a 160.226,8 kg.
INSTALACI�N FRIGOR�FICA
La conservaci�n se realizar� a 4 �C. La margarina se conservar� en tarrinas de pl�stico de dimensiones 12,25 x 8,5 x 5 cm, y 250 gramos de peso; estas tarrinas ir�n a su vez empaquetadas en cajas de cart�n de 34 x 36,75 x 10 cm; la capacidad de cada una de estas cajas es de 24 tarrinas con un peso de 6 kilogramos. Para facilitar el manejo de tales cajas, �stas se paletizar�n en palets de medidas normalizadas 80 x 120 cm, con una altura de 15 cm. En cada palet se dispondr�n 60 cajas, 6 cajas en planta y 10 capas de altura.
N� cajas/palet = 60 cajas.
Peso del palet = 60 x 6 = 360 kg.
Altura del palet = (10 x 10) + 15 = 115 cm.
De este modo, la producci�n semanal de margarina se almacenar� en 26700 cajas dispuestas en 444 palets.
El transporte de las cajas en los palets por el interior de la c�mara de conservaci�n se har� por medio de carretillas elevadoras el�ctricas.
Debido a la naturaleza del producto, el n�mero de palets en altura no ser� superior a 3 y la altura total de la columna de palets no ser� superior a 4,8 m. Atendiendo a estas restricciones, se dispondr�n columnas de 3 palets, siendo la altura de las mismas de 3,45 m.
Se proyecta una c�mara frigor�fica para 148 columnas de 3 palets cada una, es decir, para almacenar los 444 palets que se producen semanalmente.
La producci�n diaria es de 32.062 kg y la capacidad de un palet es de 360 kg, con lo que la necesidad diaria es de 89 palets.
La disposici�n de los palets en la c�mara se indica en la figura siguiente:
Disposici�n de los palets en la c�mara frigor�fica de conservaci�n
4.2.2. Dimensiones de la c�mara frigor�fica
Se han fijado las siguientes dimensiones para conseguir una distribuci�n adecuada del producto en el interior de la c�mara ocupando el m�nimo espacio posible:
ANCHURA
Pasillo central: 3,6 m.
Pasillos laterales: 3,4 m.
Anchura ocupada por los palets: 1,2 x 4 = 4,8 m.
ANCHURA TOTAL DE LA C�MARA FRIGOR�FICA: 15,2 m.
LONGITUD
Separaci�n entre palets y pared: 2,6 m.
Longitud ocupada por los palets: 0,8 x 37 = 29,6 m.
LONGITUD TOTAL DE LA C�MARA FRIGOR�FICA: 32,2 m.
ALTURA
Altura de la columna de 3 palets: 3,45 m.
Altura libre hasta el techo: 0,55 m.
ALTURA TOTAL DE LA C�MARA FRIGOR�FICA: 4 m.
SUPERFICIE DE LA C�MARA FRIGOR�FICA: 15,2 x 32,2 = 489,44 m2
VOLUMEN DE LA C�MARA FRIGOR�FICA: 489,44 x 4 = 1957,76 m3
4.3. AISLAMIENTO T�RMICO DE LA INSTALACI�N FRIGOR�FICA
4.3.1. Introducci�n
El aislamiento t�rmico de la c�mara de conservaci�n de margarina proteger� a tal instalaci�n contra las disipaciones de energ�a.
Los cerramientos estar�n constituidas por enlucido de yeso, ladrillo perforado, aislante de poliestireno, c�mara de aire y un enlucido de cemento.
Para ajustarnos a la norma b�sica de edificaci�n (NBE � CT � 79) para este tipo de c�maras debemos aislar las paredes para que la densidad de calor sea igual 7 kcal/h.m2 o menor; por eso debemos hallar el espesor de aislante requerido.
Lo primero que tenemos que conocer es el coeficiente global de transmisi�n de calor «K». La f�rmula de calcularlo es la siguiente:
L es el espesor de la superficie a tratar.
l es la conductividad t�rmica del material.
hi es el coeficiente superficial de transmisi�n de calor por convecci�n interna.
he es el coeficiente superficial de transmisi�n de calor por convecci�n interna.
Rc es la resistencia t�rmica de la c�mara de aire existente en el muro.
PAREDES:
Constantes t�rmicas de los materiales, espesores y coeficientes de convecci�n:
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Teniendo en cuenta que la temperatura interna de la c�mara frigor�fica para la conservaci�n de la margarina es de 4 �C y la temperatura media de la nave 18 �C, sustituimos todos los valores en la siguiente ecuaci�n:
y despejando, obtenemos un espesor para el poliestireno expandido de 4 cm.
Aislando las paredes de esta manera tenemos una p�rdida de calor por las paredes internas de 1469,5 Wattios.
Para las paredes que est�n en contacto con el exterior, el valor 1/he tiene un valor de 0,06 m2.�C/W. Repitiendo los c�lculos de la manera indicada anteriormente obtenemos unas p�rdidas de calor para las paredes externas de 1028,2 Wattios.
SUELO Y TECHO:
El coeficiente de transmisi�n de calor para el suelo es de 0,44 kcal/h.m2.�C y como es un coeficiente peque�o no colocaremos aislante.
De esta manera las p�rdidas de calor a trav�s del suelo son de 494,540 Wattios.
Los valores correspondientes de los coeficientes de transmisi�n de calor para el techo son los siguientes:
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Operando como antes obtenemos un espesor de aislante de 25 cent�metros.
Entonces las p�rdidas de calor por el techo son de 758,4 Wattios.
PUERTAS:
Se dispone de dos puertas corredera de dimensiones 2,5 x 3 m para facilitar el acceso de las carretillas elevadoras. Las puertas van acompa�adas de mando el�ctrico.
El coeficiente de transmisi�n t�rmica para nuestras puertas met�licas y opacas, que pueden formar parte de locales no calefactados, es de 4,5 W/m2.�C.
Las dimensiones de cada una de las dos puertas de la c�mara frigor�fica son:
- Ancho: 2,5 metros.
- Alto: 3 metros.
Esto nos da una superficie de 7,5 m2.
Sustituimos estos datos en la siguiente ecuaci�n:
y obtenemos unas p�rdidas de calor de 472,5 Wattios a trav�s de cada puerta.
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Sabiendo que: 1 kcal = 860 W
El resultado de las p�rdidas de calor totales expresado en kcal es el siguiente:
= 5,46 kcal/s.
5,46 kcal/s * 3600 s/h = 19656 kcal/h.
Este dato se aumentar� en un 10 % para compensar las p�rdidas de fr�o producidas por la apertura de las puertas, circulaci�n de carretillas, personal y las producidas por la iluminaci�n; adem�s de aplicar un factor de seguridad de otro 10 % para evitar sobrecargas en el equipo frigor�fico.
As� pues, la potencia real necesaria para la conservaci�n de la margarina en la c�mara frigor�fica ser�:
23587 kcal/h
Este valor se redondea, obteniendo como potencia frigor�fica:
24000 kcal/h º 24000 frigor�as/hora
MAQUINARIA FRIGOR�FICA
La temperatura de conservaci�n de la margarina dentro de la c�mara frigor�fica ser� de 4 �C, la potencia requerida ser� de 24.000 kcal/h y el horario de funcionamiento ser� de 0:00 a 24:00.
Se proyecta una instalaci�n de producci�n de fr�o por compresi�n mec�nica y se emplear� el refrigerante tetrafluoretano (R-134a). Se trata de un producto hidrogenofluorcarbonado (HFC), de la nueva generaci�n de refrigerantes, que se presenta como sustituto del R-12, y cuyo potencial de ataque a la capa de ozono (ODP) es nulo. Para la conducci�n del fluido refrigerante se emplear�n tuber�as de cobre que facilitan el montaje, sin que haya riesgos de corrosi�n por parte de los derivados halogenados.
Dise�o del Votator:
La emulsi�n agua-grasa entra en el intercambiador de paredes rascadas (Votator) a una temperatura de 85 �C y la salida de la pasta de margarina se produce a una temperatura de 4 �C.
La potencia refrigeradora necesaria para esta etapa se calcula del modo siguiente:
W = M * CP * (T1 � T2)
W = 0,371 kg/s * 1,97 kJ/kg.K * (85 � 4) = 57,4 kW
Nuestra producci�n de margarina es de 1336 kg/h, por tanto elegimos el modelo de Votator 1M 72, que es capaz de producir 1600 kg/h de margarina con una potencia refrigerante de 60 kW y un rango de giro para las cuchillas que va desde las 90 hasta las 175 r.p.m.
Potencia total instalada
Entonces, resumiendo, tenemos que la potencia total de frio que debemos tener instalada en nuestra planta, es la suma de la necesaria en la sala de conservaci�n y la necesaria para solidificar la margarina en el Votator.
- C�mara frigor�fica: …… 23587 kcal/h.
- Votator: ………………… 57,4 kcal/h.
- Total: ……………………. 23644,4
Este valor se redondea, obteniendo como potencia frigor�fica total:
24000 kcal/h º 24000 frigor�as/hora
5. C�LCULO DE LAS BOMBAS
Para el c�lculo de las bombas de la instalaci�n utilizaremos los �bacos adjuntos en los anexos.
C�lculo de la bomba de alimentaci�n de aceite bruto P-102
Para este tipo de trabajo elegimos una bomba centr�fuga de acero inoxidable apta para bombear l�quidos alimentarios.
Como la cantidad de aceite que tiene que mover es 30 m3/h en el �baco correspondiente encontramos que el modelo
50/13
cumple este requisito con una carga en metros de aproximadamente 6 metros. Suficiente para nuestro caso, ya que las p�rdidas de carga son despreciables por encontrarse muy cerca de la centr�fuga a la que alimenta.
El di�metro del rodete es de 139 mm y la potencia instalada es de 0,9 CV ofreciendo un rendimiento del 75% a 1450 r.p.m.
El resto de las bombas centr�fugas que forman el circuito son del modelo
32/26
porque el caudal a mover por todas ellas es pr�cticamente el mismo (comprendido entre 1,0 y 1,2 m3/h). Las p�rdidas de carga provocadas al atravesar un intercambiador de calor se han estimado en 10 metros de columna de agua, este modelo las supera sin problemas, porque es capaz de alcanzar 20 metros de p�rdidas de carga.
El di�metro del rodete es de 245 mm y la potencia instalada es de 2 CV rindiendo un 39 % a 1450 r.p.m.
La bomba p-811 tiene que impulsar el aceite con mas fuerza porque al atravesar dos intercambiadores de calor, las p�rdidas de carga son mayores, por tanto el modelo ser� el
40/32
Con un di�metro de rodete de 329 mm, es capaz de bombear el l�quido hasta una altura de 38 metros, consiguiendo un rendimiento del 35 % a 1450 r.p.m.
La potencia instalada es de 4,5 CV.
Bombas dosificadoras:
Estas bombas est�n equipadas con un solo control para salida de bomba. El Control de caudal externo (potenci�metro) permite ajustar el porcentaje de 0 al 100% de su capacidad.
Esta caracter�stica elimina la necesidad de preocuparse de longitudes de carrera y selecciones de potencia. Un LED indicador se ilumina cada vez que comienza un recorrido. Esto permite al usuario calcular la cadena de impulsos a distancia.
Bombas de vac�o:
Las bombas de vac�o son necesarias en los condensadores barom�tricos, todas son iguales y sus caracter�sticas son las siguientes:
– Caudal: hasta 13.000 m�/h.
– Vac�o: hasta 0,001 bar.
– Temperatura: hasta 160�C con enfriamiento de aceite.
6. CONDICIONES DE LAS ETAPAS
SECADO:
La operaci�n de secado se realiza calentando la sustancia grasa a 70-80 �C y en vac�o. En estas condiciones el agua se evapora y se condensa separadamente.
El funcionamiento del equipo de secado continuo es muy simple:
La Figura 1 representa una columna desecadora continua.
La sustancia grasa a secar entra en el calentador A, donde llega a 70-80 �C y pasa al deshidratador B, donde hay una presi�n absoluta de 50-70 mm Hg creada por el condensador barom�trico C y la bomba de vac�o D. Un sistema de placas hace caer el producto hasta el fondo del equipo bajo la forma de una pel�cula de l�quido. En estas condiciones de temperatura y presi�n, el agua se evapora r�pidamente. La bomba E, extrae continuamente la sustancia grasa: una v�lvula de flotador garantiza un nivel constante en el interior del equipo.
Es un aparato capaz de tratar grandes cantidades y de dimensiones reducidas:
- Volumen = 1 m3.
- Di�metro = 0,85 metros.
- Altura = 1,75 metros.
BLANQUEO:
Temperatura:
En el Gr�fico 1 se refleja los resultados de una serie de pruebas realizadas sobre un aceite de soja neutralizado trabajando a diferentes temperaturas, pero las dem�s condiciones se mantuvieron constantes.
La cantidad de tierra de colorante fue el 2% en peso en todas las pruebas.
Puede observarse que a baja temperatura el poder decolorante es muy limitado llegando al m�ximo alrededor de los 100 �C, para decrecer a partir de dicha temperatura.
El poder decolorante se ha determinado con el aparato Lovibond. En la gr�fica la curva superior se refiere al color amarillo y la de trazos se refiere al rojo. A la derecha del gr�fico se representa la escala del rojo y a la izquierda, la del amarillo.
Las pruebas se realizaron trabajando a presi�n y con fuerte agitaci�n.
Para nuestra planta operaremos en la etapa de blanqueo a una temperatura de 100 �C, aunque hay que precisar que cada aceite tiene su �ptimo de temperatura, por eso se realizan pruebas preliminares para encontrar dicho punto �ptimo. Por tanto el gr�fico expuesto sirve como una primera aproximaci�n.
Gr�fico 1. Influencia de la temperatura sobre el efecto decolorante.
TEMPERATURA �C
Tiempo:
Se ha representado en el Gr�fico 2 la influencia de este factor.
Los datos indicados han sido obtenidos trabajando sobre un aceite de soja neutralizado en las siguientes condiciones:
- Temperatura de decoloraci�n, 95 �C.
- Cantidad de tierras decolorantes: 2 por 100.
- Presi�n absoluta 60 mm Hg.
- Agitaci�n fuerte.
Como se puede observar por la curva del amarillo, la acci�n decolorante es m�xima para un tiempo de contacto de unos 30 minutos, que es el tiempo que utilizaremos en nuestro proceso; a partir de este punto la acci�n decolorante va descendiendo lentamente al prolongarse el tiempo.
Este gr�fico explica por qu� la decoloraci�n continua, donde se puede mantener constante el tiempo de contacto, es mas eficaz que una decoloraci�n discontinua.
Gr�fico 2. Influencia del tiempo de contacto sobre el efecto decolorante.
TIEMPO EN MINUTOS
El reactor decolorante, para permitir al aceite tener un tiempo de residencia de 30 minutos, tiene las siguientes dimensiones:
V = t * Q V = 0,5 * 1134 l/h = 567 litros ~ 600 litros.
- Di�metro: ……… 0,65 metros.
- Longitud: ………. 1,95 metros.
DESODORIZADO:
Las columnas de platos, para el desodorizado en continuo tienen todas sus dimensiones condicionadas a la capacidad de procesado.
Nuestra planta necesita desodorizar 26596 kilogramos de aceite al dia. Por ello, seg�n la bibliograf�a, elegimos una columna con las siguientes caracter�sticas:
- Di�metro: ………………………. 2300 mm.
- Altura: …………………………… 7400 mm.
- N�mero de platos: ……………. 5.
- Vapor de calentamiento: …….. 250 kg/24h.
- Vapor directo: ………………….. 50 kg/24h.
- Agua de refrigeraci�n a 18�C: 25 m3/24h.
- Presi�n: ………………………….. 4-6 Torr.
La cantidad te�rica de vapor directo deber�a ser un volumen de vapor igual al volumen de los vapores de las sustancias odor�feras a evaporar.
En la pr�ctica, la cantidad de vapor inyectado para el stripping es superior, pudiendo llegar a valores de 4:1 o mas, seg�n el tipo de equipo.
El l�mite de la cantidad de vapor inyectado viene dado por la posibilidad de mantener el r�gimen de presi�n, ya que 1 kg de vapor de agua a 1 mm Hg ocupa un volumen de 1500 m3 como puede observarse en el Gr�fico 3.
Gr�fico 3. Volumen del vapor de agua en funci�n de la presi�n.
Volumen de 1 Kg de vapor, m3.
Presi�n, mm Hg
HIDROGENACI�N:
Observando el gr�fico inferior, relativo a la hidrogenaci�n de los �cidos grasos presentes en el aceite de girasol, vemos que la velocidad de formaci�n de �cido estearico no es constante. Comienza r�pido y despu�s va decreciendo de forma asint�tica seg�n las constantes cin�ticas (K1, K2 y K3).
K1
K2
K3
Linol�nico
Linoleico
Oleico
Estearico
K1 = 0,367.
K2 = 0,159.
K3 = 0,013.
Gr�fico 4. Hidrogenaci�n de los �cidos grasos del aceite.
�cidos grasos %
Tiempo, minutos.
Condiciones de la hidrogenaci�n:
- Temperatura: ………………….. 180 �C.
- Presi�n: …………………………. 15 PSI (1 atm).
- Relaci�n de catalizador: …….. 0,02 %.
- Velocidad de agitaci�n: ……… 600 r.p.m.
- Tiempo de reacci�n: …………. 90 minutos.
Dimensiones del reactor:
- Di�metro: ………………………. 1 metro.
- Altura: …………………………… 3,5 metros.
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A continuaci�n le detallamos los precios solicitados
Hid�xido S�dico 50% (Contenedores) 210 �/Tn
Carbonato S�dico Ligero (Sacos) 290 �/Tn
Cloruro Sodico Fino (Sacos) 325 �/Tn
Los precios ofertados son para el material situado en Valladolid, impuestos aparte. Los contenedores se cobran a 150,25 �/unidad que se abonar�n �ntegramente a la devoluci�n de los mismos en buen estado.
En la confianza de que nuestra oferta sea de inter�s, reciban un cordial saludo.
Miren Elorrieta
Dpto.Atenci�n al Cliente
Lecitina de soja = 100 �/kg
Sorbato pot�sico = 45 �/kg
�cido c�trico = 30 �/kg
Diacetilo = 87 �/kg
Hidr�geno = 26,71 �/m3
Catalizador de n�quel = 10000 �/Tn
�cido fosf�rico al 75 % = 1143 �/Tn
4. EQUIPO DE PROCESO | ||||
| REF. | DESCRIPCI�N | CANTIDAD | PRECIO UNITARIO (EUROS) | TOTAL (EUROS) |
| 4.1 | Bomba centr�fuga 50/13 | 1 | 935 | 935 |
| 4.2 | Bomba centr�fuga 32/26 | 27 | 726 | 19602 |
| Bomba centr�fuga 40/32 | 1 | 1305 | 1305 | |
| 4.3 | Bomba de vac�o 60 mm Hg y 1500 m3/h. | 4 | 3014 | 12056 |
| 4.4 | Bomba dosificadora | 9 | 574 | 5166 |
| 4.5 | Caudal�metro de vapor | 5 | 580 | 2900 |
| 4.6 | Caudal�metro para aceite | 2 | 300 | 600 |
| 4.7 | Centr�fuga separadora | 6 | 14700 | 88200 |
| 4.8 | Colector de nieblas | 1 | 4530 | 4530 |
| 4.9 | Columna desodorizadora | 1 | 981925 | 981925 |
| 4.10 | Condensador barom�trico de 18 litros/minuto | 1 | 13500 | 13500 |
| 4.11 | Condensador barom�trico de 56 litros/minuto | 2 | 27400 | 54800 |
| 4.12 | Dep�sito 150000 litros de acero inoxidable | 2 | 975000 | 1950000 |
| 4.13 | Dep�sito 2500 litros de acero inoxidable | 2 | 164400 | 328800 |
| 4.14 | Dep�sito 30000 litros de acero inoxidable | 1 | 27400 | 27400 |
| 4.15 | Dep�sito almacenado para 1000 kg de part�culas s�lidas (tierras de diatomeas) | 1 | 1085 | 1085 |
| 4.16 | Dep�sito almacenado para 250 kg de part�culas s�lidas (sorbato pot�sico) | 1 | 630 | 630 |
| 4.17 | Dep�sito almacenado para 500 kg de catalizador embebido en aceite | 1 | 870 | 870 |
| 4.18 | Dep�sito almacenado para 500 kg de part�culas s�lidas (sal refinada) | 1 | 870 | 870 |
| 4.19 | Dep�sito de aditivos con 100 litros de capacidad | 6 | 3288 | 19728 |
| 4.20 | Desaireador | 1 | 1820 | 1820 |
| 4.21 | Filtro de aceite | 1 | 1550 | 1550 |
| 4.22 | Filtro prensa | 2 | 247000 | 494000 |
| 4.23 | Filtro prensa calentado | 2 | 257550 | 515100 |
| 4.24 | Grupo hidropresor Suministro y colocaci�n de grupo de presi�n completo, con capacidad de elevaci�n del agua entre 15 y 18 metros, formado por electrobomba de 2 CV a 380 V, calder�n de presi�n de acero galvanizado con man�metro, e instalaci�n de v�lvula de retenci�n de 2″ y llaves de corte de esfera de 2″, incluso con p.p. de tubos y piezas especiales de acero galvanizado de 2″, entre los distintos elementos, instalado y funcionando, y sin incluir el conexionado el�ctrico de la bomba. | 2 | 1359 | 2718 |
| 4.25 | Intercambiador de calor con superficie rascada (Votator) | 1 | 2500 | 2500 |
| 4.26 | Intercambiador de calor de placas | 10 | 570 | 5700 |
| 4.27 | Intercambiador de calor tubular | 2 | 12700 | 25400 |
| 4.28 | Reactor de blanqueo | 1 | 268900 | 268900 |
| 4.29 | Separador de nieblas | 2 | 2830 | 5660 |
| 4.30 | Tanque reactor mezclador de 250 litros | 2 | 20550 | 41100 |
| 4.31 | Tanque reactor mezclador de 500 litros | 6 | 30825 | 184950 |
| 4.32 | Termocompresor | 1 | 125300 | 125300 |
| 4.33 | Tornillo dosificador | 5 | 5145 | 25725 |
| 4.34 | Torre hidrogenaci�n | 1 | 450700 | 450700 |
| 4.35 | Torre secado de aceite | 1 | 96900 | 96900 |
| SUBTOTAL 4, totalmente instalado y funcionando
| 5762925 | |||
5. TUBERIAS | ||||
| REF. | DESCRIPCI�N | METROS | PRECIO UNITARIO | TOTAL
|
| 4.1 | Tuber�a de acero inoxidable de 1 1/2″ (40 mm.) apta para estar en contacto con materias alimentarias, instalado y funcionando, seg�n normativa vigente | 17,95 | ||
5. ENVASADO | ||||
| REF. | DESCRIPCI�N | CANTIDAD | PRECIO UNITARIO | TOTAL
|
| 5.1 | Unidad envasadora
| 1 | 108.000 | 108.000 |
| 5.2 | Transportador
| 1 | 9.000 | 9.000 |
| 5.3 | Carretilla elevadora
| 1 | 6.000 | 6.000 |
| 5.4 | palet de madera para almacenamiento de producto terminado. Dimensiones 120 x 80 cm.
| 444 | 22 | 9768 |
| SUBTOTAL 5, totalmente instalado y funcionando
| 123.000 | |||
TOTAL PRESUPUESTOS PARCIALES = 212132132
+ GASTOS GENERALES (16%) = 213213213
+ BENEFICIO INDUSTRIAL (6%) = 3213213213
+ IVA (16% del subtotal anterior) = 32132132
- Importancia del sector en relaci�n a los aspectos ambientales.
Los grandes problemas ambientales asociados al sector aceitero est�n relacionados con los residuos s�lidos y l�quidos y con los riesgos asociados a gases explosivos.
La contaminaci�n por gases est� confinada a la operaci�n de calderas.
Los residuos s�lidos generados son, en la mayor�a de los casos reciclados hacia otros sectores industriales (por ejemplo: pl�sticos, papel, etc.). En el proceso se generan otros residuos s�lidos:
- Catalizador de n�quel.
- Tierras de blanqueo (1-1,5% del volumen de aceite).
Existe adem�s, otro residuo s�lido correspondiente a los lodos producidos por las plantas de tratamiento de los efluentes l�quidos.
Los fangos generados en esta industria se caracterizan por un alto contenido de s�lidos en suspensi�n, aceites y grasas. Producto de estos dos contaminantes, hacen que la DBO5 sea normalmente bastante elevada. El pH del fango es altamente variable a lo largo del dia, lo cual obliga a su neutralizaci�n previa.
Los otros aspectos ambientales asociados a esta industria tienen que ver con la contaminaci�n ac�stica del proceso productivo, y con la presencia de olores molestos.
- Contaminaci�n del aire.
La contaminaci�n del aire en industria aceitera se produce b�sicamente por las emisiones de las calderas. Las calderas de gas natural (como la que dispone nuestra planta), son las mas adecuadas para cumplir con los requisitos de la Norma de contaminaci�n del aire en cuanto a material particulado y �xidos de azufre.
- Molestias.
El otro impacto ambiental asociado a la industria aceitera est� en relaci�n con la generaci�n de olores molestos. Los olores molestos son provocados principalmente en el proceso de refinaci�n.
Las inversiones asociadas a su tratamiento son caras, raz�n por la cual se opta por la minimizaci�n de fugas y el confinamiento de las zonas conflictivas.
- Caracterizaci�n de efluentes l�quidos.
El efluente l�quido de la industria aceitera presenta como principales contaminantes aceites y grasas; s�lidos suspendidos; DQO; DBO y conductividad.
La DBO5 est� normalmente ligada a los aceites, grasas y s�lidos en suspensi�n, por lo tanto al eliminar estos, los valores de DBO5 se reducen en un alt�simo porcentaje.
La DBO5 tambi�n puede verse afectada por el contenido de jabones y gomas.
La DQO en la industria aceitera equivale aproximadamente a 1,5 veces la DBO5 .
Los valores medios de DBO5 en la industria aceitera fluct�an entre 2,000 y 30,000 mg/l.
- Caracterizaci�n de residuos s�lidos.
En general los residuos s�lidos generados en la industria aceitera ofrecen la posibilidad de reciclarse hacia otros sectores industriales, como ocurre con los desechos de pl�sticos utilizados en envasado de producto terminado.
El catalizador de Niquel utilizado en la hidrogenaci�n es un polvo negro que queda retenido en los filtros prensa. Este se dispone como residuo s�lido en vertederos en la mayor�a de los casos, y en los menos se exporta a Estados Unidos para su recuperaci�n. Este catalizador queda embebido en aceite.
La recuperaci�n del n�quel puede ser electrol�tica para producci�n de c�todos de n�quel; o en ambiente �cido para producci�n de sulfato de n�quel.
Las tierras de blanqueo representan un importante residuo s�lido. De hecho, se estima su uso entre 1% a 1,5% del total del volumen de aceite procesado. Las tierras de blanqueo son utilizadas por todas las industrias aceiteras que efect�an el proceso de refinaci�n. Estas quedan embebidas en aceite, siendo la concentraci�n de aceites del orden del 30-50% de las tierras evacuadas.
A las tierras de blanqueo se les puede extraer el aceite por medio de un proceso de extracci�n por solvente.
Este proceso de recuperaci�n lo efect�an solo aquellas f�bricas que procesan semillas porque disponen del hexano necesario.
Cuando se separa el aceite de la tierra de blanqueo, el residuo resultante puede ser utilizada como relleno de caminos, y como alimento animal (se admite hasta un 2% de estas tierras en la formulaci�n del alimento). Cuando no se recupera el aceite son dispuestas en vertederos controlados.
Los lodos generados en la planta de tratamiento de aguas, con un alt�simo nivel de aceites y grasas, son sometidos a un proceso de desdoblamiento. Este consiste en reducir el pH (<1) y agregar vapor para elevar la temperatura de estos.
En esas condiciones, se generan tres fases: aceite, agua y residuo s�lido. El aceite es reciclado al proceso productivo, el agua es retornada a la planta de tratamiento y el residuo s�lido se evacua al vertedero, o es reciclado a otras industrias.
- Impactos ambientales actuales y potenciales.
El impacto ambiental de la industria aceitera est� concentrado en la problem�tica de riesgos potenciales de explosiones, efluentes l�quidos, de los lodos producidos en su tratamiento y de los olores molestos.
Las empresas productoras est�n en su mayor�a conectadas a servicios de alcantarillado p�blico.
Por ello, las que no han implementado planta de tratamiento, pueden provocar obstrucci�n de las redes de alcantarillado por solidificaci�n de aceites y grasas. Si se implementa un tratamiento previo no se tendr� ning�n problema para su disposici�n en redes de alcantarillado p�blico.
La DBO5 disuelta de los efluentes tratados se mantiene en el rango de 300 mg/l, con m�ximos posibles del orden de 500-600 mg/l. Es por ello, que no tiene sentido la construcci�n de plantas biol�gicas para pulido de la DBO5 por cuanto son niveles que pueden tratarse sin problema alguno en las plantas municipales.
El control de olores es un problema restringido a ciertas plantas y no generalizado del sector.
Normalmente est� asociado al uso de aceites de pescado y no al de aceites vegetales.
- PREVENCI�N DE LA CONTAMINACION Y OPTIMIZACION DE PROCESOS.
2.1. Control de procesos, eficiencia y prevenci�n de la contaminaci�n.
Un programa de prevenci�n de la contaminaci�n en la industria aceitera se justifica debido a que aproximadamente el 90-97% de la DBO es proporcionada por la p�rdida de productos. Por consiguiente minimizar la generaci�n de corrientes contaminantes no apunta solamemente al cumplimiento de la normativa ambiental vigente, sino que permite aumentar la rentabilidad de la empresa ya sea en t�rminos de recuperaci�n de productos comercializables, como en t�rminos de reducci�n de los costos de tratamientos de los efluentes.
Puesto que m�s del 90% de la contaminaci�n de una empresa aceitera proviene de las p�rdidas de productos o materias primas, el control de estas fugas es un elemento estrat�gico para el �xito de un programa de prevenci�n.
La utilizaci�n de hidr�geno en el proceso de hidrogenaci�n, obliga a analizar en detalle toda la operatoria asociado a ellos, por los potenciales riesgos de explosiones que acarrea.
De hecho, una de las principales oportunidades de prevenci�n est� asociada al manejo de este gas.
2.2. Estrategias y Jerarqu�a de prevenci�n de la Contaminaci�n.
Las actividades involucradas en un Plan de Prevenci�n son aquellas que apuntan a evitar la generaci�n de cargas hidra�licas y contaminantes m�s all� de lo estrictamente indispensable, por lo tanto guardan relaci�n con la conservaci�n de agua y energ�a y la optimizaci�n de los procesos y operaciones.
Las estrategias a implementar para reducir la generaci�n de contaminantes sigue un camino jer�rquico en el sentido que los problemas se abordan de acuerdo al siguiente orden:
� Minimizaci�n en origen.
� Uso de tecnolog�as de producci�n m�s avanzadas y m�s limpias.
� Reuso y Reciclaje Interno.
� Tratamiento y Disposici�n.
2.3. Medidas para la prevenci�n de la contaminaci�n.
En el caso de las plantas aceiteras se sugieren las siguientes medidas:
- La definici�n, por parte de la gerencia, de una pol�tica de prevenci�n clara y el compromiso de implementarla.
2. La adopci�n de un programa definido de prevenci�n y de capacitaci�n para
concienciar a todo el personal de la planta con respecto a los alcances, t�cnicas y consecuencias de tal programa.
3. La creaci�n de un Comit� de Prevenci�n con suficiente atribuciones para
proponer y efectuar cambios.
4. Aportar instrucciones a los operadores de planta acerca del correcto
manejo de los equipos.
5. Elaboraci�n de manuales de procedimiento para los mec�nicos de
mantenimiento a fin de minimizar p�rdidas innecesarias de productos. (por
ejemplo: es com�n que al soltar una uni�n americana se evac�e el
aceite de la conducci�n al piso y no a un recipiente para su reciclaje).
6. Mantenimiento de los equipos, estanques y tuber�as en buenas condiciones
para eliminar o minimizar filtraciones, goteos a trav�s de los empalmes,
empaquetaduras, sellos, etc.
7. Reparar o reemplazar todos los equipos y partes desgastadas u obsoletas
incluyendo v�lvulas, juntas y bombas.
8. Declaraci�n de zonas de operaci�n en seco, a fin de que cualquier p�rdida
que llegue al piso sea tratada como residuo s�lido y no limpiada con agua.
9. Asegurarse que los estanques de los camiones sean vaciados
completamente antes de desconectar las mangueras.
10. Monitorear las boquillas de llenado para asegurarse que todos los
contenedores sean llenados a su correcta capacidad de acuerdo a la
temperatura reinante durante la operaci�n.
11. Poner especial �nfasis en el manejo y traslado de todos los productos y
contenedores.
12. Segregaci�n de las corrientes contaminantes.
2.4. Posibilidades de tecnolog�as de producci�n m�s avanzadas y limpias.
- Desarrollar balances de materia con el prop�sito de identificar los puntos
de generaci�n de p�rdidas y reemplazar o modificar los equipos defectuosos.
- Instalaci�n de condensadores de vac�o en desodorizaci�n. Esto reduce las descargas de �cidos grasos en los efluentes.
- Instalar controles de nivel de l�quidos con detenci�n autom�tica de bombas, alarmas, etc. En todos los puntos donde pudiera ocurrir alg�n rebalse tales como: tanques de almacenamiento, equipos de proceso,
- Instalaci�n correcta de las tuber�as con el fin de evitar vibraciones que pudieran dar lugar a filtraciones.
- Proveer las l�neas de llenado con sistemas recolectores de derrames con el fin de evitar que los productos vayan a las canaletas de drenaje.
- Recuperaci�n del aceite embebido en catalizadores de n�quel y en tierras de blanqueo.
En general, las modificaciones planteadas pueden permitir reducciones superiores al 50% en las cargas contaminantes.
1 Es una metodolog�a que comprende una serie de t�cnicas estructuradas que permiten aplicar el primero y segundo principio de la Termodin�mica al an�lisis de la energ�a t�rmica disponible en un sistema. (ej.: una planta de proceso) y tiene como objetivo la integraci�n de las distintas corrientes cal�ricas (calientes y frias) con el fin de minimizar tanto la superficie total y el n�mero necesario de equipos para el intercambio y la generaci�n de calor, as� como el consumo de combustible.
2.5. Posibilidades de minimizaci�n, reuso, recirculaci�n, recuperaci�n y reciclaje.
Algunas de las opciones m�s relevantes de reciclaje se rese�an a continuaci�n:
1) Instalaci�n de un sistema de recuperaci�n de los s�lidos provenientes de las operaciones de puesta en marcha, detenci�n y cambio de producto en las diversas operaciones unitarias.
2) Sistema de recuperaci�n de los materiales que quedan en los tanques.
3) Reciclaje de envases, residuos de lubricantes, chatarras.
4) Reciclaje de aceites de bajo grado (refinaci�n deficiente) a industria del jab�n.
2.6. Descripci�n de metodolog�a de implementaci�n, con referencia a las auditorias, medidas organizativas y sistemas de gesti�n ambiental (ISO 14000).
La Norma ISO 14000 entrega una serie de herramientas y metodolog�as para el manejo de los aspectos ambientales de una empresa. El hecho que se puede cumplir con la ISO 14000 de distintas maneras permite afirmar que esto puede ocurrir ya sea construyendo un sistema de tratamiento final, as� como realizando un programa de prevenci�n de la contaminaci�n. No obstante, los beneficios que aporta el desarrollo de un plan de prevenci�n de la contaminaci�n basado en ISO 14000 son multiples e, indudablemente, superiores a los que arrojar�a uno de abatimiento final. Entre ellos se pueden destacar:
1) Ordenamiento y control integrado de los aspectos ambientales de la
empresa.
2) Aumento en la eficiencia de las operaciones.
3) Reducci�n de los costos.
4) Facilitaci�n del cumplimiento de las regulaciones vigentes.
5) Mejora de la imagen p�blica.
6) Acceso a mercados ambientalmente exigentes.
7) Reducci�n de los riesgos ambientales.
8) Mejora de las relaciones con las autoridades y la comunidad.
9) Obtenci�n de sellos y certificaciones internacionales.
3. METODOS PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACION.
3.1. Tecnolog�as de tratamiento para efluentes l�quidos.
Una planta de tratamiento para efluentes aceiteros requiere ser dise�ada para eliminar los niveles contaminantes de par�metros tales como: DBO5, DQO, Aceites y Grasas, S�lidos Suspendidos, y para corregir el pH del efluente en cuesti�n. El control del par�metro sulfatos, �l cual normalmente estar� excedido requiere de un an�lisis separado. Debido que en la mayor�a de los casos se trata de descargas a redes de alcantarillado p�blico, donde la exigencia de DBO5 ser� 750 mg/l, es necesario dise�ar un sistema de tratamiento que considere un pretratamiento y un tratamiento f�sico-qu�mico. Normalmente no se requiere un proceso biol�gico para dar soluci�n al par�metro DBO5.
El pretratamiento consiste en equipos separadores de s�lidos para remoci�n de s�lidos gruesos y molestos del efluente a tratar, as� como la instalaci�n de c�maras desgrasadoras. En algunos casos, se hace necesario la incorporaci�n de un desarenador, en particular cuando se observa un ataque de �cidos a los pavimentos de la planta.
A continuaci�n se describir� las alternativas de soluci�n para cada uno de estos tratamientos.
3.1.1. Tratamientos f�sicos.
Los procesos f�sicos involucran operaciones gravitacionales, manuales o mec�nicas que permiten remover b�sicamente s�lidos de distinta granulometr�a y densidad del efluente.
Las operaciones unitarias involucradas son las siguientes.
Separaci�n de S�lidos Gruesos
Para la eliminaci�n de aquellos s�lidos de gran tama�o (> 15 mm) que puedan interferir con las posteriores etapas del tratamiento, se instalan c�maras de reja de limpieza manual o autolimpiantes.
Los s�lidos son dispuestos como basura dom�stica en vertederos, o reciclados hacia otro sector si son posibles de clasificar.
Separaci�n de s�lidos molestos.
La industria aceitera por lo general no contiene s�lidos molestos, sin embargo, en donde existen procesos de envasado, se evac�an hacia el efluente tapas de envases pl�sticos, pa�os de limpieza, papeles de etiquetas, maderas de embalajes, etc. Estos s�lidos no se digieren biol�gicamente y provocan problemas en las posteriores etapas del tratamiento, raz�n por la cual es necesario eliminarlos previamente. Para ello se utilizan normalmente tamices tipo filtros rotatorios autolimpiantes con agua caliente o vapor. El ideal es utilizarlos inmediatamente antes o despu�s del estanque de homogenizaci�n.
Separaci�n de S�lidos No Putrescibles
Se entiende por tales a las arenas, gravas, cenizas, etc. Para retirarlos se utiliza desarenadores, los que pueden ser gravitacionales o aireados. Otra alternativa es utilizar hidrocentr�fugas o hidrociclones, en cuyo caso se requiere necesariamente un bombeo previo del efluente.
C�mara Desgrasadora
La c�mara desgrasadora tiene por objetivo eliminar f�sicamente aquellas grasas y aceites libres sin necesidad de incorporar producto qu�mico alguno. Su implementaci�n permite reducir los costos de tratamiento asociados a etapas posteriores. Las grasas removidas pueden ser recicladas al proceso de desdoblamiento de �cidos grasos.
Estanque de Ecualizaci�n
El estanque de ecualizaci�n tiene por objeto proporcionar tanto un caudal como caracter�sticas f�sico-qu�micas del fango a tratar, lo m�s homog�neas posible, con el objeto de permitir que el Sistema de Tratamiento no sufra p�rdidas de eficiencia y/o no requiera de continuos, costosos y desfavorables cambios en el programa qu�mico aplicado.
El tiempo de retenci�n con el cual se dise�a depender� de la disponibilidad de espacio que tenga la industria. Sin embargo es conveniente que los tiempos sean superiores a 6 horas.
3.1.2. Tratamiento qu�mico.
La etapa de tratamientos qu�micos involucra la separaci�n de la materia suspendida del efluente.
La materia suspendida considera principalmente los aceites y grasas evacuados desde la planta procesadora.
Ajuste de pH
Aqu� se realiza la dosificaci�n de agente neutralizante (soda c�ustica o �cido sulf�rico) con el objeto de ajustar el pH al nivel �ptimo para la posterior etapa de coagulaci�n. Es recomendable efectuar la neutralizaci�n en reactor, con al menos 10 minutos de tiempo de retenci�n, ya que de esa forma se optimizar� el consumo de reactivos. El control de pH en linea no es recomendable, ya que redundar� en errores que afectar�n la robustez del programa qu�mico.
Desdoblamiento con vapor
Esta tecnolog�a se basa en que a pH �cido (< 2,0) y alta temperatura se logra desdoblar los �cidos grasos, provocando la inmediata creaci�n de dos fases, una fase l�quida clarificada y una fase oleosa que se reprocesa.
La ventaja de este sistema es que no se utilizan productos qu�micos como coagulantes, y se pueden reciclar los aceites y grasas en el proceso productivo. Su principal desventaja es el alto costo de inversi�n y la complejidad de su control. Por ello, no es una alternativa com�nmente utilizada.
Coagulaci�n
Esta etapa se aplica cuando no se utiliza el proceso de desdoblamiento.
El objetivo de esta etapa es neutralizar el potencial Z del efluente, de forma tal de permitir la formaci�n de coloides, los que dar�n paso a co�gulos. Para efectuar la coagulaci�n existen dos tecnolog�as, la primera (m�s com�n) es la dosificaci�n de una sal qu�mica coagulante, mientras que la segunda es electrocoagulaci�n.
Las grandes ventajas de la electrocoagulaci�n son la menor generaci�n de lodos, y el menor costo de operaci�n. Adicionalmente los lodos presentan concentraciones de aluminio del orden de 3 mg/l, lo cual permite analizar usos alternativos que la coagulaci�n qu�mica no tolera.
La desventaja es la alta inversi�n en capital.
Floculaci�n y preparacion de polimero
La dosificaci�n del floculante (polielectrolito) permite la formaci�n de co�gulos de gran tama�o (fl�culos), los que son retirados en la etapa posterior de flotaci�n.
Los sistemas convencionales de preparaci�n y dosificaci�n del pol�mero son del tipo Batch y presentan tanto una engorrosa operaci�n como una importante p�rdida (entre el 25 y el 45%) de rendimiento en la actividad del pol�mero debido tanto a la rotura de la cadena molecular como a la falta de «desenrollamiento» de la misma, influyendo importantemente en los costos de operaci�n.
Por ello es necesario seleccionar apropiadamente el equipo para esta operaci�n unitaria, de forma tal de no incorporar altas dosis de este producto en los lodos, lo cual ser� perjudicial para posteriores aplicaciones.
Flotaci�n
La tendencia natural de los s�lidos en el efluente aceitero es a flotar no a sedimentar. Por esta raz�n se utilizan unidades de flotaci�n para efectuar la separaci�n f�sica de los fl�culos. En el proceso de flotaci�n se incorporan microburbujas de aire al efluente en la entrada a la unidad. Estas microburbujas se adsorben a los fl�culos bajando su densidad y provocando la flotaci�n natural.
Para efectuar la flotaci�n se pueden utilizar dos tecnolog�as, CAF (Cavitation Air Floatation) o DAF (Dissolved Air Floatation). Existen dos tecnolog�as adicionales de flotaci�n, IAF (Induced Air Floatation) y Electroflotaci�n. Estas dos �ltimas no son recomendadas en aceitera por cuanto la primera involucra mayores costos de operaci�n, y la segunda no es viable por la baja conductividad del efluente.
TABLA 5-1: Recomendacion de Solucion de Tratamiento
| Etapa de tratamiento | Descarga al alcantarillado | ||
| Obligatorio | Recomendable | En funci�n de la soluci�n adoptada | |
| Separaci�n de s�lidos gruesos | * | ||
| Separaci�n de s�lidos molestos | * | ||
| Separaci�n de s�lidos no putrescibles | * | ||
| Separaci�n de s�lidos finos | * | ||
| C�mara desgrasadora | * | ||
| Estanque de ecualizaci�n | * | ||
| Ajuste de pH | * | ||
| Desdoblamiento con vapor | * | ||
| Coagulaci�n | * | ||
| Floculaci�n | * | ||
| Flotaci�n | * | ||
En la tabla anterior se puede observar la gran versatilidad que ofrece el tratamiento de los efluentes en una aceitera. De todas formas, la soluci�n que cada planta adopte, podr� sufrir variaciones en funci�n de las cargas contaminantes, concentraci�n, programas de prevenci�n aplicados, calidad de las instalaciones, etc.
Cabe destacar que en las industrias aceiteras que han abordado programas de prevenci�n, y/o plantas de tratamiento se ha llegado a soluciones bastante similares. Todas basadas en procesos f�sico-qu�micos con flotaci�n como m�todo de separaci�n. Dos empresas han utilizado el sistema de flotaci�n CAF y una tercera est� por implementar un sistema DAF.
3.2. M�todos de control de emisiones a la atm�sfera.
Los m�todos de control de emisiones a la atm�sfera son b�sicamente filtros de manga que permitan controlar las emisiones de material particulado generado por calderas, as� como utilizaci�n de combustibles limpios como el gas licuado o el gas natural.
Las molestias generadas por olores normalmente son provocadas por mal manejo de los residuos s�lidos generados tanto en el proceso como en la planta de tratamiento, raz�n por la cual no tiene sentido pr�ctico invertir en tratamiento de olores, sino que el enfoque debe estar orientado a la prevenci�n y al buen manejo de los residuos.
Con relaci�n a las emisiones de amoniaco, lo que se persigue es no tener emisiones raz�n por la cual no existen sistemas de tratamiento de este gas. De todas formas si hubiere emisiones ser�a por accidentes y no producto de una operaci�n normal.
3.3. Eliminaci�n y disposici�n de residuos s�lidos.
3.3.1. Tratamiento de lodos del tratamiento de los efluentes
Los lodos f�sico-qu�micos salen del proceso de tratamiento con una humedad aprox. del 93%. El deshidratado de los lodos f�sicoqu�micos debe efectuarse con filtros prensa de placas o centr�fugas.
Los lodos f�sicoqu�micos son derivados a la estaci�n de desdoblamiento de �cidos grasos, en donde se les ajusta el pH a un nivel �cido y se les aplica vapor directo. De esta forma se producen tres fases, una fase oleosa que se recicla al proceso productivo; una fase acuosa que retorna a la planta de tratamiento; y una fase s�lida (borras) que es dispuesta en vertederos o reciclada a otros sectores industriales. Las condiciones para disponer el lodo en vertederos deben ser que cumpla el test de la gota (paint test).
La digesti�n de los lodos, ya sea por medios aerobios o anaerobios, se justificar� solamente en la medida que los costos de disposici�n de lodos aumenten considerablemente. Sin embargo, en una primera etapa, se dispondr�n lodos crudos.
Los lodos deshidratados pueden disponerse en vertederos autorizados, o bien en plantas de compostaje para posterior uso como mejorador de suelos. Tambi�n pueden reciclarse como combustible en hornos cementeros, debido a que cuentan con un alto valor energ�tico.
3.3.2. Disposici�n de residuos s�lidos generados al interior del proceso productivo.
Los residuos s�lidos generados en el proceso productivo son pl�sticos, maderas, metal, papel y lodos provenientes de clarificaci�n del aceite.
Los pl�sticos, maderas, metal y papel son entregados a terceras empresas para su reciclaje.
El catalizador de Niquel utilizado en la hidrogenaci�n es un polvo negro que queda retenido en filtros prensa. Este se dispone como residuo s�lido en vertederos en la mayor�a de los casos, y en los menos se exporta a Estados Unidos para su recuperaci�n. Este catalizador queda embebido en aceite.
Es de destacar los riesgos de autocombusti�n que presenta este residuo, raz�n por la cual deben adoptarse las medidas de seguridad pertinentes para su apropiado manejo.
Las tierras de blanqueo representan un importante residuo s�lido. De hecho, se estima su uso entre 1% a 1,5% del total del volumen de aceite procesado. Las tierras de blanqueo son utilizadas por todas las industrias aceiteras que efect�an el proceso de refinaci�n. Estas quedan embebidas en aceite, siendo la concentraci�n de aceites del orden del 30-50% de las tierras evacuadas. A las tierras de blanqueo se les puede extraer el aceite por medio de un proceso de extracci�n por solvente.
Este proceso de recuperaci�n lo efect�an solo aquellas f�bricas que procesan semillas.
Cuando se separa el aceite de la tierra de blanqueo, la borra resultante puede ser utilizada como relleno de caminos, y como alimento animal (se admite hasta un 2% de estas tierras en la formulaci�n del alimento).
Cuando no se recupera el aceite son dispuestas en vertederos. Es de destacar los riesgos de autocombusti�n que presenta este residuo, raz�n por la cual deben adoptarse las medidas de seguridad pertinentes para su apropiado manejo.
Existe un �ltimo grupo, que corresponde al producto vencido y/o fuera de fecha, el cual puede ser recuperado en el proceso de desdoblamiento.
3.4. Sistemas de control, y eficiencia de reducciones de los contaminantes.
Los sistemas de control para monitorear la calidad del efluente deben centrarse en pH, Aceites y Grasas, S�lidos Suspendidos, S�lidos Sedimentables y cantidad de lodos producida.
TABLA 5-2: Eficiencia de Reduccion de Niveles Contaminantes.
| Par�metro | Antes del tratamiento | Despu�s del tratamiento fisicoqu�mico |
| DBO5, mg/l | 3000-20000 | 200-600 |
| S�lidos suspendidos, mg/l | 3000-50000 | 50-300 |
| Aceites y grasas, mg/l | 2000-20000 | 30-200 |
| Detergentes, mg/l | 2-30 | 0,5-2 |
TABLA 5-3: Eficiencia de Reduccion de Sulfatos y DBO5
| Proceso aplicado | Sulfatos (mg/l) | DBO5 (mg/l) |
| Lodos Activados | No lo elimina | <30 |
| VIRAKVY | <50 | <30 |
| CRYSTALACTOR | <600 | No lo elimina |
| Osmosis inversa + Evaporaci�n | <30 | <30 |
4. SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL.
4.1. Productos qu�micos peligrosos y t�xicos.
Algunos de los productos qu�micos t�xicos y peligrosos m�s usados en la industria aceitera son los siguientes:
Hexano | Amon�aco | Sosa C�ustica |
Hidr�geno | Acido fosf�rico | Desinfectantes |
En orden de relevancia, sin lugar a dudas, los insumos m�s peligrosos son el hidr�geno y el amoniaco.
El hidr�geno tiene una concentraci�n superior al 98%, concentraci�n a la cual no es explosivo.
Los riesgos de explosi�n pueden producirse ante eventuales escapes, producto de un mal estado de los equipos involucrados en la producci�n y almacenamiento del hidr�geno. Por ello cada 2 a�os se controla los espesores de paredes met�licas.
Adicionalmente se controla el flujo de hidr�geno en los distintos puntos de consumo, a fin de detectar en forma inmediata cualquier fuga que se hubiere producido.
De todas formas toda la zona de producci�n de hidr�geno cuenta con duchas de agua fr�a para controlar la temperatura.
El amon�aco es utilizado en los equipos de fr�o para producci�n de margarinas. Por su alta toxicidad se mantienen altos est�ndares de seguridad en su almacenamiento y distribuci�n.
Un mayor cuidado en el almacenamiento y en el uso de esos productos, junto con un entrenamiento eficaz de los operarios son elementos indispensables para minimizar la ocurrencia de accidentes.
4.2 Niveles de ruido.
La mayor fuente de generaci�n de ruido en una industria aceitera es debido al ruido propio de los equipos en funcionamiento (bombas, compresores, agitadores, envasadoras, etc.). Entre estas la m�s considerable es sin lugar a dudas el ruido de los pistones de los sistemas neum�ticos. Este ruido es intr�nseco al proceso.
Los ruidos causados por las operaciones que se llevan a cabo en una planta aceitera son la primera causa de stress de los trabajadores, sin contar los casos de p�rdida de capacidad auditiva y sordera que han sido detectadas cada vez con mayor frecuencia en este tipo de industria. Por lo tanto, la instalaci�n de un sistema de medici�n y monitoreo de ruidos y el dise�o de estructuras de control y abatimiento de los mismos es una tarea indispensable para cualquier planta de procesamiento de
productos aceiteros. Seg�n algunos autores los da�os derivados de los ruidos molestos constituyen el problema m�s grave de salud ocupacional en esta industria.
4.3. Control de riesgos.
Los mayores riesgos en plantas elaboradoras de aceites se pueden imputar a las siguientes fuentes:
- Altas Temperaturas.
- Sistemas de iluminaci�n insuficientes o mal dise�ados.
- Ventilaci�n insuficiente.
- Fallas en los equipos, procesos y/o operaciones tales como:
- Escapes de hidr�geno en el proceso de hidrogenaci�n.
- Escapes de Amoniaco en la sala de fr�o.
- Filtraciones o derrames de soluciones �cidas y/o c�usticas.
- Manejo de cargadores.
- Gases provenientes de las operaciones de soldadura.
- Ingreso e inspecci�n de espacios confinados.
- Riesgos de incendios.
- Almacenamiento y uso de substancias t�xicas y peligrosas.
Para reducir las probabilidades de ocurrencia de accidentes se pueden adoptar las siguientes medidas, adem�s de las se�aladas m�s arriba para el manejo de materiales peligrosos:
1) El uso de un C�digo de Conducta que establezca los procedimientos relativos al manejo de cargadores, al apilamiento y movimiento de materiales y el entrenamiento de los conductores.
Mantener la velocidad dentro de l�mites aceptables, uso de espejos convexos instalados en esquinas estrat�gicas, la designaci�n de �reas restringidas, y la separaci�n del tr�fico peatonal del vehicular, se convierten en factores importante en el control y reducci�n de riesgos.
2) La realizaci�n de un sistema de procedimientos y el entrenamiento de los operadores a cargo de las operaciones de mantenimiento e inspecci�n de las �reas de producci�n y estanques confinados.
3) El establecimiento y ejecuci�n de auditor�as para determinar los l�mites de inflamabilidad de los materiales normalmente almacenados en planta como solventes, gases, pinturas, aceites, detergentes, substancias que se usan en los laboratorios, etc.
Las conclusiones de la auditor�a deben comprender la evaluaci�n de los riesgos relativos al uso y almacenamiento de tales materiales y las precauciones a adoptar.
4.4. Protecci�n de los trabajadores.
La protecci�n a los trabajadores implica dotar al personal expuesto al manejo de sustancias u operaciones que encierran ciertos riesgos de accidentes, de los items habituales en toda actividad fabril.
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1. El sector aceitero presenta el mayor impacto ambiental a trav�s de la contaminaci�n de efluentes y residuos s�lidos; y los mayores riesgos a trav�s de las emisiones accidentales de gases.
2. El mayor porcentaje de carga contaminante en los efluentes es debido a las p�rdidas de producto, lo cual presenta un alto atractivo para la aplicaci�n de tecnolog�as limpias y planes de prevenci�n de la contaminaci�n. Un buen manejo de la planta asociado a tecnolog�as limpias puede llevar las p�rdidas bajo el 1%, lo cual conlleva fuertes reducciones en vol�menes de agua evacuados y concentraci�n de los par�metros contaminantes, y adem�s aumento en la productividad de la empresa.
3. Los programas de prevenci�n de la contaminaci�n en la industria aceitera permiten reducir dr�sticamente los volumenes de agua evacuados y las cargas org�nicas durante la primera fase del programa. Ello motiva la realizaci�n de aquellas fases de alto impacto durante unos 12 meses previo a instalar las primeras fases del tratamiento. No se justifica obligar a instalar un tratamiento, aunque sea parcial, si no se otorga un plazo como el indicado para reducir cargas contaminantes.
4. El tratamiento de las aguas en aceiteras involucra tratamientos f�sicos (o pretratamientos); tratamientos f�sico-qu�micos y biol�gicos (para reducir sulfatos y DBO5). Por ello, la planta de tratamiento debe construirse por etapas de forma tal de adecuar las fases m�s avanzadas del tratamiento con las reducciones logradas en los niveles contaminantes a trav�s de los planes de prevenci�n de la contaminaci�n y la adopci�n de tecnolog�as limpias.
5. El criterio de gradualidad, y por el plazo otorgado para construir la planta de tratamiento, debe ser evaluado caso a caso en funci�n del plan de prevenci�n de la contaminaci�n propuesto y del impacto que el efluente ejerce sobre el cuerpo receptor. Es necesario exigir informes de avance para verificar el cumplimiento del plan propuesto.
6. La normativa vigente en cuanto a descarga de efluentes es inadecuada para industria aceitera, y debe ser replanteada tomando en consideraci�n la eficiencia de remoci�n de los par�metros contaminantes en las distintas fases del tratamiento, y en funci�n del plan de prevenci�n de la contaminaci�n propuesto. Se entrega una proposici�n de est�ndares para el sector tomando en consideraci�n las fases de tratamiento.
1. CONDICIONES GENERALES DE �NDOLE ECON�MICA, FACULTATIVA Y LEGAL
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- Qu�mica de los alimentos Ed. Alhambra.
- Utilizaci�n de aditivos y coadyudantes para industrias agroalimentarias (J.L. Multon) Editorial Acribia 1987
- Chemical Engineering Cost Estimation (Aries & Newton) Ed. Mc Graw Hill 1955
- Tecnolog�a de aceites y grasas (E. Bernardini) Ed. Alhambra 1981
- Reglamentaci�n T�cnico Sanitaria para la Obtenci�n, Circulaci�n y Venta de la Sal y Salmueras Comestibles
- Planta para la producci�n de 75 000 Kg/a�o de mantequilla / Jos� Ignacio Puebla Berm�dez.
- www.nutriserver.com
- www.csic.es
- www.acsmedioambiente.com
- www.acideka.com
David Montes Fern�ndez