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• Josue Hinostroza Quispe

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA E.F.P. INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

CURSO DE TECNOLOGÍA AGROINDUSTRIAL II ACEITES Y GRASAS POR: ING. PERCY VELÁSQUEZ CCOSI Ayacucho, 2016

Aceites y Grasas (definición) • Son compuestos que se encuentran en plantas y animales y están constituidos principalmente por esteres de glicerol y ácidos alifáticos de molécula elevada o cadena larga saturados y no saturados llamados ácidos grasos • Los ácidos grasos constituyen la mayor parte (generalmente 95% en peso) de la molécula del glicerol y también la posición reactiva, por lo que las propiedades fisicoquímicas de un aceite o grasa dependen en gran parte de las propiedades de los ácidos grasos componentes

Aceites y Grasas (definición) • Los aceites y grasas son solubles en solventes orgánicos, pero insolubles en agua. • Desde el punto de vista nutricional las grasas son sustancias alimenticias fundamentales y son las que brindan energía, dando aproximadamente 9,3 Kcal/g y además son fuentes de vitaminas liposolubles (A D y E) y de ciertos ácidos grasos saturados esenciales (linoleico, linolenico y araquinodico) • La diferencia entre aceite y grasa es básicamente por la consistencia que presentan a temperatura ambiente, así se denomina aceite al producto que tiene una consistencia liquida a temperatura ambiente y grasa al que tiene una consistencia solida a temperatura ambiente.

Reglamento técnico para aceites y grasas •

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Aceites vegetales y grasas vegetales: son dos productos constituidos principalmente de glicéridos de ácidos grasos de especies vegetales pueden contener pequeñas cantidades de otros lípidos como fosfolipidos, constituyentes insaponificables y ácidos grasos libres naturalmente presentes en aceite o grasa. Aceites mixtos o compuestos: son los productos obtenidos a partir de mezclas de dos o mas aceites vegetales que se presentan líquidos a temperatura de 25°C. Aceites vegetales con otros ingredientes: son los aceites adicionados de condimentos y/o especerías y/u otro (s) ingrediente (s) para agregar sabor o aroma, excepto aromatizantes. Aceites y grasas vegetales modificados: son los productos obtenidos a partir de aceites o grasas y sometidos a procesos físicos o químicos tales como fraccionamiento, hidrogenación o interesterificación. Cremas vegetales: son los productos en forma de emulsión plástica o fluida constituidas principalmente de agua y aceite vegetal y/o grasa pudiendo ser adicionado de otro(s) ingrediente (s), que no descaracterize (n) el producto.

Composición de los aceites y grasas Están compuestos por: • Triglicéridos de ácidos grasos • Fosfátidos (lecitina) • Antioxidantes (vitamina E-tocoferol) • Pigmentos (carotenos, clorofila, gosipol) • Vitaminas (A, E-tocoferol) • Esteroles (parte no saponificable): colesterol • Ácidos grasos libres • Cetonas

Fuentes de ácidos grasos en la dieta humana • Grasas con altos tenores de ácidos grasos saturados: manteca de cerdo, sebo bovino y grasas láuricas ( coco y babasú) • Aceites con altos tenores de ácidos grasos saturados: palma (aceite de palma) y algodón • Aceites con altos tenores de ácidos grasos nonoinsaturados: oliva, canola, (colza) maní, arroz. • Aceites con altos tenores de ácidos grasos poliinsaturados: girasol, maíz, soya, azafrán

Ácidos grasos • Son compuestos formados por una cadena de carbonos (propiedades liposolubles), y un grupo carboxilo (propiedades acidas) • Grupo hidrofobico Grupo hidrofilico • Difieren uno de otros por la longitud de la cadena carbonada, por el numero y posición de los enlaces dobles. • En estado solido, las cadenas de carbono cuando están extendidas forma un zig-zag. • Grupos terminales (metílicos y carboxílicos) en lados opuestos-acción de las fuerzas de van der Waals.

Ácidos grasos • Saturados • Monoinsaturado • Polinsaturado

Estearico (18:0) Oleico (18:1Δ9 ) Linoleico (18:2Δ9,12) α-linolenico (18:3Δ9,12,15) • Ácidos grasos con numero impar de carbono no superan en ningún caso 1 a 2%del total de grasas en los alimentos.

Acidos grasos esenciales • No son producidos por el hombre a través de su metabolismo propio, por tanto deben ser administrados con los alimentos. • Los insaturados producen efectos beneficos al organismo humano.

Símbolo numérico

Nombre común

16:0

Palmitico

18:0

Estearico

18:1(9)

Oleico

18:2 (9,12)

Linoleico

18:3(9,12,15)

Linolenico

20:4(5,8,,11,14)

Araquidonico

Ácidos grasos

PRINCIPALES ÁCIDOS GRASOS PRESENTES EN LOS TRIGLICÉRIDOS • • • • • • • • • • • •

ACIDOS GRASOS SATURADOS - Butirico (4 carbonos) grasa de leche - Caproico (6 carbonos) grasa de leche y aceite de coco - Caprilico (8 carbonos) grasa de leche - Caprico (10 carbonos) grasa de leche y aceite de coco - Laurico (12 carbonos) aceite de coco y grasa de leche - Mirisitico (14 carbonos) en todos los aceites vegetales, manteca de cerdo y manteca de cacao - Palmitico (16 carbonos) en todos los aceites vegetales, manteca de cerdo y manteca de cacao - Estearico (18 carbonos) en todos los aceites vegetales, manteca de cerdo y manteca de cacao - Araquidico (20 carbonos) - Behenico (22 carbonos) - Lignocenico (24 carbonos)

PRINCIPALES ÁCIDOS GRASOS PRESENTES EN LOS TRIGLICÉRIDOS • • • • • • • •

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ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS MONOINSATURADOS - Palmitoleico (16 carbonos-1 doble enlace en la posición 7): mayoría de los aceites vegetales Oleico (18 carbonos-1 doble enlace en la posición 9, cis) todos los aceites vegetales Elaidico (18 carbonos-1 doble enlace en la posicion 9. trans) aceites vegetales hidrogenados, crema de leche. POLINSATURADOS - Linoleico (18 carbonos-2 doble enlace en la posición 9 y 12) aceite de soya, linasa, grasa de leche, sebo de buey y carnero - Linolenico (18 carbonos -3 dobles enlaces en la posición 9,12 y 15) aceite de linaza - Araquidonico (20 carbonos-4 dobles enlaces en la posición 6,9,12 y 15) manteca de cerdo

ALIMENTOS RICOS EN LOS DISTINTOS TIPOS DE ÁCIDOS GRASOS Tipos de grasa Fuentes

Fuentes

Mantequilla, queso, carne, productos cárnicos (salchichas, hamburguesas), leche y yogur enteros, masas, manteca, sebo de vaca, margarinas duras y Saturada grasas para pastelería, aceite de coco y aceite de palma Olivas, colza, frutos secos (pistachos, almendras, Monoinsaturada avellanas, nueces de pecan, anacardos), cacahuates y sus aceites Grasas polinsaturadas omega-3: salmón, caballa, arenque, trucha (especialmente ricos en acidos grasos omega-3 de cadena larga, EPA o ácidos eicosapentanoico y DHA o acido docosahexanoico), semillas de colza, semilla de soja, semillas de lino y Poliinsaturada sus aceite (especialmente ricos en acido alfalinoleico). Grasas poliinsaturados omega-6: semillas de girasol, germen de trigo, sésamo, soja, maíz y sus aceites. algunas Margarinas (consultar etiqueta) Algunas grasas para fritura y pastelería (p. ejemplo aceites vegetales hidrogenados) utilizadas en Ácidos grasos trans galletas, productos de pastelería, productos lácteos, carne grasa de ternera y oveja.

Forma CIS Y TRANS En la naturaleza los ácidos grasos esta presentes en la formas CIS, significando que los átomos de hidrogeno están en el mismo lado que el doble enlace del carbono. Los acidos grasos TRANS, los dos átomos de hidrogeno están en lados opuestos del doble enlace. CIS

Acido oleico (C18:1 cis)

TRANS

Acido elaidico (C18:1 trans)

Propiedades físicas y químicas Punto de fusión y solidificación • Los trigliceridos reflejan los puntos de fusión de los ácidos grasos que los componen, por consiguiente un grado bajo de insaturación, un peso molecular elevado y la presencia de isómeros trans de acido no saturados contribuyen a que el punto de fusión sea mas elevado. • Aumenta ± conforme el aumento de longitud de la cadena, presencia de ramificaciones y sustituyentes. • Ácidos insaturados de cadena lineal tienen siempre punto de fusión o de ebullición mas bajos que los saturados del mismo numero de Carbonos. Tal cual es la configuración cis.

Ácidos grasos saturados más comunes y su punto de fusión Nombre Nombre científico trivial Butírico Butanoico Caproico Hexanoico Caprílico Octanoico Cáprico Decanoico Láurico Dodecanoico Mirístico Tetradecanoico Palmítico Hexadecanoico Esteárico Octadecanoico Araquídico Eicosanoico Acido graso saturado Butírico Caproico Caprílico Cáprico Láurico Mirístico Palmítico Esteárico Araquídico

Formula CH3(CH2)2COOH CH3(CH2)4COOH CH3(CH2)6COOH CH3(CH2)8COOH CH3(CH2)10COOH CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)18COOH

Símbolo

Punto de fusión C

C4:0 C6:0 C8:0 C10:0 C12:0 C14:0 C16:0 C18:0 C20:0

-5.9 -3.4 16.7 31.6 44.6 54.4 63.0 69.4 76.0

Ácidos grasos insaturados más comunes y su punto de fusión Nombre trivial

Nombre científico

Formula

Palmitoléico

Hexadeca-9-enoico

CH3(CH2)5HC=CH(CH2)7COOH

Oleico Linoleico

Octadeca-9-enoico Octadeca-9:12-dienoico

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Linolenico

Octadeca-9:12:15 trienoico Eicosa-5:8:11:14 tetraenoico Octadeca-11-enoico

CH3CH2(CH=CHCH2) 3(CH2)6COOH

Araquidónic o Vaccénico

Ácido graso símbolo Palmitoléico C16:1∆9 Oleico C18:1∆9 Linoleico C18:2∆9,12 Linolenico C18:3∆9,12,15 Araquidónico C20:4∆5,8,11,14 Vaccénico C18:1∆11

CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH

Punto de fusión C -0.5 13.0 -5.0 -11.0 -49.5 39.5

Solubilidad y miscibilidad • Las grasas y los aceites se mezclan fácilmente con la mayoría de los solventes orgánicos, salvo los alcoholes, a excepción del aceite de ricino que si se mezcla con los alcoholes. • Las diferencias de solubilidad es utilizada como base para el fraccionamiento de las grasas

Viscosidad • Depende del peso molecular medio y el grado de insaturación • ↑ con el aumento de la cadenas • ↓ con el aumento de la insaturación • Se debe a la fricción interna entre los lípidos que constituyen la grasa, así varia de acuerdo con las características de los ácidos grasos

Índice de refracción • Relación entre la velocidad de la luz en el aire y en el material analizado • Depende del peso molecular medio de las grasas y el grado de insaturación. Existe una relación directa entre el índice de refracción y el índice de yodo y es por eso que se puede utilizar el índice de refracción para determinar el índice de yodo de algunos aceites como el de soya, maíz, y girasol • ↑ cuanto mayor la longitud de la cadena • ↑ cuanto mayor la insaturación • ↓ con un aumento de la temperatura • Utilizado para controlar el proceso de hidrogenación de grasas.

Índice de yodo en función del índice de refracción para grasas comunes y grasas hidrogenadas Índice de Iodo 0 25 50 75 100 125 150 175 200

Índice de refracción 1,4468 1,4490 1,4512 1,4540 1,4568 1,4597 1,4628 1,4657 1,4687

Para otros aceites con pesos moleculares medios diferentes, se hacen correcciones en los índices de refracción como sigue: -Para el aceite del algodón y manteca de cerdo se resta 0,0010 - Para el aceite de palma se resta 0,0055 - Para el aceite de coco se resta 0,006 - Para el aceite de colza se summa 0,0008

Densidad • Determina la relación solido/liquido de las grasas comerciales • No hay grandes diferencias entre las densidades de las diferentes grasas y aceites en estado liquido, aunque el grado de insaturación (medido por el índice de yodo) y el peso molecular medio (medido por el índice de saponificación) influyen ligeramente sobre esta propiedad. Lund a dado la siguiente correlación: D15=0,8467 + 0,0003(IS) + 0,00014(II) • Utilizada para determinar el contenido de sólidos de las grasas parcialmente fundidas

Formación de cristales • El enfriamiento de una grasa liquida da como resultado la cristalización de los glicéridos de punto de fusión mas alto en forma de cristales que se entrelazan y se adhieren para formar un material plástico con los glicéridos líquidos de temperatura o fusión mas baja. El tamaño de los cristales y la plasticidad depende en grado considerable de la rapidez del enfriamiento, los cristales mas pequeños se producen cuando el enfriamiento es rápido.

Calor especifico y calor de fusión • El calor especifico de las grasas liquidas aumenta ligeramente cuando disminuye el índice de yodo y el calor de fusión depende del peso molecular y de la saturación de las grasas.

Reacciones • Las grasas o triglicéridos pueden sufrir en primer lugar una hidrólisis por medio de enzimas o tratamientos a altas temperaturas en presencia de agua y de álcalis o de ácidos. • Otras reacciones de las grasas dependen de los ácidos grasos que las componen, la principal reacción de los ácidos grasos es con el oxigeno, ósea la oxidación que depende fundamentalmente de la insaturación. • Otras reacciones son las de esterificación utilizadas para fabricar jabones. • También otra de las reacciones importantes desde el punto de vista tecnológico es la hidrogenación de los ácidos grasos insaturados para obtener grasas saturadas (margarinas).

Caracterización fisicoquímica • ÍNDICE DE ACIDEZ: se utiliza para determinar la cantidad de ácidos grasos libres. Es el numero de migramos de hidróxido de potasio necesarios para neutralizar los ácidos grasos libres en 1 gramo de grasa. La relación entre índice de acides y el porcentaje de ácidos grasos libres (calculado como acido oleico) es: 1 unidad de índice de acidez = 0,503% de ácidos grasos libres . • ÍNDICE DE YODO: indica el grado medio de insaturación, es el numero de gramos de yodo absorbidos en condiciones precisas por 100 gramos de grasa. • ÍNDICE DE PEROXIDO: mide la cantidad de compuestos de oxidación de las grasas (peroxidos). • ÍNDICE DE SAPONIFICACIÓN: indica el peso molecular medio. Es el numero de miligramos de hidróxido de potasio necesarios para saponificar 1 gramo de grasa.

Caracterización fisicoquímica • ÍNDICE DE REICHERT-MEISSL: sirve para determinar la cantidad de ácidos grasos volátiles solubles en agua (butírico, caproico y caprilico). Es el numero de miligramos de álcali 0,1N necesarios para neutralizar los ácidos grasos volátiles solubles en agua. • ÍNDICE DE POLENSKE: sirve para determinar los ácidos grasos volátiles insolubles en gua (caprico y laurico).

Función de las grasas en la tecnología agroindustrial • AIREACIÓN: incorpora aire a la mezcla para que adquiera volumen. Ejemplo mouses y pasteles • TEXTURA GRANULOSA: la grasa recubre las partículas de harina para evitar que absorban agua dando una textura granulosa como en las tortas. • RETENCIÓN DE HUMEDAD: ayuda a retener la humedad en los productos de panadería incrementa su tiempo de vida. • GLASEADO: proporciona un aspecto brillante a algunos alimentos como frutas verduras y salsas. • PLASTICIDAD: mejora la untabilidad de pastas y quesos • TRANSMISIÓN DE CALOR: es un medio de transmisor de calor en las frituras también usado como aceite térmico equipos enchaquetados • SUAVIDAD: El engrase consiste en la adición de un aceite que se interpone entre las fibras del colágeno, para permitir el deslizamiento entre sí de fibras y fibrillas, proporcionando suavidad a la piel. Con el engrase se evita que luego de secado se obtenga un cuero duro y poco flexible.

Extracción de aceites y grasas • A) MATERIAS PRIMAS • Los materiales oleaginosos comercialmente importantes son: • Semillas oleaginosas: soya, pepita de algondón, colza, girasol, etc. (16-20%) • Pulpa de frutos: palma, aceituna, palta (2335%. • Tejidos de animales: cerdo, pescados grasos (60-90%)

Extracción de aceites y grasas animales • • • •

MÉTODOS DE OBTENCIÓN: A) por fusión seca B) por fusión húmeda A) por fusión seca: se realiza en calderas abiertas con chaqueta de vapor y se utiliza un agitador para remover los tejidos y evitar que se adhieran a las paredes y se quemen, se produce una deshidratación de los tejidos y luego la licuefacción de las grasas, luego la mezcla es filtrada para separar los sólidos del liquido (grasa). • Los sólidos se prensan para recuperar la mayor parte de aceite y grasa residual. El rendimiento es bajo y se utiliza para extraer manteca de cerdo. • También se pueden hacer en calderas cerradas al vacio para evitar oxidación. • B) por fusión húmeda: se realiza en presencia de gran cantidad de agua. La grasa se dirige a la superficie donde va a ser separada, se puede hacer en caldera abierta con agua a ebullición

Extracción de aceites y grasas de pulpas de fruta • A) aceite de oliva: se encuentra en un (20-30%) en la pulpa de aceituna. • El aceite de oliva presenta un aspecto limpio y transparente, color verde amarillento, en forma cruda de gran sabor y fino aroma. Las mejores calidades se utilizan sin refinar • B) aceite de palma: se encuentra en un 45-50%en la pulpa de fruta de la palma aceitera. • El aceite de palma presenta un color rojizo.

Flujo de operaciones para la elaboración de aceite de oliva

Extracción de aceites de semillas oleaginosas • MATERIAS PRIMAS: Las principales semillas oleaginosas son las siguientes: - Soya: 17-20%de aceite - Algodón: 17-32% de aceite - Semilla de girasol: 23-34% - Maní: 46-56%

Acondicionamiento de las semillas para la extracción • LIMPIEZA: - Se hace para eliminar partículas extrañas - Se realiza mediante zarandas o cribas planas y rotatorias con corriente de aire - También se utiliza separadores magnéticos para eliminar partículas de fierro. • DESCASCARILLADO - Consiste en eliminar la cascara por medio de maquinas rotativas con cuchillas o maquinas de disco. - Se recomienda descarar porque la cascara es un material absorbente del aceite y hace que el rendimiento disminuya. - Hay semillas que no se descascaran como la soya y otras como la colza y ajonjolí por su reducido tamaño

Acondicionamiento de las semillas para la extracción • MOLIENDA: - consiste en reducir a partículas pequeñas a la materia prima con el fin de facilitar la extracción del aceite. - Se realiza en molinos de martillos o de rodillos • TRATAMIENTO TÉRMICO: - Consiste en cocinar la materia prima triturada utilizando vapor a 110120°C. - Aumenta el rendimiento de extracción. - Produce los siguientes efecto: - Coagula proteínas - Permite dilatación de las gotas de aceite, permeabilizando las membranas celulares para facilitar la salida del mismo. - Destruye los microorganismos - Inactiva enzimas - Aumenta la fluidez del aceite - Elimina alcaloides

Extracción de aceites de semillas oleaginosas • EXTRACCIÓN MECÁNICA: se basa en la aplicación de presión sobre una masa de las semillas oleaginosas confinados en bolsas, telas, mallas u otros artículos adecuados • Los equipos que se utilizan son las prensas que pueden ser: • A) discontinuas • B) continuas

Extracción de aceites de semillas oleaginosas • A) prensas discontinuas: • Son de bajo rendimiento • Se utilizan para semillas oleaginosas con un contenido de aceite mayor a 12% • Generalmente se tiene un sistema hidráulico Pueden ser: • Abiertas: los productos oleaginosos son encerrados en filtros de tela • Cerradas: los productos oleaginosos se ponen en una especies de jaula

Extracción de aceites de semillas oleaginosas • B) continuas: • Son de un mayor rendimiento, mayor que las prensas hidráulicas • Son de alta presión • Se conocen con el nombre de expellers o de prensas de tornillo sin fin • Ahorran mano de obra • El gasto de energía es mas alto y por lo tanto tienen un mayor consto de operación • El aceite obtenido presenta un mayor contenido de sólidos que el obtenido en prensas hidráulicas

Extracción de aceites de semillas oleaginosas • Extracción por solventes: se basa en la aplicación de un solvente orgánico en el cual es soluble el aceite. • Generalmente se aplica después de una extracción mecánica a la torta que tiene aceite residual. • TIPOS DE EXTRACCIÓN POR SOLVENTES • A) INMERSIÓN • B) PERCOLACIÓN

Extracción de aceites de semillas oleaginosas Condiciones que debe cumplir el solvente: - No ser toxico - Ser selectivo - Fácil de recuperar, sin dejar malos olores - Fácil de adquirir y de precio conveniente - el solvente mas usado es el hexano

Refinación de aceites • Es el proceso de purificación del aceite donde se le remueven las impurezas y constituyentes no glicéridos, se le comunica propiedades organolépticas acordes con el mercado local y se le estabiliza frente a la oxidación.

Etapas • • • • •

Desgomado Neutralizado Decoloración Desodorización Winterización

Desgomado • Son impurezas de origen no oleoso como: - Fosfatidos - Proteinas - Gomas y mucilagos • Métodos mas usados - Precipitación con ácidos minerales: acido clorhídrico - Precipitación con ácidos orgánicos: acido fosfórico

Neutralización • Consiste en la eliminación de los ácidos grasos libres • Se puede llevas a cabo mediante los siguientes métodos: - neutralización física: destilación a temperaturas de 250-260°C y bajo vacio de 23mmHg. También se eliminan colorantes los aldehídos y centonas que dan al aceite olor y sabor desagradables

Decoloración • Consiste en la eliminación de las sustancias colorantes del aceite utilizando sustancias adsorbentes. • Las sustancias adsorbentes que se utilizan son: - Tierras arcillosas como el Tonsil - Carbón activado

Desodorización • Tiene por objeto eliminar las sustancias que dan olor y sabor desagradable al aceite • Las sustancias desagradables son aldehidos y cetonas • Se eliminan mediante destilación a alta temperatura y alto vacio

Winterización • Este proceso tiene por objeto separar los glicéridos de mas alto punto de fusión que originan enturbiamiento y aumento de la viscosidad en los aceites, al bajar la temperatura. • Consiste en precipitar los glicéridos saturados por un descenso de la temperatura, lo cual provoca la formación de cristales, los cuales pueden ser separados por centrifugación o filtrado