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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO DE SUR OCCIDENTE INGENIERIA EN ALIMENTOS TECNOLOGIA DE ALIMENTOS VIII ING. FREDY VALENZUELA

INVESTIGACIÓN: “SUBPRODUCTOS DE ACEITES Y GRASAS ”

Número De Carné

Nombre

200730913

Angélica Magaly Domínguez Curiel

201440908

María Conchita Velásquez Zelada

2014444486

Melissa Alejandra Reyes Parada

MAZATENANGO 24 DE OCTUBRE DE 2018

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1. INTRODUCCION El proceso de refinación de aceites consta de una serie de etapas en donde se eliminan sustancias extrañas que perjudican el olor, color y sabor del aceite, además de aquellas sustancias que no son agradables con el organismo. Dentro de estas sustancias, en gran medida indeseables, se encuentran los ácidos grasos libres, los fosfolípidos, los metales, componentes volátiles, colorantes, entre otras que inestabilizan a los aceites. Dentro de este marco, las operaciones que conforman la refinación (desgomado, neutralizado, lavado, secado, decolorado, filtrado y desodorizado) desechan mezclas o sustancias que si bien no deben formar parte del producto principal, pueden recibir algún tratamiento de manera que se pueda purificar alguna sustancia comercializable en el mercado por sus excelentes propiedades y alta demanda. En el presente trabajo se llevará a cabo la descripción de los procesos de desgomado, neutralización y desodorizado; ya que sus subproductos son muy utilizables en el mercado.

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2. OBJETIVOS  Identificar los subproductos de mayor demanda comercial que se obtienen en las etapas de refinación.  Conocer los procedimientos para la obtención de lecitinas, jabones y tocoferoles, y los tratamientos que se siguen hasta llegar a su estado de comercialización.

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SUBPRODUCTOS DE LA REFINACION DE ACEITES Y GRASAS

3. SUBPRODUCTOS POR ETAPA DE REFINACION DESGOMADO Y OBTENCION DE LECITINA Es la primera etapa del proceso de refinación por donde ingresa los aceites brutos provenientes de etapas previas de extracción de la semilla, a fin de remover los fosfolípidos y glicolípidos en estado coloidal ya que pueden ser causantes de la inestabilidad y de un mal sabor del aceite. El proceso consiste en hacer pasar el aceite crudo por una intercambiador de calor de placas utilizando como sustancia calentadora vapor a fin de disminuir la viscosidad, seguido del mezclado con una solución diluida de ácido fosfórico en un mezclador y de la rápida inserción de agua caliente al 2% en volumen al proceso (porcentaje proporcional a la cantidad de fosfolípidos en el aceite). Se busca que el proceso a agitación constante (alrededor de 15 rpm) se mantenga entre 70-80°C durante un periodo standart de 20 a 30 minutos. Los fosfátidos en presencia de agua caliente y vapor se hidratan y el ácido sirve como floculante que favorece la precipitación de estos. Pasado el tiempo indicado se hace ingresar la mezcla a una centrifuga que opera a gran velocidad en donde finalmente se separan el aceite desgomado del agua y los fosfolípidos. Diagrama de proceso del desgomado

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Es importante respetar el intervalo de temperaturas citado para esta operación; por debajo de 65ºC la viscosidad del aceite es demasiado elevada, mientras que por encima de 75ºC se favorece la solubilidad de las gomas que se pretenden separar. Lecitina Es un éster fosfórico de colina enlazada con diferentes diglicéridos –esteárico, palmítico, oleico. En general es un fosfoglicerido que contiene un 2% de fósforo (comercialmente hablando). Se encuentra presente en todos los organismos vivos, siendo muy importante en membranas celulares de pulmones, de tejido nervioso y en la bilis como emulsionante de grasa que facilita el proceso digestivo.

De todos los aceites vegetales en estado bruto los provenientes de la soya contienen una mayor cantidad de fosfolípidos que se puede traducir en una mayor presencia de lecitina, la cual se considera muy estable con el paso del tiempo sin alterar sus propiedades. Aceite Soya Maíz Algodón Arroz Maní Colza

% de fosfolípidos 1.1 – 3.2 1.0 – 2.0 0.7 – 0.9 0.5 0.3 – 0.4 0.1

Composición de lecitina de soya

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La lecitina en el mercado es muy utilizada en la industria alimentaria como emulsionante natural y digerible en margarinas, chocolates, confites, caramelos, café, lácteos, panes, etc. De igual manera tiene aplicación en la industria de bebidas como estabilizante, en la industria petrolera como aditivo de aceites lubricantes para evitar la formación de gomas, en la industria farmacéutica como aditivo natural en la galénica de diversos fármacos, en cosméticas y pesticidas. Otro de sus mayores usos se da en la alimentación animal jugando papeles de donador de grupos metilos, de estabilizador de emulsiones, de antioxidante, fuente de colina, etc. Tratamiento de los fosfátidos La corriente residual que proviene del desgomado es la lecitina bruta, compuesta por un tercio de aceite y aproximadamente dos tercios de lecitina. El objetivo es separar estos aceites haciendo uso de la no solubilidad de la lecitina en acetona. Se realiza la extracción de la goma con acetona fría usando una relación goma/solvente de 1:1.5 partes por volumen mediante agitación constante durante 30 minutos, obteniendo después de este tiempo una solución de aceite-acetona y una suspensión de fosfolípidos en acetona. La separación tiene lugar luego de dejar reposar las fases durante un tiempo y separarlas por filtrado, quedándose solo con los fosfolípidos suspendidos en acetona. A través de la centrifugación se logra separar a los fosfolípidos de la mayor parte del solvente, los cuales pueden ser recirculados. El siguiente paso consiste en liberarse del disolvente, para lo cual son necesarias dos etapas de secado. La primera etapa, que es la que elimina la mayor parte de acetona, se 6

lleva a cabo en una secadora de lecho turbulento en la que los fosfolípidos se fluidifican con aire caliente a una temperatura entre 50 y 70°C. Los últimos restos de disolvente se eliminan en una estufa de secado de bajo vacío; para ellos se tratan los fosfolípidos durante varias horas a alta temperatura (50 a 70°C). Es importante que el proceso de secado se lleve a cabo siempre a menos de 70°C para evitar así la descomposición térmica de los fosfolípidos.

NEUTRALIZACION QUIMICA Y PRODUCCION DEL JABON El aceite después de ser desgomado es tratado con un álcali con el fin de remover sustancias indeseables que pueden afectar el sabor, la estabilidad y el aspecto del aceite refinado, es por esto que se debe eliminar. En este grupo se encuentran los ácidos grasos libres, glicerol, mucílagos, carbohidratos, pigmentos, compuestos proteicos, tocoferoles, esteroles, colesterol, etc. La mezcla de ácidos grasos y álcali da como resultado la formación de jabones. El jabón obtenido se recupera a través de una centrifugación o sedimentación. Desventajas del proceso de neutralización alcalina:   

El álcali además de neutralizar los ácidos grasos libres, saponifica parte de aceite neutro presentándose perdidas de aceite. Rendimiento relativamente bajo Se produce una cantidad considerable de efluente líquido

Calculo de soda cáustica necesaria pos carga. ¨Para neutralizar teóricamente 0.142 Kg. de soda cáustica se requiere de 1 Kg. de ácido graso libre (calculado en ácido oleico). Entonces para una carga de una tonelada de aceite el 1% de AGL representa 10 Kg. de estos, necesitando de 1.42Kg de soda cáustica. Se debe agregar una cantidad adicional de soda de acuerdo al peso del aceite y a las características del mismo. Se emplea la siguiente ecuación para determinar la cantidad de soda que se debe utilizar en la neutralización.

En donde: Q = solución de NaOH en litros/hora Q1 = cantidad de aceite que se debe tratar en litros/hora P = Peso específico del aceite 7

A = Acidez del aceite, en porcentaje M = Peso molecular de los ácidos grasos N = Concentración de la solución de NaOH expresada como Normalidad Para utilizar la formula en la práctica se debe agregar una cantidad mayor de la soda (NaOH) que la estequiométricamente calculada. El porcentaje adicional es del 5 a7% quedando la ecuación de la siguiente forma:

En donde: P = Porcentaje de pérdida A = Acidez del aceite expresada en % B = Porcentaje de ácidos grasos libres presentes en la pasta jabonosa PROCESO DE ELABORACION DEL JABON DESDE LA SAPONIFICACION 1. Saponificación. Este es un proceso químico que genera una reacción de la cual a su vez se crean los jabones, mediante la separación de las grasas en un ambiente alcalino, consiguiéndose los ácidos grasos y la glicerina. Para que esta reacción ocurra se procede a mixturar ácidos grasos de origen vegetal o animal con el elemento alcalino el cual compone de agua y una base o álcali como la potasa que logra un producto blando, o la sosa cáustica para lograr más dureza en el mismo; de esta reacción también se obtiene la glicerina que conocemos tiene un efecto suavizante. Cuando se tienen listas todas las materias primas necesarias, estas deberán ir en la paila donde se realizará todo el procedimiento, que para una carga o lote de aproximadamente 600 kilogramos de jabón en pasta, necesitará de 120 kilogramos de materias grasas, 100 litros de agua corriente y 120 kilogramos de sebo puro. Procederá a calentarse la caldera controlando la temperatura la cual no debe superar los 80 °C que debe mantenerse, activando posteriormente el mecanismo de agite de la caldera que ayudará a que los materiales se integren bien. Luego, con un chorro lento y fino, se deberá ir añadiendo, 41 litros de la sosa cáustica ya habiendo sido previamente a este paso, puesta a disolución en 38° en la escala Beaumé; se irá vertiendo la disolución con delicadeza mientras se agita constantemente, manteniendo la temperatura de la caldera en 80 °C. Luego de completado lo anterior verificar y registrar el tiempo, controlando que el sistema de agite de la caldera haga su labor por unos 45 minutos conservando la temperatura siempre en 80 °C, pasados estos minutos se añadirán con la misma delicadeza 82 litros 8

de lejía de sosa a 38 grados Beaumé, debiendo dejar que se agite por 60 minutos siempre en la temperatura de 80 °C, esto logrará la absoluta saponificación. Después, siempre manteniendo el agite con la masa fluida y la temperatura en la paila, se añade una disolución de sal común (35 kilos de sal en 150 litros de agua corriente) a 80 °C, dejando que se mixture bien con ayuda del movimiento. 2. Una vez mixturada la salmuera, continuar agitando por media hora más y luego detener todo para que el preparado se enfríe haciéndolo descansar, esto de paso quitará el exceso de lejía, equilibrando el pH en neutro. 3. Fase de depuración. Luego de dejar la preparación en reposo por unas 12 horas, notará que esta ya se ha enfriado, también verá que se formaron un par de capas, una que es el jabón sólido o pasta neutra que está en la parte superior de la masa, y por debajo de está notará la sal o lejías y la glicerina, estos últimos se separarán del resto de la preparación mediante un conducto especial que posee la caldera, y será depositado aparte en un tanque para el efecto, pudiendo ser esta lejía posteriormente aprovechada. 4. Última fase de saponificación. Cuando se haya separado totalmente los subproductos de la primera fase de saponificación y queda la masa del jabón en la caldera, esta vuelve a encenderse, a 80 °C, hasta notar que la pasta vuelve a ser maleable, allí se enciende el sistema de agite y luego de unos minutos se van añadiendo, mientras se da el movimiento, 32 litros de glicerina que deberá mixturarse bien con la masa del jabón, lo que se logrará luego de unos 8 minutos. Mientras se sigue dando el movimiento, paulatinamente y en porciones reducidas, irá agregando sal sódica básica unos 130 kilogramos exactos, la cual gradualmente se disolverá integrándose al material jabonoso, agitando todo el preparado por unos 45 minutos. 5. Fase de secado. Posteriormente se traslada el preparado al tanque de secado, de donde luego pasará a los rodillos de acero para crear tiras de la masa, que irán depositadas a un recipiente. 6. Fase de picado. Aquí pasan las tiras de jabón por un rodillo con dientes que va partiendo las tiras en otras más pequeñas. 7. Fase de trasporte. Las tiras de jabón son llevadas a la mezcladora y la molienda. 8. Fase de mezcla. Las tiras de jabón se pasan por la prensa Ruchman que realiza el mezclado y molinado, siendo este el momento en que se agregan los aromas y aceites esenciales rociando estos sobre la mezcla molinada de jabón, y para que estos aromas no se evaporen, debe añadirse un fijador como resinas, bálsamos naturales u otro producto. Luego se agrega la anilina que le dará color, la cual debe disolverse bien previamente en agua caliente, buscando que el color tenga que ver con el aroma, en decir por ejemplo, para aroma de rosas buscar colores afines. Por último se agregan aditivos que otorgarán suavidad como emulsiones de cera o lanolina.

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9. Fase de molienda. Esta fase implica hacer pasar el preparado por los rodillos a distintas velocidades, logrando el prensado perfecto de sus partes. Posteriormente vuelve a cortarse las tiras en pedazo con una cuchilla al final de este proceso. 10. Proceso de extrusión. Mientras las tiras de jabón aún se mantienen húmedas y calientes, se las hace pasar por la máquina de extrusión, en donde se ejercerá presión que comprimirá a la perfección las partes, con ayuda de vapor. Esto formará largas y anchas barras de jabón que después serán perforadas con moldes de distintas formas, rectangulares, cuadradas o cilíndricas. 11. Proceso de corte. Aquí la máquina procede a cortar las piezas en pastillas. 12. Verificación de calidad. El producto deberá cumplir con los parámetros de calidad, los cuales serán verificados con análisis específicos del mismo, que tendrán relación con su composición, como el contenido de humedad en un 23%, álcali libre no más del 0,05%, grasa insaponificable no más del 0,1% y sal no más del 0,5% (debe tenerse en cuenta que el jabón se tornará endeble si posee más sal de la recomendada). 13. Proceso de prensado. Luego de que el jabón se haya cortado en pastillas, estas pasarán por la máquina troqueladora, dándole la forma final junto con la marca. 14. Proceso de empaquetado. Después del paso anterior, cada uno de los jabones son empaquetados con la ayuda de una máquina para el efecto, luego se trasportan a cajas de cartón. 15. Trasportación. Todas las cajas con los jabones son llevados para ser almacenados en un depósito. 16. Depósito temporal. Las cajas quedan en el depósito hasta el momento en que son derivadas al cliente. Este edificio debe estar acondicionado para el efecto, con aire circulante y humedad justa para que no se deteriore el producto. 17. Fase de distribución. Los jabones duran bastante tiempo si son bien conservados y almacenados, luego de que estos hayan sido entregados a los clientes.

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DESODORIZADO Y OBTENCION DE TOCOFEROLES El desodorizado consiste en eliminar los compuestos volátiles que brindan olores y sabores indeseables al aceite, como las cetonas y los aldehídos. La desodorización en si es un proceso de destilación con vapor seco, el cual permite arrastrar todas las sustancias volátiles, dejando al aceite prácticamente inodoro y con un sabor suave. El proceso opera generalmente a bajas presiones y altas temperaturas (180220 °C), el aceite de algodón requiere de temperaturas aproximadas de 150-160°C, y aproximadamente con un tiempo de duración de 3-4horas, lo que nos indica que es la etapa más larga de todo el proceso de refinación. Como se da a temperaturas elevadas este proceso, se retendrán en menor cantidad los tocoferoles (antioxidantes naturales). El aceite obtenido será homogéneo y limpio, pero surge un problema cuando se valora el aceite a nivel nutricional ya que tras su refinado, el aceite ha perdido casi el 100 % de sus vitaminas y sustancias antioxidantes (esteroles, tocoferol). Para compensar estas pérdidas se debe de adicionar antioxidantes al aceite para prolongar su tiempo de vida útil. Los antioxidantes añadidos son generalmente aceites minerales derivados del hidrocarburo Tolueno, con el fin de evitar que el aceite se enrancie o cambie su coloracion durante su almacenamiento y comercialización. Los antioxidantes más utilizados son el BHT, BHA y TBHQ.

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Tocoferoles Los tocoferoles son los antioxidantes naturales más estudiados y más ampliamente utilizados. Son sustancias liposolubles que presentan en su estructura un anillo crómico con una cola fitica y un grupo hidroxilo en la cabeza. El anillo crómico tiene grupos químicos sujetos a él los cuales los cuales son llamados grupos metilo, mientras que el alfa tiene todos sus sitios disponibles llenos, beta y gamma tienen dos grupos metilo en diferente posición y delta tiene solo uno. Los tocoferoles presentan una doble función:  

Ejercer una protección antioxidante in vivo, protegiendo a los lípidos celulares de la oxidación (actividad de la vitamina E). Ejercer una acción in vitro, protegiendo a los alimentos de la posibilidad de enranciamiento oxidativo indeseado.

Los tocoferoles se encuentran de forma natural en aceites de semilla. Existen 4 tipos de tocoferoles: alfa, beta, gamma y delta-tocoferol. Los cuatro tipos de tocoferoles presentan distintos grados de actividad, como por ejemplo el alfa-tocoferol presenta la 12

máxima actividad antioxidante in vivo pero una baja actividad in vitro, mientras que gamma-tocoferol presenta máxima actividad antioxidante in vitro pero escasa actividad de Vitamina E, y los beta y delta-tocoferol presentan propiedades intermedias. Los tocoferoles se encuentran prácticamente en la totalidad de los alimentos, al menos en trazas. Una ventaja importante de los tocoferoles es que son muy estables al calor y ejercen actividad de sinergia con la vitamina C, el ácido cítrico y la lecitina en mezclas con determinadas concentraciones. Los materiales de partida más importantes para la producción de tocoferoles por extracción de productos naturales, son los residuos del proceso de desodorización obtenidos por la destilación de los aceites vegetales.

Como se sabe en la desodorización junto con las sustancias que producen aromas indeseables al aceite se destilan en parte, algunos componentes minoritarios del aceite, tales como ácidos grasos libres, tocoferoles, esteroles, etc. Esta corriente de subproducto se denomina “destilado de desodorización (DD)” Este subproducto, normalmente se mezcla con otras corrientes de efluentes del proceso de refinación y de esta manera se vende con un bajo valor agregado, a industrias relacionadas. Sin embargo, las características de algunos de los componentes presentes sugieren la conveniencia de un tratamiento de purificación que permita separar los componentes con mayor valor. En algunas industrias de refinación de aceites, este destilado de desodorización se vende a empresas que recuperan algunos de sus componentes. El precio de este destilado está basado generalmente en su contenido de tocoferoles, aunque en ocasiones también el

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contenido de esteroles ha sido considerado. Los tocoferoles, en sus distintas formas (α, β, δ, γ) son precursores de vitamina E, fundamentalmente la forma α-tocoferol. Generalmente, el DD de soja es el que posee mayor porcentaje de tocoferoles totales, con una mayor cantidad en su forma γ-tocoferol (la forma con mayor poder antioxidante). El DD proveniente de la refinación de aceite de girasol posee generalmente valores más bajos de tocoferoles totales, aunque la cantidad relativa de la forma α-tocoferol (la forma con más actividad como vitamina E) es mayor que en el DD proveniente de la soja. Existen varios procesos que han sido patentados para la purificación de los DD, como la extracción liquida, destilación, intercambio iónico, saponificación, esterificación, hidrogenación. Pero cabe recalcar que solo los procesos de esterificación, seguidos de destilación de alto vacío, han sido desarrollados en escala comercial para la concentración de tocoferoles. Esterificación La esterificación se lleva a cabo para disminuir el punto de ebullición de los ácidos grasos. La esterificación se lleva a cabo mediante la reacción del grupo carboxilo de los ácidos grasos libres contenidos en el DD con la cadena carbonada de un alcohol inferior. Para que esta reacción se lleve a cabo se debe utilizar un catalizador que comúnmente es un ácido mineral, ya que un álcali puede atacar a los tocoferoles. La reacción llevada a cabo es reversible y alcanza el equilibrio cuando aún quedan cantidades apreciables de reactivos, por lo que se requiere trabajar con un exceso de alcohol primario para llevar a cabo la reacción en una extensión adecuada. Es por ello que se ha elegido el uso del “alcohol metílico” para la esterificación de los ácidos grasos del DD. La destilación molecular o destilación de camino corto es una tecnología adecuada para la separación, purificación y/o concentración de sustancias termolábiles con baja presión de vapor. Se lleva a cabo a muy alto vacío en un equipo construido de tal modo que la distancia recorrida por las moléculas entre las superficies de evaporación y condensación sea más corta que el recorrido libre medio de sus moléculas. Para la purificación del destilado (aumento de la concentración de los tocoferoles) se han combinado las operaciones de esterificación, “destilación molecular” de dos etapas y cristalización. Destilador molecular A continuación se describirá como están constituidos y como operan los estos equipos:

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En el equipo, el líquido a destilar se alimenta por un plato giratorio que lo impulsa sobre la superficie de intercambio calórico, en la cual ira cayendo por gravedad en forma de una película descendente. Una serie de rodillos que giran y a su vez se apoyan por fuerza centrífuga, barren dicha superficie manteniéndola limpia. Las barras ejes de los rodillos van fijas al plato superior y a otro inferior, formando un canasto. Tres ruedas con ejes en el plato inferior se apoyan en el cilindro calefactor y lo mantienen centrado. El plato superior está sujeto con una brida a un eje que va acoplado a un motorreductor y que atraviesa la pared superior del destilador por un sello mecánico. Para asegurarse de que los rodillos se apoyen en la pared calefactora, tienen un diámetro interior mayor que el diámetro de las barras-eje. La fuerza centrífuga se encarga de apoyarlos contra las paredes y que efectúen el barrido al rodar. El condensador está ubicado dentro del casco del destilador, con entrada en el cabezal inferior. Los tubos están a pocos centímetros de la superficie de evaporación. Según los casos puede colocarse un dispositivo de persianas para retener salpicaduras. El mazo de tubos crea una resistencia al flujo de vapor que es intolerable cuando se opera a vacíos elevados. El destilador de camino corto se aparta radicalmente de este esquema y resuelve de forma simple y elegante los problemas que ocurrían con el condensador externo ya que prácticamente elimina la pérdida de carga en el camino de los vapores. Destilador de camino corto En este equipo de destilación los vapores llegan de manera inmediata a los tubos del condensador que están expuestos directamente y a corta distancia, ubicados sobre la periferia del haz sin que sea necesario atravesar las filas de un mazo. El destilado cae por la periferia de los tubos en película descendente. Un simple compartimiento lo recoge en el fondo sin que se llegue a mezclar con el residuo. Ambos salen por tuberías independientes hacia los recipientes colectores, en los equipos pequeños, o hacia las bombas en los grandes. El tiempo de residencia del líquido que se procesa dentro del equipo es menor de 1 minuto, lo cual reduce al mínimo el período de exposición del producto al calor. El otro factor de importancia en cuanto a mantener las propiedades inalteradas, es la temperatura( 110°C-170°C) que para que sea menor que los niveles peligrosos se trabaja con vacío elevado. Un rango de presión absoluta usual es entre 10 y 150 mtorr (micrones de Hg). A estas presiones el volumen específico de los vapores destilados es muy grande y no resulta viable condensarlos afuera del alambique, como ocurre en los destiladores comunes, debido a que se deberían de hacer cañerías enormes y se produciría una pérdida de carga intolerable, es por esto que el condensador se coloca dentro del destilador con el fin de que la distancia entre las dos superficies: la de evaporación y la 15

de condensación es de pocos centímetros. Si la presión de operación es suficientemente baja, dicha distancia es del orden del camino libre medio de las moléculas. Esta distancia, de acuerdo con la teoría cinética de los gases se define como la distancia entre dos colisiones sucesivas de una molécula y aumenta de forma inversamente proporcional a la presión. APLICACIONES DEL DESTILADOR DE CAMINO CORTO: Una de las aplicaciones del destilador de camino corto es el enriquecimiento de los destilados de desodorización en tocoferoles y fitoesteroles. El proceso se puede hacer en dos etapas: 

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La esterificación de los ácidos grasos con metanol en presencia de un catalizador, en un reactor agitado a 70 °C y a presión atmosférica. Después de llegado a la conversión deseada, del orden del 90 %, se elimina el exceso de alcohol mediante un calentamiento y un destilado a la presión atmosférica, para luego ser lavado con agua con el fin de eliminar la glicerina, y se seca el producto al vacío. La segunda etapa es la destilación al vacío y a 180/200 °C. Para ello no hace falta un destilador molecular, sino que es suficiente con un evaporador de película descendente. Los vapores que salen del reactor pasan por una columna de rectificación, para evitar que se pierdan tocoferoles. El destilado está constituido por metil-ésteres de ácidos grasos (un subproducto que puede ser procesado para obtener biodiesel). El producto de fondo, contiene un 30 % de tocoferoles y esteroles ya tiene valor comercial, pero para aumentar la concentración al 60 % y darle un mayor valor agregado se destilan en el destilador molecular a 180ºC, a presiones del orden 20 mtorr, y finalmente una separación mayor puede lograrse mediante la extracción con solventes y una cristalización a baja temperatura.

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Destilador de camino corto para recuperación de tocoferoles

4. CONCLUSIONES  Los procesos de obtención de los subproductos son viables en la industria ya que sus costos son menores comparada con la alta demanda de ellos en el mercado.  La extracción de lecitina con acetona es un procedimiento que si bien cumple su función, también existen inconvenientes que hacen necesaria la búsqueda de otros métodos de purificación. Sin embargo es necesario que no solo sea eficiente, sino también de un costo considerablemente bajo.  El destilado de desodorización es una fuente de vitaminas y antioxidantes (tocoferoles) que deben ser tratados mediante procesos de esterificación, destilación molecular y cristalización para darles un mayor valor agregado.

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 Una de las invenciones recientes como lo es el destilador de camino corto, nos permite facilitar la obtención y purificación de los tocoferoles.  La gran producción 5. BIBLIOGRAFIA  

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Bailey, A. (1984). Aceites y grasas industriales. Barcelona: Reverté. Constenla, D., Ceci, L., & Crapiste, G. (2008). Recuperación de aceite ocluido en gomas húmedas de desgomadoacuoso de aceites de soja. Bahia BlancaArgentina: A&G 70. file:///C:/Users/USUARIO/Downloads/112-112-1-PB.pdf. http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/aula_8_9_aceites.pdf http://digital.csic.es/bitstream/10261/2470/1/Sayago.pdf. http://datateca.unad.edu.co/contenidos/211615/Modulo_exe/211615_Mexe/lecci n_41_refinacin_de_aceites_y_grasas.html. http://www.dirico.com.ec/archivos/Presentacion_Antioxidantes.pdf. http://www.esenciadeolivo.es/aceite-de-oliva/produccion/refinacion-de-aceitesvegetales/. http://www.google.com/patents/WO2002000640A1?cl=es. http://www.sc.ehu.es/iawfemaf/archivos/materia/industrial/libro-14.PDF

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ALIMENTO PARA ANIMALES Para este fin se utilizan diferentes productos derivados del proceso de extracción del aceite de palma como son:  Fruto entero de palma.  Fase sólida del decanter: contenido sólido del decanter o tamiz vibratorio que filtra el aceite crudo después de que éste sale de la prensa.  Efluentes: son las aguas sobrantes del proceso de extracción, obtenidos principalmente durante la clarificación y los condensados de esterilización.  Aceite crudo de palma y aceite de palmiste RDB.  Ácidos grasos de palma (PFA).  Torta de palmiste.  Racimos vacíos, troncos y ramas. Estos productos se utilizan principalmente en la formulación de concentrados para ovinos, bovinos, equinos, porcinos y aves. Bovinos En los bloques nutricionales se utiliza la torta de palmiste, la cual proporciona fibra y minerales necesarios para un adecuado desarrollo del animal. Las hojas obtenidas de la poda pueden ser picadas, y en combinación con otros ingredientes se utilizan en la alimentación de ganado vacuno (Hassan 1995). También se han hecho algunos ensayos con los efluentes de la planta extractora, obteniendo buenos resultados. Pollos La inclusión de grasa en la dieta de pollos deengorde permite mejorar la ganancia de peso y producir huevos de mayor tamaño y peso. Para tal fin se puede utilizar el aceite crudo de palma, los ácidos grasos de palma (PFA) y los efluentes. En el caso de la torta de palmiste sólo se puede incluir hasta un 15% en alimentación aviar, pues es rica en fibra, no recomendable para estos animales (Zumbado 1990). Cerdos Algunos estudios han utilizado cachaza de palma como materia prima en la elaboración de bloques nutricionales para reemplazar la melaza. En cerdos de engorde se puede reemplazar el 100% de la energía proveniente del cereal, con una buena ganancia de peso y más económico. También se les ha administrado fruto entero, el cual es asimilado totalmente.

USOS NO ALIMENTICIOS DEL ACEITE DE PALMA La oleoquímica es una antigua rama de la química que se basa en la transformación de aceites y grasas, tanto de origen vegetal como animal (Irazoqui e Isla 1996a). Los aceites y grasas vegetales se pueden comparar con el petróleo, ya que ambos son el punto de partida para una gran variedad de compuestos básicos y derivados. Los oleoquímicos derivados de aceites y grasas vegetales se denominan "naturales" y los producidos a partir del petróleo "sintéticos" (Del Hierro 1993). El campo de aplicación común entre los oleoquímicos naturales y sintéticos son la glicerina (obtenida a partir de propileno) y los ácidos grasos de cadenas cortas y medianas (obtenidas a partir de etileno y parafinas) (Aufman y Ruebusch de Henkel 1991; Irazoqui e Isla 1996a). Los productos oleoquímicos básicos se producen mediante la separación, transformación química y purificación de los aceites y grasas; a medida que aumenta el grado de transformación de los aceites y grasas, se incrementa su valor agregado. Las principales ventajas de la industria oleoquímica, según Irazoqui e Isla (1996a) son:

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- Genera una multitud de productos oleoquímicos básicos y derivados con múltiples aplicaciones. - La composición final de los productos es muy amplia. gracias a las posibilidades de transformación de las grasas y aceites. - La producción es compatible con el medio ambiente porque no contienen compuestos aromáticos ni metales; además, los residuos industriales pueden ser reutilizados o destruidos fácilmente. - Usa materias primas renovables y de suministro seguro, mediante un esquema logísticamente bien establecido. - La mayoría de los procesos han sido probados y optimizados. - Los procesos pueden ser adaptados para usar una gran variedad de calidades de aceites. Las materias primas de la mayoría de los procesos oleoquímicos son: sebo, aceite de coco, aceite de palma, aceite de palmiste y aceite de trementina (tallol). Los oleoquímicos básicos se producen por desdoblamiento de las moléculas grasas (hidrólisis) o por formación de metil ésteres (esterificación), a partir de los triglicéridos del sebo, aceites y grasas vegetales (Aufman y Ruebusch de Heckel 1991). Debido al rápido crecimiento de la producción de aceites de palma y palmiste, éstos están reemplazando las materias primas tradicionales como el sebo y el aceite de coco, debido a que la composición química de los ácidos grasos es muy similar entre el sebo y el aceite de palma y entre el aceite de coco y el aceite de palmiste. El sebo ha sido la materia prima más utilizada hasta 1985, con un 85% del mercado, el cual se ve amenazado por el aceite de palma, cuyos costos de producción son los más bajos de todos los aceites vegetales, y su disponibilidad va en aumento; además de estás facilidades comerciales, son necesarias algunas condiciones químicas que según Pantzaris y Basiron (1992) son: -

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El aceite de palma tiene una relación de ácidos grasos de 18 a 16 carbonos (55 : 45) más baja que el sebo (70:30). Esto favorece al aceite de palma por su alto contenido de ácido palmítico (C16), el cual es más apetecido por la industria de cosméticos y jabones . Los costos de hidrogenación del aceite de palma son parecidos a los del sebo, ya que sus índices de yodo son similares; además, el aceite de palma hidrogenado tiene mejor estabilidad a la oxidación por la presencia de tocoferoles y β-carotenos. El aceite de palma produce un 1,6% más de glicerina que el sebo. Esta diferencia se debe a los contenidos de humedad y de ácidos grasos. El aceite de palma tiene dos rutas de aplicación (Ahmad 1995): Ruta directa: utiliza el aceite crudo de palma sin ningún tipo de transformación Ruta oleoquímica: necesita de transformaciones químicas para producir oleoquímicos básicos y derivados a partir de aceite de palma y palmiste (Fig. 2).

Tabla 3. Cuadro comparativo de la composición de los ácidos grasos de los aceites de palma, palmiste y coco y el sebo

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Por esta vía se obtienen las siguientes aplicaciones del aceite crudo de palma: Sustituto diesel La creciente demanda de combustibles fósiles(petróleo y carbón) y su eminente agotamiento ha creado la necesidad de encontrar sustitutos renovables de estos combustibles, y como alternativas se han realizado investigaciones donde utilizan los aceites vegetales. El aceite crudo de palma ha sido usado directamente como combustible para autos, utilizando un motor Elsbett (especial para aceites vegetales); el automóvil experimental ha funcionado por más de 35.000 km sin problemas técnicos (Ahmad 1995; Del Hierro 1993). El uso de este tipo de combustible conlleva grandes ventajas sobre los combustibles fósiles, como : - Los vapores eliminados por estos motores son limpios (dióxido de carbono y agua) y no contienen óxidos de nitrógeno y azufre. - El transporte, almacenamiento y manipulación de estos combustibles es más seguro, ya que su punto de inflamación es (240°C), mucho mayor que el de los combustibles diesel (52°C). - Es una materia prima renovable, compatible con el medio ambiente y de suministro constante. Lodos de Perforación El aceite de palma se ha utilizado como sustituto del aceite diesel en los pozos de perforación, el cual se utiliza como fase continua cuando el taladro trabaja enciertos tipos de suelos. El aceite de palma se utilizaporque no contiene compuestos aromáticos ni tóxicos(Ahmad 1995). Los lodos de perforación hechos con aceite de palma tienen mejores propiedades emulsificantes y físico-químicas que los tradicionales.

Jabones Los jabones son mezclas de sales sódicas de ácidos grasos, los cuales pueden ser derivados de grasas y aceites que reaccionan con la soda (NaOH) a 80-100°C, en un proceso conocido como saponificación. Los ácidos grasos de los aceites de palma y palmiste (C16-C18, C12-C14) pueden ser mezclados en proporciones apropiadas para obtener las propiedades deseadas de un jabón, como son: estabilidad, solubilidad, facilidad de espuma y detergencia; además, los derivados de palma tienen mejores propiedades de retención de perfume y pureza que los jabones a base de sebo (Ahmad 1995; Kifli et al. 1996). Los jabones hechos a partir de aceite crudo de palma tienen un color apreciable que puede disminuir con el tiempo, y que se debe a la presencia de antioxidantes naturales; como consecuencia, su uso se limita a jabones de menor pureza como son los de cocina y lavandería, siendo restringido su uso para jabones blancos (Ahmad 1995). Con el fin de reducir este color se utiliza peróxido de hidrógeno, el cual ha mostrado buenos resultados. Productos Epoxidados La epoxidación es un proceso por medio del cual el doble enlace de una molécula de ácido graso se convierte en un anillo epóxido (Del Hierro 1993). y esto se logra haciendo reaccionar el aceite de palma y sus fracciones con ácidos a temperaturas entre 60-90°C; los ácidos más utilizados son paracético y perfórmico. Los aceites epoxidados son usados como plastificantes y estabilizantes para plásticos como el PVC (polivinilcloruro), haciendo que aumente la maleabilidad del plástico y disminuya su degradación. Los plásticos, al someterse a una degradación térmica o microbiana, liberan ácido (si no se remueve favorece la degradación), el cual es atrapado en el anillo y disminuye la velocidad de degradación (Ahmad 1995; Del Hierro 1993). El mercado de los compuestos epóxidos era exclusivo del aceite de soya (por su alto grado de insaturación), pero últimamente, y a pesar de que el grado de insaturación del aceite de palma es menor que el de soya, en estudios realizados en el PORIM se ha demostrado que el aceite de palma epoxidado se puede usar como estabilizante y plastificante para el PVC (Ahmad 1995; Del Hierro 1993). Los epóxidos de aceite de palma pueden ser convertidos a polialcoholes al reaccionar con cadenas

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pequeñas de alcoholes en presencia de un catalizador. Los polialcoholes, al reaccionar con isocianatos, producen espumas poliuretanos, y el agua formada en la reacción actúa como agente bloqueador, evitando utiliza cloroflurocarbonatos, sustancias tradicionalmente usadas en la fabricación de espumas que afectan la capa de ozono (Nor et al. 1992). Los componentes acrílicos epóxidos se pueden obtener por reacción de los aceites epoxidados con ácido acrílico. Como promotores de polimerización se utiliza radiación ultravioleta, haciendo que las moléculas individuales se unan por la insaturación del grupo vinílico. Esta ruta de síntesis todavía se encuentra en investigación porque el proceso tiene algunos problemas con el protocolo, especialmente con la temperatura, la gelatinización y el catalizador utilizados. El producto final se pueden aplicar como revestimiento de la superficie de muebles y artículos eléctricos (Ahmad 1995; PORIM 1994). Ruta oleoquímica Procesos como la hidrólisis y la esterificación de aceites y grasas forman la base de la industria oleoquímica. La hidrólisis de los triglicéridos que componen las grasas y aceites, produce ácidos grasos y glicerol. Si los procesos utilizan alcohol se denominanesterificación y los productos son ésteres de ácidos grasos y glicerol. Las reacciones involucradas son:

Los ácidos grasos o sus ésteres pueden ser usados como materia prima para la síntesis de alcoholes grasos y compuestos grasos de nitrógeno. Estos productos son la base para una serie de transformaciones químicas, obteniéndose los oleoquímicos derivados (Ahmad 1995; Del Hierro 1993; Kifli et al. 1996; Irazoqui e Isla 1996a; PORIM-Fedepalma 1989). (Fig. 3). Ácidos Grasos La mayor parte de los ácidos grasos se obtienen directamente de fuentes animales o vegetales, cuyo resultado son cadenas lineales de carbono de número par; sin embargo, algunos ácidos grasos se pueden obtener a partir del petróleo. Para la producción de ácidos grasos, el aceite de palma se hace reaccionar con agua, a alta temperatura y presión (Salmiah et al. 1996) y con un catalizador adecuado (óxido de zinc, cal u óxido de magnesio) (Aufman y Ruebusch de Henkel 1991); bajo estas condiciones, las moléculas de triglicérido se hidrolizan y producen los ácidos grasos y el glicerol. La mezcla de ácidos grasos se separa por destilación simple o fraccionada (Ahmad 1995; Aufman y Ruebusch de Henkel 1991). Los ácidos grasos son moléculas muy reactivas que se pueden modificar fácilmente, con el fin de obtener derivados que tiene diferentes usos industriales. Los más representativos son:

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- Ácidos grasos sin modificaciones químicas: se utilizan como emulsificantes y humectantes en productos cosméticos y en cremas de afeitar. Los principales ácidos grasos utilizados son el ácido oleico, esteárico. palmítico y mirístico (Ahmad 1995; MPOPC 1992; Del Hierro 1993, PORIM-Fedepalma 1989). Ácidos grasos en el procesamiento del caucho (vulcanización): Los ácidos grasos son agregados como aceites adyuvantes en el procesamiento del caucho. Ellos tienen efecto de suavidad y plasticidad y actúan como lubricantes externos y como aceleradores de la reacción. La longitud de la cadena no tiene efectos en su funcionamiento, pero un altogrado de insaturación puede interferir en el proceso (Ahmad 1995; MPOPC 1992). Velas: las materias primas tradicionales para la fabricación de velas eran el sebo y la cera de abejas, pero la combustión de este tipo de grasas produce un compuesto llamado acroleina que ocasiona irritación en los ojos y, además, tiene un olor penetrante (Ahmad 1995; MPOPC 1992; PORIM - Fedepalma 1989). La investigación en este campo estuvo encaminada a la búsqueda de sustancias que no produjeran acroleina al quemarse, y como resultado de esto se comenzaron a utilizar las parafinas (subproducto de la refinación del petróleo) y los ácidos grasos del aceite de palma. Al comenzar a estudiar en detalle el comportamiento de los ácidos grasos derivados del aceite de palma se encontró que una relación de 7:2 entre los ácidos de 16 y 18 carbonos es la ideal para asegurar una máxima reducción, y facilita la remoción de ésta del molde (Del Hierro 1993). Las velas procedentes de ácidos grasos de palma tiene larga vida de quemado, menor producción de gases y menor goteo que las velas hechas a partir de parafinas, pero con precios no competitivos en comparación con las velas tradicionales (Ahmad 1995). - Jabones: la mayor aplicación de los ácidos grasos es la producción de jabones, los cuales se sintetizan por neutralización de los ácidos grasos con una base:

Esta vía de producción de jabones permite la formulación de los ácidos grasos usados, haciendo que las posibilidades de combinación proporcionen mayor flexibilidad al proceso. Una mezcla habitual es 70 - 80% de ácidos grasos de aceite de palma y 20- 30% de aceite de palmiste. En la actualidad, los consumidores prefieren jabones transparentes, y para lograrlo se adiciona ácido esteárico. El efecto contrario se logra al adicionar ácido palmítico (Ahmad 1995). Jabones Metálicos: jabón metálico es el término general dado a las sales de los ácidos grasos diferentes a las de sodio, especialmente de zinc y calcio. Las principales sales utilizadas son las derivadas de los ácidos palmítico y esteárico (Del Hierro 1993). Los jabones metálicos son preparados por fusión no acuosa o precipitación (PORIM Fedepalma 1989), y se utilizan como lubricantes, purificadores ácidos, impermeabilizantes y modificadores de viscosidad (Del Hierro 1993: PORIM - Fedepalma 1989). También es posible utilizar las sales de calcio para alimento de animales, pero esto se encuentra en etapa de experimentación (PORIM - Fedepalma 1989). - Ácidos grasos de cadena media: Son ácidos grasos que contienen entre 6 y 10 átomos de carbono. Las formulaciones tradicionales de cosméticos a base de aceite de palmiste causaban irritaciones frecuentes de la piel y en los ojos, debido a su alta alta volatilidad, y esto hizo que su uso se limitara y se consideraran los ácidos grasos de cadena media como producto de desecho (Kifli et al. 1996). Sin embargo, al ser aislados por destilación fraccionada y resintetizados se obtienen excelentes productos con una gran variedad de

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aplicaciones según investigaciones realizadas por el PORIM (Pantzaris y Basiron 1992), como son: -

Alimentos infantiles Productos de fragancia y sabor Cosméticos, especialmente en cremas humectantes para manos y cuerpo. Tratamientos de superficies en productos de confitería y máquinas lubricantes.

Esteres de ácidos grasos Los métodos más utilizados para la producción de metil ésteres son: la esterificación de ácidos grasos con alcohol (metanol o etanol), utilizando como catalizador ácido sulfúrico y la interesterificación de grasas y aceitesnaturales (triglicéridos) en presencia de catalizadores básicos como el hidróxido de sodio y metanol.

Los ésteres grasos son utilizados en las industrias de textiles, cosméticos, productos farmacéuticos, plásticos y lubricantes (Ahmad 1995). Estos lubricantes se han popularizado porque su viscosidad varía poco con los cambios de temperatura, la fluidez es baja y su estabilidad térmica y oxidativa es alta (Ahmad 1995). Algunas aplicaciones de los ésteres grasos son:

iónicos, los cuales se pueden utilizar comoingrediente activo en productos de limpieza y lavado. Las principales características según Del Hierro (1993) y Aufman y Ruebusch de Henkel (1991) son: -

Proporciona al jabón buenas características dispersantes. Tiene buena detergencia, especialmente en aguas duras y en ausencia de fosfatos. Son compuestos con alto grado de biodegradabilidad.

El grad de detergencia de los -MES derivdos de aceite de palma ha sido comparado con los detergentes tradicionales (LAS: alkil bencenos sulfonados) en aguas duras, encontrándose un mejor desempeño de éstos que los tradicionales (Ahmad 1995). Teniendo en cuenta las características antriores, los -MES pueden ser ingrediente aniónico activo de los detergentes

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industriales en unos cuantos años. - Sustitutos diesel: los metil ésteres de palma se han usado como sustitutos diesel en taxis, buses, tractores y estaciones de maquinaria (Aufman y Ruebusch de Henkel 1991; Irazoqui e Isla 1996b). Los motores funcionan con menor producción de vapores, menor contenido de partículas de carbón en los exhostos y su arranque en frío es fácil (Ahmad 1995 ; Irazoqui e Isla 1996b). El uso de los metil ésteres de palma como combustibles no requiere ninguna modificación en los motores tradicionales en comparación con el uso del aceite crudo de palma, porque estos son totalmente miscibles con el combustible tradicional. La viabilidad económica de los metil ésteres como sustituto del diesel dependerá de las tendencias mundiales de los derivados del petróleo, del aceite crudo de palma y del glicerol (Ahmad 1995; Aufman y Ruebusch de Henkel 1991). - Productos fitosanitarios: el problema de utilizar productos fitosanitarios es su alta toxicidad y su baja degradabilidad, por el contenido de solventes orgánicos; como su uso es necesario para el mantenimiento de los cultivos, se han investigado otras sustancias que puedan reemplazarlos. El objetivo es utilizar sustancias que no ocasionen contaminación al medio ambiente ni a las personas encargadas de manipularlos. Desde hace unos años se han usado los ésteres grasos como compuestos químicos que los puedan reemplazar. Los ésteres grasos se han utilizado como soportes o vehículos, aceites adyuvantes, vectores de pulverización y productos acaricidas e insecticidas (como agente activo) en los productos fitosanitarios. Los ésteres tienen un alto índice de biodegradabilidad (95-99%) en contraste con sus homólogos de la serie mineral que presentan índices de biodegradabilidad del orden de 25-40% (Irazoqui e Isla 1996b). Alcoholes grasos El método más utilizado para la producción de alcoholes grasos es a partir de metil ésteres grasos, usando como catalizador cromito de cobre, en un reactor de lecho fijo a alta temperatura y presión. Si las moléculas grasas contienen insaturaciones, las cadenas carbonadas insaturadas deben ser protegidas utilizando un catalizador que contenga zinc (Ahmad 1995).

Se han desarrollado nuevos catalizadores, los cuales contiene como fase activa rutenio y estaño o rodio y estaño; estos catalizadores también son utilizados para hidrogenar ácidos grasos o metil ésteres para luego producir los alcoholes grasos, y en estos casos se disminuye un poco la presión en comparación de los anteriores procedimientos (Ahmad 1995; Del Hierro 1993). Los usos más conocidos de los alcoholes grasos son: - Cetil y estearil alcohol que se utilizan como supresores de evaporación de agua en áreas secas. - Alcoholes insaturados, usados como emulsificantes y auxiliares de textiles. - Surfactantes iónicos; más del 90% de la producción mundial de alcoholes grasos es utilizada como surfactantes iónicos (sulfato de alcohol graso y éter sulfato de alcohol graso) y surfactantes no iónicos (etoxilato de ácido graso). Su importancia se debe a su mejor biodegradabilidad en comparación con los alquilbencenos; mejor solubilidad, un aspecto importante en el lavado a baja temperatura, y en detergentes líquidos; mejor tolerancia respecto a las aguas duras y mejor acción detergente sobre fibras sintéticas.

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Compuestos grasos nitrogenados Los más comunes son las amidas grasas, nitrilos, aminas y compuestos de amonio cuaternario QUATS. - Los QUATS son utilizados principalmente en la industria de detergentes como agentes suavizantes para textiles, lo cual se debe a su naturaleza catiónica y a la longitud de la cadena, y como agentes antiquebradizos en la industria minera (Del Hierro 1993). - Las aminas grasas y sus derivados son utilizados como surfactantes catiónicos, los cuales son absorbidos en gran variedad de superficies, tienen fuertes propiedades germicidas y también actúan como anticorrosivos (Ahmad 1995; Del Hierro 1993). Estos productos se utilizan en la industria de los plásticos como lubricantes internos y externos, como agentes desmoldantes, especialmente en el poliestireno, ABS, PVC, polivinilacetato y resinas fenólicas. Estos compuestos en un comienzo tuvieron gran impulso a nivel industrial, pero investigaciones recientes han cuestionado su grado de biodegradabilidad (Ahmad 1995), lo que ha restringuido un poco su uso. Glicerol Es el principal coproducto de la industria oleoquímica, y aunque puede ser producido por síntesis química, el glicerol natural derivado de grasas y aceites es preferido. Durante la hidrólisis o esterificación de los triglicéridos de las grasas y aceites se obtiene el glicerol mezclado con agua en concentraciones del 10 al 30%, y esta mezcla se conoce como aguas suaves (Del Hierro1993). Éstas aguas son procesadas por destilación y desionización para obtener glicerol puro. Los principales usos son: - Solvente o vehículo de productos farmacéuticos. - Humectante en cosméticos. - Ingrediente en la fabricación de explosivos. - Plastificante. - Estabilizador de polímeros no polares. - Producción de poliésteres, los cuales se utilizan como lubricantes, polioloes y poliuretanos. - Producción de mono y diglicéridos (emulsificantes en alimentos). - Anticongelante o agente transferidor de calor o como un fluido hidráulico.

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