TECNOLOGÍA DE GRASAS Y ACEITESEXTRACCIÓN DE ACEITE DE PESCADOPROFESOR DE PRACTICAS: ING. GUSTAVO CASTRO MORALESUNF - FOPCA

OBJETIVO1. Realizar un ensayo de laboratorio para extraer aceite de pescado.2. Determinación del rendimiento en volumen en las operaciones de

cocción-fusión y el licor de prensa.3. Rendimiento final de la extracción

FUNDAMENTO TEÓRICOLos aceites y grasas, antes de llegar al consumidor deben sufrir una serie de manipulaciones tales como: procesos de extracción, neutralización, filtración, desecación, envasado, etc.Tanto si se trata de productos de origen animal o vegetal, son necesarios una serie de tratamientos que vamos a estudiar a continuación.

OBTENCIÓN DE GRASAS DE ORIGEN ANIMAL.En el sacrificio de animales en los mataderos, se obtienen una serie de subproductos (huesos, recortes grasos, contenidos intestinales, etc.) a partir de los cuales es posible obtener grasa y harina.La transformación de todos estos subproductos en harinas y grasas se ha venido realizando en instalaciones diseñadas para tal cometido en forma continua. Los subproductos cárnicos/ son cargados en un digestor, donde son sometidos a altas temperaturas (110-130°C) durante 2,5 a 4,5 horas, produciéndose la evaporación del agua contenida y descargando posteriormente la harina y la grasa a un depósito separador. En este tornillo tamizador se separa, por un lado la grasa, qué puede ser enviada a tanques de decantación para la separación de impurezas o a una decantadora centrífuga que consigue la separación de dichas impurezas de una manera más rápida.

Las harinas

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pueden ser enviadas a una prensa para extraer aún grasa contenida y, posteriormente, la harina desengradasa puede ser molida y ensacada. En el digestor se consigue también la esterilización de todos los subproductos.El esquema 2 nos presenta una instalación para la fusión por vía húmeda de subproductos de matadero, para la obtención de harinas y grasas.El fundamento de esta técnica es el siguiente (véase esquema 2):Los subproductos cárnicos, en vez de ir a un digestor, son troceados y picados finalmente (hasta reducirlos a partículas de 5 a 25 mm de tamaño) y sometidos a un calentamiento por inyección directa de vapor, formando así una masa que posteriormente es sometida a centrifugaciones sucesivas, con lo que se separan tres fases:

Fase sólida (con proteínas, sales, algo de grasa y agua. Fase grasa purificada (con apenas un 0,1-0,2% de humedad e

impurezas sólidas) Fase acuosa (agua de colas)

La fase sólida es sometida después a un secado, con lo que obtenemos una harina baja en grasa.La grasa purificada es almacenada en tanques o enfriada y batida para su envasado.El agua de colas es en parte recirculada al proceso o concentrada en un evaporador y secada posteriormente.En dicho esquema vemos que el material procedente de la planta de tratamiento previo de los subproductos cárnicos es picado (1) hasta conseguir partículas de 5-25 mm de tamaño. El material picado es descargado en un tornillo sinfín (2) donde se mezcla con agua de colas recicladas del proceso para obtener una pasta de consistencia adecuada. Como el agua del proceso que se recircula está a una temperatura de 74-80°C, la pasta que se forma en este tornillo (2) alcanza una temperatura de 48-50°C. La relación entre materia prima picada y agua de proceso recirculada puede ser de 1:1,4, 1:1 o incluso 1:0,75 y 1:0,5.El tornillo transportador es de acero inoxidable, cerrado, y lleva motor con variador de velocidad.Gracias a la mezcla de agua de colas con la materia prima entrante, se consiguen tres cosas importantes:

- La pasta resultante es bombeable.- El precalentamiento de la materia prima hasta 48-50°C por adición de agua a 75-80°C constituye un ahorro importante de energía.- La pasta formada por la mezcla de materia prima y agua de colas es

más fácil de desengrasar posteriormente.La temperatura y consistencia finales de la pasta se puede variar añadiendo más o menos agua de colas.De dicho tornillo, la pasta formada pasa al sistema de fusión, etapa clave en el proceso de transformación.

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Como se ve en el esquema 2 el sistema de fusión está compuesto por:-Tanque de fusión (3)-Bomba de recirculación (4).-Inyector de vapor (5).El tanque de fusión es de acero inoxidable, cónico y de una capacidad de unos 800 litros aproximadamente. Va provisto de una mirilla vertical a todo lo largo de la altura del depósito para ver el nivel de pasta en el mismo. Lleva también interruptor para nivel máximo y tubería de conexión al sistema de ventilación.La bomba de recirculación proporciona una alta velocidad de circulación trabajando en circuito cerrado con el tanque.El sistema de fusión funciona como sigue: la pasta entra por arriba en el tanque (3), siendo obligada a circular por la bomba (4) y pasando por el calentador de vapor (5), que eleva la temperatura de la masa hasta 60-70°C.Para conseguir una buena fusión sin que se produzcan emulsiones, los parámetros más importantes que hay que controlar son:-Temperatura de fusión.-Tiempo de fusión.Si la temperatura se eleva por encima de 65-67° C, se produce una fuerte extracción de colas y gelatinas que crearán emulsiones posteriores con grasa.En la práctica, se ha visto que una temperatura en el tanque de 60-65°C con un volumen de pasta en el mismo de unos 300 litros aseguran una extracción eficiente de la grasa sin riesgo de formación de emulsiones con colas y gelatinas, ya que éstas permanecerán en la fase sólida. De esta forma, la instalación se puede utilizar para la producción de huesos desengrasados para gelatina.Efectivamente, las astillas de huesos desengrasadas por este sistema contienen menos del 2% de grasa, una vez que ha sido secada, y su rendimiento en gelatina es bueno, siendo además gelatina de muy buena calidad si se ha partido de huesos frescos.La temperatura en la masa que estamos fundiendo no es uniforme: mientras la fase acuosa alcanza los 70° C, la fase sólida estará a unos 66° y la grasa a 65°, ya que el coeficiente de transmisión de calor es más bajo en la grasa y sólidos que en el agua.La inyección de vapor en el inyector se hace a una presión aproximada de 2,5 atm. y la cantidad de vapor inyectada depende del tipo de materia prima a tratar.Cuanto mayor es el contenido en sólidos de dicha materia prima, mayor cantidad de vapor se necesita en su fusión.La cantidad de vapor añadida también depende de que se quiera o no hacer huesos desengrasados para gelatina, ya que para su producción hay que mantener la temperatura en el tanque de fusión a un nivel bajo (60-65°C), lo que supone una menor inyección de vapor.

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La bomba (6) del esquema mencionado toma parte de la pasta de recirculación y la envía hacia el decantador centrífugo (8), pasando antes por otro inyector de vapor (7), que eleva la temperatura hasta 90-95° C en unos 5 segundos. Esto facilita la posterior separación de las distintas fases en el decantador.A la salida del decantador es importante obtener una fase sólida con bajo contenido en grasa, ya que dicha fase sólida es posteriormente secada, obteniéndose así harina que no debe contener más de un 10-12% de grasa.La fase líquida que sale del decantador (8) pasa a un filtro (9) encargado de eliminar los sólidos de mayor tamaño que hayan podido pasar con dicha fase líquida. Este filtro o tamiz es de los llamados autolimpiables y las impurezas acumuladas sobre la malla filtrante son descargadas de forma automática, ya que dicha malla está inclinada y sometida a vibración, 10 que hace que los sólidos e impurezas se descargan por un lateral. Estos sólidos separados se pueden reciclar en el proceso o mandarlos directamente a secar. El filtro es de acero inoxidable y lleva incorporado un motor, que es el que produce la vibración.La fase líquida, después de pasar por el filtro, va a un depósito intermedio (10) cerrado, fabricado en acero inoxidable y que sirve de tanque pulmón para alimentar la centrífuga vertical (12) .Este depósito va equipado para el calentamiento indirecto por vapor y lleva también un agitador con motor eléctrico. De este modo, la fase líquida, procedente del decantador y filtro, es calentada hasta 97-98°C, temperatura a la que se puede efectuar muy bien el trabajo posterior de separación de fases (grasa-agua) por centrifugación.Además, gracias al agitador se consigue una masa uniforme, con lo que la centrífuga trabajará siempre en unas condiciones de trabajo parecidas.La bomba (11) toma los líquidos contenidos en el depósito (10) y los envía a la centrífuga vertical (12). Esta máquina separa tres fases:-Fase grasa.-Fase acuosa (agua de colas)-Fase sólida (sedimentos)La fase grasa separada apenas si contiene agua e impurezas sólidas (menos del 0,15% en conjunto).La fase acuosa, llamada normalmente agua de colas por su contenido en esta sustancia, aún contiene un 3,5 de materias sólidas totales (en parte grasa y en parte sólidos no grasos)

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OBTENCIÓN DE ACEITES DE PESCADO.Las industrias del pescado las podemos dividir en tres grandes sectores: -Industrias conserveras.-Industrias de preparación de filetes.-Pescado fresco y congelado para consumo humano.En todas ellas quedan despojos de pescado que se pueden aprovechar para producir:-Harinas y piensos.-Aceites de pescado.El esquema 3 corresponde a un sistema húmedo de obtención de harinas y aceites de pescado. En primer lugar se procede a un troceado o picado (1) de la materia prima que facilita la posterior separación de las tres fases principales:1. Fase sólida (harina de pescado)2. Fase aceitosa (aceite de pescado)3. Fase acuosa (agua de colas)La pasta fluida formada pasa a una batería de cocedores especiales de diseño vertical, cuyo principio de funcionamiento aparece en el esquema 4 .Como se puede apreciar en esta figura, se trata de cocedores cilíndricos verticales, por cuyo interior circula la pasta de pescado que queremos cocer. Por una camisa exterior circula vapor en contracorriente. La masa entra por abajo y es movida por unas paletas

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giratorias, hasta que sale por arriba la masa en movimiento y evitan que se pegue a las paredes calefactoras. Esas paletas giratorias provistas de cuchillas rascadoras, mantienen además consiguen mejorar mucho la transferencia de calor entre el vapor y la pasta que solo están separados por una pared cilíndrica de acero inoxidable de pequeño espesor. Si en un cocedor tradicional la masa permanece durante 15-20 minutos, en el que estamos viendo solo son necesarios 2 minutos o menos para conseguir el mismo efecto, alcanzando una temperatura de 95°C. Es un aparato diseño de grado alimentario, donde se puede elaborar CPP, etc.

El esquema 3 nos presenta una moderna instalación para la producción de harina y aceite de pescado.

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Como se ve en el citado esquema, la materia prima pasa a una picadora (1), donde gracias a un sistema de cuchillas se divide finalmente en partículas de 8 a 16 mm de diámetro como máximo. Este picado previo de la materia prima facilita enormemente la posterior separación de fases (aceite, agua y sólidos)En un cocedor (2), de diseño vertical u horizontal, se calientan los subproductos picados por vapor indirecto hasta unos 95°C durante un período de tres a veinte minutos, según tipos de cocedores. Los más eficientes sólo necesitan tres minutos para el proceso completo.El producto cocido pasa a una decantadora centrífuga (3), que separa tres fases:

Sólidos aún húmedos y con bajo contenido en grasa. Aceite limpio (menos del 1 % en impurezas y humedad). Agua de colas con un cierto contenido en sólidos y aceite (5 – 8%)

Los sólidos pasan al secador (4), donde por vapor indirecto se reduce el contenido en humedad hasta un 6-8%, con lo que obtendremos harina de pescado.El aceite limpio puede enviarse directamente a depósitos. El agua de colas puede ser concentrada en un evaporador desde el (5) a un 40% de materias sólidas. Este concentrado se envía al secador (4) y obtendremos más harina. Si la cantidad de agua de colas es pequeña se puede enviar a una planta de tratamiento de aguas residuales. Siguiendo con el esquema 3, después de la cocción (2), la masa entra en una decantadora centrífuga (3) donde tiene lugar de forma rápida, la separación de las siguientes fases:

Pasta sólida con un contenido todavía alto en humedad (50-55%) y algo de aceite.

Fase aceitosa que aún es necesario purificar posteriormente. Agua de colas, que se someterá a tratamiento posterior.

Como el proceso de separación en la decantadora centrífuga (3) es muy rápido (sólo unos segundos) el aceite está muy poco tiempo en contacto con los sólidos y el agua de colas, ésto supone que su calidad será mucho mejor y más estable, con un bajo contenido en azufre.El agua de colas se calienta en un aparato (5) y pasa a una separadora centrífuga de eje vertical (6) donde se separan tres fases:1. Aceite limpio o casi completamente limpio de humedad e

impurezas sólidas.2. Sólidos no disueltos que son conducidos a un secador para la

obtención de harina.3. Agua de colas, que será sometida a un tratamiento posterior.

El esquema 5 nos presenta el principio de funcionamiento de una decantadora centrífuga de 3 fases. Como se aprecia, la pasta de pescado entra por (1) en la máquina que gira a unas 3.000 r.p.m., con fuerza centrífuga de 2.640 veces la fuerza de la gravedad. Como consecuencia de esa fuerza, los sólidos más pesados se va a la periferia

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de la máquina (4), mientras que los líquidos se quedan en una zona más interior (6). Dentro del cuerpo de la máquina se encuentra un tomillo transportador (5) que gira con una cierta diferencia respecto al rotar, lo que provoca que los sólidos sean arrastrados a una zona de escurrido (3) para salir finalmente por (2). El líquido más pesado (el agua de colas) sale por (7), mientras que el más ligero (el aceite) lo hace por una salida (8) más cercana al centro de la máquina.

El esquema 6 nos presenta el principio de funcionamiento de una separadora centrífuga de diseño vertical. Esta máquina se utiliza para la purificación fina de aceites de pescado, eliminando el agua residual y las impurezas que pudiese contener. También se utiliza en la separación de agua de colas como vimos anteriormente. Las centrífugas de diseño vertical giran a unas 4.000-4.500 revoluciones por minuto, lo que genera una fuerza centrífuga de más de 6.000 g (g = fuerza de la gravedad). El líquido caliente (para disminuir su viscosidad) entra por la parte inferior (1) y pasa al cuerpo de la máquina donde se encuentra un paquete de discos cónicos de acero inoxidable que reduce la distancia que las partículas tienen que recorrer para separarse, lo que aumenta enormemente el rendimiento de la máquina.

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Consiste en una pila de discos delgados en forma de conos. La sedimentación toma lugar en dirección radial en el espacio entre los conos adyacentes. La centrífuga tipo disco usualmente opera en forma continua. Estas centrífugas son usadas para separación de líquidos en los cuales el sólido o componentes inmiscibles que están en bajas concentraciones. Son usadas para la purificación de aceites comestibles, y para refinación de aceites vegetales.

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PARTE EXPERIMENTAL A continuación se presenta el diagrama de flujo de extracción de aceite de pescado a nivel de ensayo de laboratorio:

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