ALUMNO:Monroy Mendoza Enrique Eliseo

PROFESORA:

Rosa María Galicia Cabrera

8 de abril de 2013

INGENIERIA DE ALIMENTOS 2

LIXIVIACIÓN: ACEITE DE LINAZA

INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS

LIXIVIACION INTRODUCCIÓN:

LIXIVIACION: Consiste en la remoción o extracción de un componente soluble (soluto) contenido en un sólido mediante un solvente apropiado. Donde se deben controlar 3 factores:

* Solvente a utilizar

* Temperatura del proceso

* Tamaño de partícula del sólido.

EXTRACCIÒN SÓLIDO – LÍQUIDO

La lixiviación es una operación de transferencia de masa por lo que es indispensable que exista un contacto íntimo entre el solvente y el soluto contenido en el sólido

Al haber una transferencia de masa podemos calcular la velocidad de extracción de la siguiente manera:

Velocidad de Extracción por lixiviación:

dEdt

=kL A(Cs-C)

Donde:

dE/dt --- es la Velocidad de extraccion (m3/s)

kL---- es el coeficiente de transferencia de masa (m/s)

A--- es al área inter facial

Cs—es la concentración del componente soluble en la interface (frac. masa)

C--- es la concentración del componente soluble en la masa del solvente (frac. masa)

EN UNA LIXIVIACION HAY QUE CONSIDERAR:

FLUJOS (CORRIENTES) COMPONENTESF= Alimentación C= SolutoS= Solvente A= SolventeE= Extracto B= Materia inerteW= Residuo

SISTEMAS DE EXTRACCION POR LIXIVIACIÓN:

Por sus aspectos:

1. Por su operación: Batch o lotes

2. Por número de etapas: De una sola etapa o contacto sencillo o Múltiples etapas o de contactos múltiples.

3. Por forma de desplazamiento de sólidos: Lecho fijo o lecho móvil

4. Por desplazamiento del solvente: Co-corriente, Contra-corriente

5. Por forma de aplicación del solvente: Aspersión o roseado, o Inmersión total

Los sistemas de extracción de componentes comprenden tanto las técnicas tradicionales de percolación e inmersión, como las nuevas tecnologías de extracción mediante fluidos supercríticos.

EQUIPO UTILIZADO PARA LA EXTRACCIÓN DE COMPONENTES POR LIXIVIACIÓN:

LIXIVIADOR POR PERCOLACIÓN

BATERÍA DE LIXIVIADORES POR PERCOLACIÓN

SISTEMA CONTINUO DE EXTRACTORES SÓLIDO-LÍQUIDO POR PERCOLACIÓN

LIXIVIADOR POR INMERSIÓN

EXTRACCIÓN MEDIANTE FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

La tecnología de fluidos supercríticos emplea generalmente CO2, que en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico, se mantiene en un estado con propiedades intermedias entre líquido y gas lo que lo convierte en un potente disolvente.

Esta tecnología se está utilizando a nivel industrial para la obtención de extractos herbales a partir de plantas aromáticas, extractos de especias para colorantes y aceites esenciales, desalcoholización de bebidas como la cerveza, extracción de colesterol de aceites, extracción de la cafeína del café, entre otros.

Algunas ventajas son que se emplean temperaturas menores que con solventes orgánicos por lo que el producto no se daña, además de ser no inflamable, no tóxico, no cancerígeno, no corrosivo y no genera residuos.

FACTORES A CONTROLAR EN UNA LIXIVIACIÓN:

1)Tipo de solvente a utilizar

2)Temperatura del proceso

3)Tamaño de partícula del sólido1)Selección del Solvente a utilizar:

- El solvente empleado debe solubilizar al soluto (agua azúcar; alcohol pectina y gomas;

solventes orgánicos grasas y aceites)

- El solvente ideal es el agua (bajo costo, no tóxica, no inflamable, no corrosiva), sin embargo no siempre tiene una capacidad de extracción adecuada

- El solvente empleado debe tener el mayor coeficiente de transferencia de masa posible2) La Temperatura del Proceso

Al aumentar la temperatura del proceso: aumenta la solubilidad del soluto en el solvente aumenta el coeficiente de difusión del solvente en ……las partículas de sólido.

Lo que provoca una mayor velocidad de extracción

Sin embargo, temperaturas muy elevadas pueden deteriorar el producto o provocar la evaporación del solvente.

Se debe encontrar la temperatura mas adecuada para cada caso en particular3) Tamaño de partícula del sólido.

Cualquiera que sea el método de extracción empleado, generalmente la materia prima (sólido) que contiene al soluto debe acondicionarse (corte, trituración, molienda) para propiciar el contacto con el solvente y facilitar su extracción.

Tamaño de partícula del sólido:

-Las partículas pequeñas crean una mayor área interfacial entre el sólido y el líquido y una distancia más corta para que el soluto se difunda a través de la partícula y alcance la superficie

-Pero si el tamaño de partícula es demasiado pequeño, se forman conglomerados que impiden la circulación de solvente entre las partículas y dificultan su separación del solvente provocando que las partículas de sólido puedan ser arrastradas con el solvente.

APLICACIONES DE LA LIXIVIACIÓN:

Actualmente existe una creciente demanda por alimentos de alto valor agregado, en donde ya sea que se: incorporen principios activos, tales como vitaminas, aceites esenciales, agentes antioxidantes, aromas o bien que se eliminen sustancias del producto, tales como cafeína, lactosa, colesterol, grasa, etc.

1) Extracción de componentes deseados:

-Extracción de azúcar de la caña o remolacha

-Fabricación de café y té solubles (instantáneos)

-Extracción de aceites de semillas oleaginosas-Extracción de componentes, tales como:

Pigmentos Aceites esenciales

Pectina Gomas (carragenina, goma guar, goma xantano)

Vitaminas Colágeno ( obtención de gelatina)2) Extracción de componentes no deseados

Cafeína Lactosa Colesterol Grasa

Lavado de alimentos

LIXIVIACIÓN: ACEITE DE LINAZALa linaza es la semilla de la planta Linum usitatissimum (lino). Es usada para consumo humano, por ejemplo en infusiones. De la semilla se extrae el aceite de linaza, el cual es rico en ácidos grasos de las series Omega 3, Omega 6, y Omega 9. Este aceite es usado además en la industria cosmética, en la fabricación del linóleo y en la dilución para pintura de telas. La calidad de este varía tanto con la calidad de la materia prima empleada como con los procesos de prensado empleados para su extracción. Se pueden diferenciar básicamente el aceite obtenido en frío, de mayor calidad, del obtenido con ayuda de temperatura. La calidad varía de diversos factores, entre ellos el contenido de mucílagos.

La composición química de la linaza se recoge en la tabla 1. No obstante, hay que señalar que esta composición depende de factores como la variedad, la zona de producción, la época en que se cultiva, etc.

Tabla 1. Composición química de las semillas de linaza, referida a 100 g de producto (AGS: ácidos grasos saturados; AGM: ácidos grasos monoinsaturados; AGP: ácidos grasos poliinsaturados)2 ,3

Energía (kcal/kJ)Grasas

(g)AGS(g)

AGM(g)

AGP(g)

Proteínas(g)

Carbohidratos(g)

Fibra(g)

Magnesio(mg)

Calcio(mg)

492-699 / 2.05934,0-47,8

3,2 6,9 22,4 19,5-23,7 34,325,8-27,9

362 199

El aceite de linaza está formado predominantemente por ácidos grasos insaturados (más del 80%, ver tabla 2). Entre estos ácidos grasos insaturados se tienen los ácidos grasos oléico (omega 9), linoléico (omega 6) y el α-linolénico (omega 3).

Tabla 2. Composición del aceite de linaza, expresada como g sobre 100 g de producto.4 ,3

ácidos grasossaturados

ácidos grasos monoinsaturados

ácidos grasos poliinsaturados

Mirístico Palmítico esteárico palmitoleico oleico linoleico α-linolenico

0 1,8-5,3 1,4-4,1 0 20,1-27,7 12,7-22,4 53,3-57,3

Mediante tratamientos tecnológicos pueden modificarse estos contenidos en ácidos grasos poliinsaturados, de tal manera que el contenido de ácido α-linolénico se incrementa hasta más del 85%.5

LIXIVIACIÓN: ACEITE DE LINAZA

Para la extracción de aceites vegetales se utiliza diferentes solventes como es el caso de hexano , acetona y éter, para la extracción por lixiviación existen dos sistemas de lixiviación de una etapas y de múltiples etapas. El primero se utiliza para los extractos vegetales, como los pigmentos de hortalizas deshidratadas (véase el % de humedad y % del pigmento) con alcohol iso-propílico. El segundo lo utilizaremos para la extracción de aceites de semillas.

La linaza es la semilla de la planta de lino la cual tienen una estructura celular, los productos naturales que se van a lixiviar a partir de estos materiales se encuentran generalmente dentro de las células. Si las paredes celulares permanecen intactas después de la exposición a un disolvente adecuado, entonces en la acción de lixiviación interviene la ósmosis del soluto a través de las paredes celulares. Éste puede ser un proceso lento. Sin embargo, moler el material lo suficientemente pequeño como para liberar el contenido de las células es poco práctico y algunas veces indeseable.

Preparación del sólido (semilla de lino):

Para la obtención del aceite de linaza primeramente debe dejarse secar la semilla de lino, para así poder comenzar el proceso triturando la semilla ya que la trituración y molienda de estos sólidos acelerará bastante la acción de lixiviación, porque las porciones solubles son entonces más accesibles al disolvente y tienen una mayor área superficial para la transferencia de masa además del prensado (proceso de secado, triturado y prensado son operaciones preliminares para la extracción de aceites vegetales de semillas.)

Velocidad de extracción

La velocidad de extracción es afectada por los siguientes factores:

Temperatura

Concentración del solvente

Tamaño de las partículas

Porosidad

Agitación

Para la obtención de aceite de linaza se utiliza como solvente hexano/ciclohexano puro o recuperado no menor al 90- 97% (de 10 a 3% de aceite)

Para la lixiviación de múltiples etapas se hará un balance con el fin de obtener la velocidad (kg/h), composiciones de las corrientes de entrada y salida del sistema, el número de etapas requeridas en el sistema y la concentración de aceite en cada una de las etapas del sistema.

EJEMPLO:

Se utiliza un sistema de Lixiviación de múltiples etapas a contra corriente para la extracción de aceite de semillas de lino, para la obtención de aceite de linaza.

La materia prima es semilla de lino (previamente seca, triturada y prensada) para la extracción de aceite de linaza que entra en el sistema a una Velocidad de 1500 kg/h y posee 18% de aceite y 4% de humedad.

Como solvente se usa ciclohexano al 97% de pureza (3% de aceite)

El extracto obtenido deberá contener 40% de aceite, la semilla de salida no debe contener más del 2% de aceite y el residuo que sale en cada etapa contiene 30% de la solución solvente-soluto.

DETERMINAR:

a) El número de etapas requeridasb) La composición y la velocidad de corrientes de entrada y salida del sistema}c) La concentración de aceite en cada una de las etapas.

SOLUCIÓN:

FLUJOS (CORRIENTES) COMPONENTESF= Alimentación= 1500 kg/h(XFC)1=0.18(XFA)1=0(XFB)1=0.82

C= Soluto Aceite 1500kg/h, 18% aceite, 4% humedad

S= Solvente(XSC)n+1=0.03(XSA)n+1=0.97

A= Solvente Ciclohexano97% pureza 3% aceite

E= Extracto (XEC)n+1=0.40(XEA)n+1=0.60

B= Materia inerteTodo excepto: C=Aceite y A=Ciclohexano

W= Residuo(XWC)n+1=0.01(XWA)n+1=0.29(XWB)n+1=0.70

METODO TRIANGULO RECTANGULO

1) Se traza un triangulo rectángulo dando valores a los ejes de A y C2) Con XEC y/o XCA se localiza el punto E sobre la hipotenusa3) Se traza una línea de E-B y se le da valores de (XEB-0)4) Con XWB se traza la línea W paralela a la hipotenusa5) Se leen los valores de XWC2 y XWA2 correspondientes si el valor de XWC2 > XWC deseados

continuar con 6)6) Se localiza el punto Δ con la intersección de las líneas 1 y 2:

Línea 1 XFC1 ---- XEC1 ,

Línea 2 XSan+1----- XWCn+1

7) Se localiza el punto E (E2) XEC2 y XEA2 con la intersección de A con XWC2

8) Se traza una nueva línea E2-B y se lee el valor de XWC3

9) Si el valor de XWC3 > XWC deseado, repetir los pasos 7 y 8 hasta obtener el valor buscado.

Se requieren 4 etapas:

1° Etapa (XEC)1 =0.40 (XEC)1 =0.12

2° Etapa (XEC)2 =0.22 (XEC)2 =0.07

3° Etapa (XEC)3 =0.09 (XEC)3 =0.03

4° Etapa (XEC)4 =0.25 (XEC)4 =0.001

BALANCE GLOBAL DE MASA:

F + S = E + W (1)

F + S = (1500 kg/h) + W

BALANCES POR COMPONENTES:

Componente C= Soluto= aceite

F( XFC)1 + S (XSC)n+1= E (XEC)1 + W(XWC) + 1 (2)

1500(.18) + S(.03)= E (.40) + W(.01)

Componente A= Solvente= Ciclohexano

F( XFA)1 + S (XSA)n+1= E (XEA)1 + W(XWA)n+1 + 1 (3)

1500(0) + S(.97)= E (.60) + W(.29)

Componente B= Materia Inerte= Todo – A y C

F( XFB)1 = W(XWB)n+1 + 1 (3)

1500(.82) = W(.70)

W=1500kg/h (.82)

.70= 1757.143 kg/h

En (3)

S(.97)= E (.60) + W(.29)

S(.97)= E (.60) + (1757.143)(.29)

S(.97)= E (.60) + 509.57 kg/h

De (1)

S = E + W – F

S = E + (1757.14 – 1500)kh/h *

S = E + 257.14kh/h

Sustituimos (1) en (3)

S(.97)= E (.60) + 509.57 kg/h

(E + 257.14kh/h )(.97)= E (.60) + 509.57 kg/h

E (.97)+ (249.42kh/h )= E (.60) + 509.57 kg/h

E (.97)- E (.60) = 509.57 kg/h - 249.42kh/h

(.37)E = 260.14kh/h

E=260.14kh /h

.37

E= 703.08 kg/h

De *

S = E + 1757.14 – 1500)kh/h *

S = 703.08 + 1757.14 – 1500)kh/h

S= 960.22 kg/h

COPROBACIÓN

S=E+W-F

S+F=E+W

(960+ 1500)kg/h = (703 +1757) kg/h

2450 kg/h = 2450 kg/h

FLUJOS (CORRIENTES) COMPONENTESF= Alimentación= 1500 kg/h(XFC)1=0.18(XFA)1=0(XFB)1=0.82

C= Soluto Aceite 1500kg/h, 18% aceite, 4% humedad

S= Solvente= 960.24 kg/h(XSC)n+1=0.03(XSA)n+1=0.97

A= Solvente Ciclohexano97% pureza 3% aceite

E= Extracto =703.1 kg/h(XEC)n+1=0.40(XEA)n+1=0.60

B= Materia inerteTodo excepto: C=Aceite y A=Ciclohexano

W= Residuo= 1757.14 kg/h(XWC)n+1=0.01(XWA)n+1=0.29(XWB)n+1=0.70

BALANCE DE SOLUTO (ACEITE) POR ETAPA:

ETAPA XFC XSC XEC XWC

1 (1) .18 (2) .22 (1) .40 (2) .12

2 (2) .12 (3) .09 (2) .22 (3) .07

3 (3) .07 (4) .025 (3) .09 (4) .03

4 (4) .03 (5) .03 (4) .025 (5) .01