Si alguna vez has visto aceite salir de una prensa de tornillo - oscuro, turbio, con un fuerte olor a la semilla de la que proviene -, nunca adivinarías que es la misma sustancia que termina en la botella transparente y de sabor neutro-en el estante de un supermercado. Esa transformación es obra de la refinación del petróleo, un proceso de múltiples-etapas que elimina las impurezas presentes naturalmente en el aceite vegetal crudo y al mismo tiempo preserva los triglicéridos que hacen que el aceite sea valioso. No se trata solo de hacer que el aceite luzca limpio - cada paso apunta a compuestos específicos que afectan el sabor, la estabilidad, la vida útil e incluso la seguridad.
Qué contiene realmente el petróleo crudo
El petróleo crudo - el aceite directamente del prensado o de la extracción con solventes, antes de cualquier refinamiento - es principalmente triglicéridos (el aceite neutro que queremos), pero también contiene un cóctel de compuestos no deseados. Los fosfolípidos (gomas) enturbian el aceite y provocan espuma cuando se calienta. Los ácidos grasos libres (FFA) le dan al aceite un sabor rancio y picante y reducen su punto de humo. Los pigmentos como la clorofila y los carotenoides le dan al aceite su color oscuro y pueden promover la oxidación. También pueden estar presentes trazas de metales, pesticidas y contaminantes ambientales, según la calidad de la semilla y el método de extracción. Y los compuestos volátiles - aldehídos, cetonas y productos de oxidación - son los que dan al petróleo crudo su olor fuerte, a menudo desagradable.
El objetivo del refinado es eliminar estas impurezas con la menor pérdida posible de aceite neutro. Una refinería-bien administrada podría perder entre un 3% y un 8% del peso del petróleo crudo como subproductos y pérdidas de proceso, según la calidad del petróleo y el método de refinación. Las operaciones mal administradas pueden perder mucho más, lo que afecta directamente a la rentabilidad.
Paso uno: desgomado
El desgomado es el primer paso de refinación y su función es eliminar los fosfolípidos - los compuestos gomosos que hacen que el petróleo crudo sea turbio e inestable. Los fosfolípidos son valiosos por sí mismos (son la fuente de lecitina comercial), pero si se dejan en el aceite causan problemas: forman espuma durante la fritura, se descomponen a altas temperaturas e interfieren con los pasos de refinación posteriores.
El método más común es el desgomado con agua: se mezcla agua caliente (alrededor de 80 a 85 grados) con el petróleo crudo, lo que hace que los fosfolípidos se hidraten -, absorben agua, se hinchan y se vuelven insolubles en el aceite. Las gomas hidratadas forman una fase pesada separada que se elimina mediante centrifugación. Las gomas separadas se pueden secar y vender como lecitina cruda, usarse en alimentos para animales o procesarse posteriormente para obtener lecitina de calidad alimentaria.
Para los aceites con altos niveles de fosfolípidos no-hidratables (que no responden al agua sola), se utiliza el desgomado ácido. Se agrega una pequeña cantidad de ácido fosfórico o ácido cítrico antes del agua, lo que convierte los fosfolípidos no-hidratables en formas hidratables que luego pueden eliminarse con agua y centrifugación. El desgomado enzimático, un método más nuevo, utiliza enzimas fosfolipasas para descomponer las estructuras de fosfolípidos, logrando niveles de fósforo residual aún más bajos con menos pérdida de aceite. Los sistemas modernos de desgomado continuo pueden eliminar más del 95 % de los fosfolípidos, lo que garantiza que el aceite se mantenga transparente incluso bajo refrigeración.
Paso dos: desacidificación (neutralización)
La desacidificación elimina los ácidos grasos libres, que son la principal causa del sabor rancio y la reducción de la vida útil. Hay dos enfoques fundamentalmente diferentes: el refinado químico y el refinado físico.
El refinamiento químico (también llamado refinamiento alcalino o neutralización) es el método tradicional. Se mezcla una solución diluida de hidróxido de sodio (sosa cáustica) con el aceite desgomado. El NaOH reacciona con los ácidos grasos libres para formar jabón (sales sódicas de ácidos grasos), que es insoluble en aceite y se separa como una fase pesada llamada pasta de jabón. La pasta de jabón se elimina mediante centrifugación y luego el aceite se lava con agua caliente para eliminar el jabón residual y luego se seca al vacío. El refinado químico es eficaz para cualquier nivel de FFA y produce un aceite muy limpio, pero tiene desventajas: la pasta de jabón lleva consigo entre un 1% y un 3% de aceite neutro (una pérdida económica) y el proceso genera aguas residuales que requieren tratamiento.
El refinado físico (también llamado refinado con vapor o desacidificación por destilación) es el enfoque más moderno y se ha convertido en el método dominante para la mayoría de los aceites vegetales. En lugar de hacer reaccionar químicamente los FFA, el refinamiento físico los elimina por destilación: el aceite se calienta a 240-260 grados bajo un vacío profundo (normalmente por debajo de 3 mbar, o 600 Pa) y se rocía vapor vivo a través de él. Los ácidos grasos libres tienen puntos de ebullición mucho más bajos que los triglicéridos, por lo que se vaporizan y son arrastrados por el vapor, luego se condensan y se recolectan como un subproducto llamado destilado de ácidos grasos (que puede venderse para su uso en la fabricación de jabón, alimento para animales o biodiesel). El refinado físico combina la desacidificación con la desodorización en un solo paso, no utiliza productos químicos, no genera jabón ni aguas residuales y pierde menos aceite neutro. La principal limitación es que funciona mejor con aceites con un contenido de FFA bajo a moderado (por debajo del 3-5%) y requiere un desgomado muy efectivo primero, porque los fosfolípidos residuales degradarán y oscurecerán el aceite a las altas temperaturas utilizadas.
La elección entre refinación química y física depende del tipo de aceite, el nivel de FFA y el producto deseado. El aceite de palma, el aceite de palmiste, el aceite de coco y la mayoría de los aceites con alto contenido-de ácidos grasos libres suelen ser físicamente refinados. El aceite de soja, el aceite de colza y el aceite de girasol pueden funcionar en cualquier dirección, aunque cada vez se prefiere más el refinado físico. El aceite de semilla de algodón y algunos aceites especiales aún pueden necesitar refinamiento químico debido a perfiles de impurezas específicos.
Paso tres: blanqueamiento
El blanqueamiento elimina pigmentos - principalmente clorofila (verde) y carotenoides (amarillo, naranja, rojo) - junto con jabones residuales, fosfolípidos, productos de oxidación y trazas de contaminantes. A pesar del nombre, no es un proceso de blanqueo químico; Es un proceso de adsorción que utiliza tierra blanqueadora (arcilla activada) y, a veces, carbón activado.
El proceso es sencillo: el aceite desgomado y desacidificado se calienta a 90-110 grados al vacío (normalmente alrededor de 50 mbar) y se mezcla entre un 0,5 y un 2 % de tierra blanqueadora. La arcilla activada tiene una superficie enorme y adsorbe moléculas de pigmento, jabón residual y otras impurezas polares en su superficie. Después de 15 a 30 minutos de tiempo de contacto, la mezcla de tierra oleosa-se filtra a través de filtros de hojas a presión o filtros prensa, eliminando la tierra blanqueadora gastada y dejando un aceite claro y de color-claro. Se puede agregar carbón activado en una proporción de 0,1 a 0,5 % para aceites con pigmentación intensa o para eliminar hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y otros trazas de contaminantes.
El vacío es importante porque evita la oxidación del aceite a las elevadas temperaturas utilizadas. - el oxígeno del aire reaccionaría con el aceite caliente y produciría -sabores y productos de oxidación desagradables. La tierra de blanqueo usada, que contiene entre un 20% y un 40% de aceite arrastrado, es un subproducto que a veces se utiliza en la alimentación animal, en la fabricación de ladrillos o en vertederos, aunque el contenido de aceite lo convierte en un peligro de incendio si no se maneja adecuadamente.
Paso cuatro: desodorización
La desodorización es el último paso importante de refinación y es lo que le da al aceite refinado su sabor y olor neutros. El objetivo es eliminar los compuestos volátiles - ácidos grasos libres (en refinamiento físico), aldehídos, cetonas, alcoholes y otros compuestos activos de olor- y sabor-- junto con los pesticidas residuales y los hidrocarburos aromáticos policíclicos ligeros.
La desodorización es esencialmente un proceso de destilación al vapor que se lleva a cabo a alta temperatura y profundo vacío. El aceite se calienta a 180-220 grados para la desodorización convencional (después del refinado químico) o a 240-260 grados para el refinado físico (donde la desacidificación y la desodorización ocurren juntas). La presión se mantiene entre 2 y 6 mbar (muy baja, casi-vacío) y se rocía vapor vivo a través del aceite. El vapor elimina los compuestos volátiles, que luego se condensan y recogen. El tiempo de residencia suele ser de 30 a 90 minutos, según el tipo de aceite y el nivel de desodorización deseado.
La alta temperatura es necesaria porque los compuestos volátiles tienen baja presión de vapor y necesitan calor para vaporizarse, pero también es la parte más delicada del proceso. Demasiado calor o un tiempo de residencia demasiado prolongado pueden causar degradación térmica del aceite - formación de ácidos grasos trans, reversión del color y pérdida de antioxidantes naturales como los tocoferoles. Los desodorantes modernos están diseñados para minimizar la exposición al calor mediante el uso de un empaque estructurado (que aumenta la eficiencia del contacto con el vapor-aceite) y tiempos de residencia más cortos a la temperatura más alta. Después de la desodorización, el aceite se enfría rápidamente al vacío y a menudo se agrega una pequeña cantidad de ácido cítrico (50 a 200 ppm) como agente quelante para unir los metales traza y mejorar la estabilidad oxidativa.
Paso opcional: desparafinado (preparación para el invierno)
Algunos aceites - aceite de girasol, aceite de maíz, aceite de salvado de arroz y algunos aceites de semillas de uva y de algodón - contienen ésteres de cera que son sólidos a temperatura ambiente. Si se dejan en el aceite, estas ceras causan turbidez cuando el aceite se enfría (en un refrigerador, por ejemplo) y pueden depositarse como sedimento en el fondo de la botella. Para los aceites que se venden como productos transparentes de calidad de mesa-, se necesita un paso de desparafinado.
La desparafinación (también llamada preparación para el invierno) es un proceso simple de cristalización y filtración. El aceite blanqueado o completamente refinado se enfría lentamente entre 5 y 15 grados (según el tipo de aceite) y se mantiene a esa temperatura durante varias horas, lo que permite que los ésteres de cera cristalicen en partículas sólidas. Luego, el aceite se filtra a través de un filtro prensa o un filtro de membrana, eliminando los cristales de cera y dejando un aceite transparente que permanece transparente incluso a temperaturas de refrigeración. La cera filtrada es un subproducto menor, que a veces se utiliza en aplicaciones industriales o en alimentación animal.
Subproductos y rendimiento
La refinación no se trata solo de eliminar impurezas - sino que también genera subproductos valiosos que contribuyen a la economía del proceso. A partir del desgomado, las gomas separadas pueden procesarse para obtener lecitina, un emulsionante alimentario muy utilizado, o venderse para alimentación animal. A partir del refinado químico, la pasta de jabón se puede acidular para recuperar ácidos grasos libres para su uso en jabón, biodiesel o alimento para animales. A partir del refinado físico, el destilado de ácidos grasos es un producto vendible que se utiliza en aplicaciones similares. A partir del blanqueo, la tierra gastada tiene un valor limitado, pero a veces puede procesarse para recuperar el petróleo arrastrado.
El rendimiento general de refinación - el porcentaje de petróleo crudo que termina como aceite comestible refinado - generalmente oscila entre 92% y 97%, dependiendo de la calidad del petróleo crudo (contenido de FFA, nivel de fósforo, carga de impurezas) y el método de refinación. El petróleo crudo de alta-calidad con bajos FFA y un buen desgomado puede rendir más del 97%; El crudo-de mala calidad con altos niveles de FFA y altos niveles de impurezas podría rendir tan solo el 90 %. Para una refinería que procesa miles de toneladas por mes, incluso una diferencia del 1% en el rendimiento se traduce en ingresos significativos, razón por la cual la optimización y el control del proceso se toman muy en serio.
conclusión
El refinado de aceite comestible transforma el aceite crudo, oscuro y de sabor fuerte en el producto claro, neutro y estable que esperan los consumidores, mediante una secuencia de procesos físicos y químicos cuidadosamente controlados. El desgomado elimina los fosfolípidos utilizando agua, ácido o enzimas. La desacidificación elimina los ácidos grasos libres ya sea mediante reacción química con soda cáustica (refinación química, producción de jabón) o mediante destilación al vapor al vacío a alta-temperatura (refinación física, producción de destilado de ácidos grasos). El blanqueo utiliza arcilla activada y carbón para adsorber pigmentos e impurezas residuales. La desodorización utiliza vapor a alta-temperatura bajo vacío profundo para eliminar los compuestos volátiles de sabor y olor, produciendo el aceite final-de sabor neutro. La desparafinación opcional elimina los ésteres de cera de los aceites que deben permanecer transparentes a bajas temperaturas.
La tendencia en la industria es hacia la refinación física - menos productos químicos, menos desechos, mayor rendimiento y desacidificación combinada-desodorización en un solo paso -, pero la refinación química todavía tiene su lugar para ciertos aceites y crudos con alto contenido de -FFA. Lo que no cambia es el principio fundamental: eliminar las impurezas que hacen que el aceite sea inestable, tenga mal-sabor o sea inseguro, y al mismo tiempo se preserven los triglicéridos neutros que hacen del aceite un valioso ingrediente alimentario.
