Extracción y Refinación de Aceites: Procesos y Etapas Clave

Extracción de Aceites Animales y de Pescado

Por fusión: Los tejidos adiposos, previamente lavados y trozados, se someten a fusión por vapor directo y agua. Los tejidos se digieren, con separación de la grasa en la parte superior del autoclave, seguida de decantación o centrifugación. Esto permite un mayor rendimiento en grasas de animales terrestres y de mamíferos marinos. En los pescados, el aceite se extrae por decantación o centrifugación de las aguas resultantes del prensado de su masa (destinado a harina), digerida por vapor directo.

Extracción de Aceites Vegetales

La mayoría de los aceites se encuentran almacenados como reserva de energía en semillas (girasol, soja, canola, maíz, lino, sésamo, etc.) o en tejidos de frutos (aceituna, coco, palma). Aunque todos los aceites son de origen vegetal, difieren en su composición y en el modo de obtención. La obtención de aceites comestibles de frutos y semillas comprende, básicamente, dos procedimientos:

• Mecánicos
• Químicos

Métodos Mecánicos

Trituración y prensado (en frío o en caliente) con el fin de romper las células vegetales, extraer el aceite y luego aislarlo de los otros componentes de las semillas o los frutos.

Métodos Químicos

Extracción mediante solventes del aceite residual que queda después del prensado. Los solventes se eliminan del producto final por evaporación (destilación).

Extracción Mecánica

• Limpieza, descascarado, descortezado
• Molienda y trituración: Trituradores rotatorios en sistemas de mortero fijo, proporcionan fricción y presión a las semillas oleaginosas para liberar el aceite.
• Cocimiento: Romper la emulsión del aceite en las celdas, al insolubilizar parte de los fosfátidos y proteínas. Aumenta la fluidez y el escurrimiento del aceite a través de la semilla. Se destruyen enzimas, hongos, bacterias. En algunos casos, componentes tóxicos: las antienzimas de la soya. La temperatura (vapor directo o indirecto) varía según la semilla de 80 a 130°C durante 20 a 60 minutos.
• Prensado: Expulsar el aceite de las semillas. Aceite y torta de prensa.

Prensado

• Agua/aceite: Por decantación o centrifugación se separan las fracciones.
• Tortas: El subproducto de la elaboración; puede resultar útil, dependiendo de la técnica de extracción que se emplee. Las tortas oleaginosas se secan hasta obtener una humedad menor al 10% y se pueden almacenar. Luego se puede extraer grasas residuales con solventes.

Refinación de Aceites

El refinado produce un aceite comestible con las características deseadas por los consumidores, como sabor y olor suaves, aspecto limpio, color claro, estabilidad frente a la oxidación e idoneidad para freír.

Los dos principales sistemas de refinado, que se emplean para extraer ácidos grasos (A.G.) libres son:

• El refinado alcalino
• El refinado físico

Objetivos de la Refinación

• Se eliminan las impurezas
• Se eliminan A.G. libres
• Se suaviza el sabor del aceite.
• Se pierden sustancias que protegen al aceite de la oxidación (antioxidantes). Se agregan sustancias antioxidantes permitidas.

Los aceites crudos y las grasas contienen cantidades variables de sustancias que pueden proporcionar aromas, colores o cualidades indeseables: ácidos grasos libres, fosfolípidos, hidratos de carbono, proteínas y sus productos de degradación, así como agua y pigmentos.

Los aceites crudos se someten a procesos comerciales de refinado para eliminar estas sustancias.

Etapas de Refinado

1. Sedimentación y Desgomado o Desmucilaginación

En la sedimentación se calienta la grasa y se deja en reposo hasta que se separa de la fase acuosa y se deja extraer: Se libera la grasa del agua, materiales proteicos e hidratos de carbono. Permite separar fosfolípidos (lecitinas), gomas y mucílagos, que por su poder emulsionante bajarían el rendimiento en la neutralización. Se efectúa por tratamiento con agua caliente y vapor directo, a 80-90°C seguido de decantación o centrifugación.

2. Neutralización

Para eliminar los ácidos grasos libres se mezcla NaOH en exceso con la grasa caliente y se deja a la mezcla reposar hasta que sedimente la fase acuosa (mínimo de tiempo). El aceite se separa rápidamente (centrifugación) para evitar su saponificación.

La finalidad es la eliminación de los ácidos grasos libres y una reducción del contenido de fosfolípidos y pigmentos.

Neutralización Alcalina

Desventajas:

• El rendimiento es relativamente bajo
• Se producen pérdidas de aceite debido a la emulsión y saponificación de los aceites neutros
• Se genera una cantidad considerable de efluente líquido.

Neutralización Física

Los A.G. se eliminan por destilación al vapor (arrastre) similar a la desodorización. La baja volatilidad de los A.G. (longitud de la cadena) requiere temperaturas más elevadas que las requeridas sólo para la desodorización. Temperatura menor a 240-250°C es suficiente para reducir el contenido de A.G libres a menor a 0,05-0,1%. Un requisito previo de la N.F. es que se eliminen los fosfátidos hasta un nivel menor a 5 mg de fósforo/kg de aceite.

3. Blanqueado - Decoloración

El aceite neutralizado, lavado con 10% de agua caliente y luego secado por dispersión hasta 95°C a presión reducida, se mezcla con 0,5 a 3% de tierra absorbente activada. El proceso se realiza en estanques provistos de agitadores de paletas a 60-80°C y a baja presión, durante 20-30 minutos. Se separa el absorbente reteniendo también los peróxidos, trazas metálicas (Fe, Cu) y radioactivas (Cs, Sr). Si se agrega carbón activado a la tierra decolorante, se retienen hidrocarburos policíclicos y aflatoxinas.

4. Winterización

Consiste en la separación de parte de los glicéridos sólidos y/o ceras para obtener así un aceite sin turbidez o sedimento, al enfriarse. Para ello el aceite se somete a enfriamiento lento (3-10°C) seguido de reposo y separación de los cristales grandes por filtración.

Separa mezclas de grasas por punto de fusión (similar a crioconcentración).

5. Desodorización

Los compuestos volátiles (aldehídos y cetonas, con bajo umbral de detección) con aromas indeseables, procedentes en su mayoría de la oxidación de aceites, se eliminan por destilación y frecuentemente se añade ácido cítrico para secuestrar trazas de metales.

La desodorización es fundamentalmente un proceso de destilación con vapor que se lleva a cabo a bajas presiones (2-6 mbares) y elevadas temperaturas (180-220°C).

Aceite Desodorizado

• Peróxidos menores a 0.5 miliequivalentes
• Acidez menor a 0,01% de ácido oleico (expresado)

Un aceite se considera rancio e incomestible cuando su índice de peróxido es mayor a 5 miliequivalentes. Se le adiciona al aceite colorantes naturales tales como el betacaroteno y antioxidantes para su preservación.

Desodorización: Pérdidas

Algunas pérdidas son convenientes, tales como la eliminación de los malos olores, plaguicidas, aflatoxinas, organofosforados y compuestos aromáticos policíclicos (benzopirenos), si existieran.

Otras pérdidas de compuestos con valor nutritivo, como tocoferoles y esteroles, son potencialmente indeseables. Sin embargo, tienen P.M. mayores y volatilidades inferiores a las de los ácidos grasos libres y a las de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP).

Refinación de Aceites: Resumen

El grado de ácidos libres del aceite recién extraído y las sustancias naturales como aldehídos, cetonas y otros (alquenos, butenos, pentenos) lo hacen poco comestible y es necesario refinarlos:

• Lograr estabilidad en las grasas y aceites frente a la autooxidación y la rancidez hidrolítica.
• Mejorar aspectos sensoriales como color y aromas.
• Eliminar potentes tóxicos tales como aflatoxinas provenientes del aceite de cacahuate, así como Gossypol proveniente del aceite de algodón.

Agua

Importancia del Agua en los Alimentos

El papel del agua en los alimentos es fundamental en la definición de sus propiedades y estabilidad. Las interacciones del agua con el resto de los componentes determinan:

• Las transiciones de fases
• Las propiedades difusionales del sustrato
• La factibilidad de reacciones de deterioro
• Las características del envase adecuado
• Las condiciones de almacenamiento, etc.

Reactividad del Agua Potable

Procesos - Productos

Las reacciones químicas y las interacciones físicas del agua y de sus posibles impurezas con otros componentes de los alimentos determinan frecuentemente alteraciones importantes durante su elaboración.

• Solvente: El agua sirve para poner en contacto a las diversas moléculas que interactúan. Además, la reactividad de muchas sustancias depende de la disociación iónica y de la configuración molecular y, por lo tanto, de la hidratación.
• Reactividad: El agua es a menudo uno de los reactantes o de los productos de la reacción.

Estados del Agua en Alimentos

• Agua de combinación: Está unida en alguna forma química como agua de cristalización o como hidratos.
• Agua adsorbida: El agua adsorbida está asociada físicamente como una monocapa sobre la superficie de los constituyentes de los alimentos.
• Agua libre: Es aquella que es fundamentalmente un constituyente separado, con facilidad se pierde por evaporación, secado o presión.

Dado que la mayor parte de los alimentos son mezclas heterogéneas de varias sustancias, pueden contener cantidades variables de agua de los tres tipos.

Efecto del Agua en Alimentos

Frutas y Verduras Frescas

En la lechuga, apio, melón, la textura crespa y firme es, principalmente, una función de la turgescencia de sus células, llenas de líquido acuoso y rodeadas de membranas con una permeabilidad selectiva.

La exposición a atmósferas más secas produce marchitamiento por pérdida de esta turgescencia, debido a la evaporación de agua a través de las membranas celulares semipermeables; esto no sucede si la humedad atmosférica se conserva alta o si las verduras se mantienen en agua.

Agua de Hidratación

• Fuertemente ligada, por adsorción a la proteína muscular y que forma sólo el 4-5% del contenido total de agua.
• Agua libre, pero inmovilizada en la microestructura del tejido muscular. Afecta la capacidad de retención de agua (CRA) durante la elaboración:
• Matanza: Alta CRA
• Horas siguientes: Baja la CRA
• Maduración: Sube nuevamente sin alcanzar el valor inicial

Salchichas y Embutidos

Fundamental para la debida textura y consistencia de salchichas y embutidos y para la estabilidad de emulsiones como la mayonesa y la mantequilla.

Quesos

La textura está íntimamente relacionada con su humedad: una humedad baja contribuye a una textura "a corcho", mientras una humedad excesiva puede ser la causa de una textura pastosa o harinosa.

Jaleas de Frutas

Gel de pectina disperso en la mezcla de agua con azúcar y ácidos.

Mientras el azúcar actúa como agente deshidratante, los hidrogeniones de los ácidos permiten la unión de las moléculas para formar una red al reducir la carga negativa de la pectina; a medida que envejecen, suelen ceder espontáneamente agua debido a la formación de enlaces intermoleculares.

Contenido de Humedad

La humedad desempeña un importante papel en muchas reacciones de deterioro de alimentos, como en el pardeamiento de verduras y frutas y, en la absorción de oxígeno por el huevo desecado.

Actividad de Agua

En alimentos que absorben fácilmente humedad se utiliza la "actividad de agua" para determinar su estado biológico, relacionándola con la posibilidad del crecimiento de microorganismos.

Los microorganismos necesitan la presencia de agua, en una forma disponible, para crecer y llevar a cabo sus funciones metabólicas. La mejor forma de medir la disponibilidad de agua es mediante la actividad de agua (a_W).

Actividad de Agua (a_W)

• a_W NO da información sobre el estado de combinación o enlace con los demás componentes del alimento.
• a_W: Relaciona la tensión de vapor del agua contenida en el producto y la tensión de vapor del agua pura; se expresa por el valor a_W, siendo igual a 1 para el agua pura.

Ley de Raoult - Agua Ligada

La presión de vapor del agua sobre un alimento, con un contenido de humedad bajo o intermedio, es considerablemente menor a lo predicho. Esto se conoce como "agua ligada".

a_W - Propiedades Coligativas

• Punto crioscópico: Baja
• Punto de ebullición: Sube
• Presión osmótica: Sube

a_W - Actividad Enzimática

La disponibilidad de agua (a_W), tiene una fuerte influencia sobre la velocidad de las reacciones por enzimas: la actividad enzimática aumenta al aumentar el contenido de "agua libre".

Esto ocurre no sólo en las reacciones hidrolíticas.

a_W - Actividad Enzimática en Cereales y Harinas

En los cereales y harinas almacenados es posible detectar, fácilmente, actividad lipolítica y proteolítica.

Actividad de Agua - Isotermas

Isotermas de sorción: Para conocer la a_W de los alimento a una determinada temperatura según su contenido en humedad. En dichas isotermas se representa la a_W de un alimento frente a su contenido acuoso.

Actividad de Agua - Isotermas: Histéresis

Diferencia en el valor de a_W que se obtiene para un mismo alimento según su contenido de humedad en función de si se está rehidratando o deshidratando un alimento:

Si el alimento se rehidrata tendrá un valor de a_W mayor para un mismo contenido de humedad que si se está deshidratando.

a_W - Estabilidad

Actividades de agua por debajo de 0,8 hacen al alimento muy seguro de un posible problema microbiológico pero no se inhiben las reacciones químicas y bioquímicas, en tanto que con actividades de agua por debajo de 0,3 los alimentos serán muy seguros en todos los aspectos, salvo con reacciones de oxidación.

Actividad de Agua - Conservación de Alimentos

La a_W de un alimento se puede reducir aumentando la concentración de solutos en la fase acuosa de los alimentos mediante:

• La extracción del agua: deshidratación
• Adición de solutos: impregnación
• “Inmovilización”: congelación

En ambos casos, el agua queda en una forma menos reactiva y reducen las reacciones enzimáticas y el desarrollo de microorganismos.