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Copy of Proyecto de Grado. Presentacion

La presentacion del proyecto de grado de Andres Weffer y Glen Sochackyj
by

CEYLA VARGAS CACERES

on 18 September 2013

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Transcript of Copy of Proyecto de Grado. Presentacion

Planteamiento del problema
ESTUDIO DE PARÁMETROS FAVORABLES PARA LA OBTENCIÓN DE ACEITE DE CHIA EN BRUTO
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Presentado por: Vargas Cáceres Ceyla
Asesor:
Ing. Jorge Alberto Vásquez Peñaranda

Objetivos
Aplicar ingeniería básica para determinar las condiciones y parámetros más favorables para la obtención de aceite de chía en bruto por el método de prensado - extracción con disolvente y el diseño de un extractor.
General
Específicos
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN
CAPITULO 2
MARCO TEORICO
1
2
3
Aceites vegetales
4
Composición de los aceites
extracción del aceite
Chía
5
6
7
LA PAZ- BOLIVIA
Se ha intensificado el interés por la obtención de aceites vegetales a través de tecnologías de prensado y con solventes, convirtiéndose así en un área amplia de investigación y desarrollo, debido a la gran acogida que tienen por sus propiedades medicinales, en este caso el OMEGA 3.
El obtener el aceite de Chía, permite conocer aún más los recursos naturales con que se cuenta y así darle un mejor aprovechamiento, proporcionándole un mayor valor agregado al comercializarla como cápsulas de OMEGA 3.
El proceso de obtención tiene efecto sobre el rendimiento de aceite de chía así como sobre sus características fisicoquímicas (índices de calidad de aceites: grado de acidez, índice de yodo e índice de peróxidos).
Caracterizar la semilla salvia hispánica que se utilizará.
Estudiar cada una de las operaciones del acondicionamiento de la semilla.
Realizar experiencias de extracción de aceite mediante prensa.
Aumentar el rendimiento del proceso de prensado, mediante la extracción con solvente (etanol-acetona) de la torta residual del prensado.
Determinar si las características generales del aceite obtenido cumplen con los requisitos estipulados en normas bolivianas.
Obtener datos de diseño para la extracción
Diseñar un extractor en función a los datos obtenidos y a las variables de proceso.
Justificación
Social
Realizar un estudio de los parámetros para la extracción del aceite en bruto de chía, proporcionará datos a nivel de laboratorio que podrán ser usados como base para el diseño e instalación de una planta de producción de aceite de chía que generará nuevas fuentes de trabajo, y sobretodo incentivará la producción agrícola a gran escala para la obtención de dicho aceite.
Económica
En este momento se cuenta con producción de chía en el país en las ciudades de Santa Cruz y Cochabamba, y la población la consume como semilla, pero el procesado de está le dará un valor agregado, como aceite vegetal
Metodológica
La metodología usada en este proyecto es de carácter experimental que tiene como principio el de realizar un análisis cuantitativo y programado, de la semilla y del aceite obtenido
Los aceites de origen vegetal o animal son triglicéridos ya que la glicerina se esterifica en sus 3 posiciones con ácidos grasos.
ácidos grasos libres
gomas y mucilagos
fosfolípidos
pigmentos liposolubles
vitamina liposoluble (A-D-E-K)
componentes odoríferos que dan olor y sabo
r
Ácidos grasos
Son ácidos orgánicos monoenoicos, que se encuentran presentes en las grasas, raramente libres, y casi siempre esterificando al glicerol y eventualmente a otros alcoholes
Ácidos grasos saturados
La longitud de la cadena va desde:
más comunes son
14, 16 y 18 átomos de carbono
sustancias extremadamente estables desde el punto de vista químico
4 del ácido butírico
35 del ácido ceroplástico
Ácidos grasos insaturados
tienen en la cadena dobles enlaces, en un número que va de 1 a 6
monoinsaturados
diinsaturados
triinsaturados
Ácidos grasos poliinsaturados
Los más frecuentes pertenecen a las series n-6 y n-3
En todos los casos, los dobles enlaces se encuentran separados por un carbono, es decir, formando un sistema dieno no conjugado
Fuentes de aceites
obtención de aceites vegetales
girasol
maíz
soja
algodón
lino
oliva
maní
chía
es una semilla completa de proteínas, proporcionando todos los aminoácidos esenciales
es considerada como un suplemento dietario por la FDA (Food and Drug Administration)
Cultivo
La chía con la que se trabajará en este proyecto tiene el nombre científico Salvia Hispánica, variedades Chionocalyx Fernald – intosa Fernald
Composición Química de la semilla de chía
Chía
Contenido de aceite y composición de ácidos grasos
Aplicaciones y ventajas del aceite de chía
Ayuda a aliviar los síntomas y problemas de flujo urinario, anticancerigeno, antiinflamatorio
Propiedad de reducir el riesgo cardiovascular
antienvejecimiento
control de peso
salud mental, de la piel y del cabello
La inigualable estabilidad de los ácidos omega 3 de la chía, es el resultado de los antioxidantes naturales que contiene
Obtención de aceite de las semillas oleaginosas
métodos:
PRENSADO MECÁNICO Y EXTRACCIÓN CON SOLVENTE
Tipos de extracción de aceite por solvente
Por percolación
Por inmersion
Por procedimientos mixtos percolación- inmersión
Disolventes usados en la extracción sólido – líquido de semillas oleaginosas
CAPITULO 3
METODOLOGIA EXPERIMENTAL
capacidad de 30 Ton
CAPITULO 4
DETERMINACION DE LAS VARIABLES DEL PROCESO
Caracterización de la semilla
Propiedades Físicas
Tamaño y forma
Propiedades gravimétricas
Densidad aparente
Volumen de una semilla
Diámetro equivalente (De)
Esfericidad
Peso de mil semillas
Estructura y composición de las semillas
Determinación de proteínas
Determinación del contenido de humedad
Determinación de fibra
Determinación de cenizas
Determinación de lípidos
Determinación de carbohidratos
Determinación de cantidad de aceite
Identificación de variables
Son muchas las variables que influyen en la extracción sólido – líquido:
Variables controlables:
Relación soluto- disolvente, tiempo de extracción.
Variables No controlables:
Condiciones del medio ambiente: Presión
Aplicación del diseño experimental a las variables del proceso de obtención de aceite de semillas de chía
Se usa el diseño factorial en experimentos en los que intervienen varios factores cuando es necesario estudiar el efecto conjunto de los factores sobre una respuesta

Entonces se asigna:
A= Tiempo B= Relación solvente – sólido
Como se tiene dos variables de estudio K=2
2
#pruebas = 2 = 4
La matriz de diseño experimental es la siguiente:

SOLVENTE 1 (HEXANO)
SOLVENTE 2 (ACETONA/ETANOL)
Entonces se asigna:
A= Tiempo B= Relación solvente acetona/etanol
C= Relación solvente – sólido
Como se tiene tres variables de estudio : K=3
3
Entonces:#pruebas = 2 = 8
La matriz de diseño experimental es:

SOLVENTE 3 (ACETATO DE ETILO)
Entonces se asigna:
A= Tiempo B= Relación solvente – sólido
Como se tiene dos variables de estudio K=2
2
#pruebas = 2 = 4
La matriz de diseño experimental es:
Caracterización del aceite de chía
Índice de yodo
Grado de acidez
Indice de peróxidos
adición estequiometria de yodo en las insaturaciones.
establece si la reacción de preparación fue completa
Un valor de 0 indica una saturación completa de los dobles enlaces por halógenos en el aceite vegetal
disminuye a media que se oxidan las grasas ya que aumenta cuanto más enlaces dobles existan
Generalmente las grasas frescas o recién preparadas no contienen ácidos grasos libres,
si no han estado protegidos de la acción del aire y la luz su acidez crece lentamente al principio y con cierta rapidez después.
medida del grado de descomposición lipolíticá de los glicéridos
determina por yodometria los peróxidos formados, solo permite apreciar los compuestos peroxidados lábiles que se forman en las fases iniciales de la rancidez
CAPITULO 5
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Caracterización de la semilla de chía
Propiedades Físicas
Propiedades gravimétricas
Propiedades químicas
Determinación de cantidad de aceite
Extracción con solvente
Extracción por prensado
Perfil de ácidos grasos
El parámetro más importante de análisis químico en el aceite de chía es el porcentaje de ácido linolénico (omega3). Este estudio se realizó en el Centro de Investigaciones Químicas en la Ciudad de Cochabamba.
Análisis estadístico de las variables mediante Design Expert
El análisis de varianza permite ver que las variables relación soluto-disolvente y tiempo son significativas, es decir que las variables influyen sobre el proceso de extracción
Este análisis se realizó para distintos solventes: hexano, acetona-etanol y acetato de etilo
Las variables respuesta del diseño son el rendimiento, índice de yodo, grado de acidez e índice de peróxidos.
SOLVENTE 3 (acetato de etilo)
CAPITULO 6 INGENIERIA DEL PROYECTO
Se realizo el diseño de un sistema combinado de percolación e inmersión, por lo tanto será un sistema de estado no estacionario, método por semilotes, ya que la corriente del solvente fluirá continuamente por la recirculación.
Análisis económico
CAPITULO 7
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
- Se determinó que las características generales del aceite obtenido cumplen con los requisitos estipulados en normas bolivianas.

- El análisis químico en el aceite de chía se realizó en el Centro de Investigaciones Químicas en la Ciudad de Cochabamba y el porcentaje de ácido linolénico (omega 3) es 64,4% del total de ácidos grasos que componen el aceite, se determinó mediante el método de Derivatización de metil esteres y determinación por GC-FID.

- Las características que el aceite de Chía presenta grandes cualidades con relación a otros tipos de aceites, las más importantes son de carácter alimenticio y medicinal.

- El presupuesto requerido para la construcción del extractor sólido-líquido fue de 3014$us, en el cual están involucrados los costos de los materiales, el costo de la mano de obra y costos adicionales considerando. Por lo tanto el precio aproximado del envase de 1 litro de aceites es 116 $us, y se pretende comercializar como materia prima para la elaboración de cápsulas de OMEGA 3.

- El flujo de caja refleja resultados muy importantes, las ganancias anuales son considerables, por lo tanto se debe realizar un estudio más detallado de mercado e invertir más en marketing.
•Se realizó una evaluación del proyecto mediante dos indicadores. El VAN en este proyecto es 19 727,84 $us es mayor a 0, por lo tanto se acepta el proyecto.
Recomendaciones
• Es necesario y muy importante complementar los estudios en la parte de la refinación del aceite de Chía, para darle un mayor valor agregado.
• Existe un subproducto que es la semilla desgrasada, y puede ser aprovechada por su alto contenido de fibra a fin de proteger el medio ambiente, por lo que se recomienda su estudio.
• Es recomendable realizar un estudio de mercado del aceite en diferentes áreas de aplicación que permita darle el mayor valor agregado.
• La información obtenida de las pruebas experimentales a escala laboratorio, recomienda la construcción del equipo diseñado, para realizar las pruebas en un sistema real, con objeto de obtener un nuevo conocimiento del sistema para medir el grado de aceptación entre los datos que se predicen y los que se han obtenido por vía experimental.
• Es importante realizar un estudio de demanda del aceite de Chía en el país.
• El estudio económico debe ser más preciso y detallado, tomando en cuenta todos los factores necesarios.
Gracias por su atención
- Se caracterizó la semilla salvia hispánica (chía) obtenida de Cochabamba a través de un análisis fisicoquímico, y se determinó las características físicas, gravimétricas y químicas.

- Se realizó un estudio de las operaciones del acondicionamiento de la semilla, las cuales son: limpieza, análisis fisicoquímico de la materia prima en la cual el parámetro más importante es la determinación de la humedad, según el resultado es 9,14%, por lo tanto no es necesario el acondicionamiento de la semilla.

- Mediante las experiencias de extracción de aceite mediante prensa, se identificó las variables en esta parte del proceso que son la presión aplicada de 30 Ton, y la cantidad de carga de semillas, 300 g. El rendimiento obtenido durante el proceso de extracción por prensado es 19%.
- Se aumentó el rendimiento del proceso de prensado, mediante la extracción con solvente de la torta residual del prensado. El solvente utilizado es acetato de etilo, ya que con este se obtuvo un rendimiento favorable 10,4946 g de aceite/ 100 g de semilla prensada.

- El análisis del diseño experimental, permitió determinar las condiciones favorables para la obtención del aceite de chía con solvente acetato de etilo estos parámetros son la relación solvente/soluto es 3.37, y tiempo igual a 4 horas, obteniendo rendimiento 7.7 %, grado de acidez 3, índice de peróxidos 5.43 e índice de yodo 187,99.

- Con los resultados obtenidos se calculó el coeficiente de retención 1,97 y de esa manera el número de etapas es 24 para el proceso de extracción de la semilla de chía.
- Se diseñó todas las partes del proceso necesario para el equipo de extracción con solvente. La extracción es por el método de percolación - inmersión y consta de un extractor, evaporador y condensador. Para una carga máxima de muestra seca de 5,36 kg y un volumen de solvente de 20 L.

- El material utilizado para la construcción del equipo es el acero inoxidable AISI 304 de 2 y 1mm de espesor debido a que es el más recomendado para estar en contacto con los alimentos por su alta resistencia a la corrosión y porque cumple con las condiciones de esterilización.

- El rendimiento obtenido durante el proceso de extracción por prensado es 19 % y mediante la extracción con solvente acetato de etilo es 10,50%. Por lo tanto el rendimiento total es 27,26 g de aceite/100g de semilla. Según el análisis realizado a la semilla de chía que proviene de Cochabamba, esta contiene 31,7 g de aceite/100 g de semilla. El rendimiento final del proceso de extracción es 86,62%.
RENDIMIENTO
GRADO DE ACIDEZ
INDICE DE PEROXIDOS
INDICE DE YODO
alto grado de acidez por descomposicion de las cadenas de trigliceridos
alto indice de peroxidos porque el aceite ha sufrido un acelerado proceso de oxidación
alto indice de yodo se debe a la presencia de ac. grasos poliinsaturados
Método de la solucion deseada
Son cadenas hidrocarbonadas con grupos carboxilo (COOH) en el extremo de la cadena lineal, pueden ser saturados o insaturados.
Cantidad de hierro: 4.0 mg/L Cobre: 0,25 mg/L
Estabilidad oxidativa
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