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La extracción por solvente es la etapa de obtención del aceite crudo a partir de semillas oleaginosas previamente tratadas mediante una preparación adecuada. Varias operaciones unitarias se utilizan en cada una de las secciones de la extracción siendo la de transferencia de masa, la más trascendente. La parte más importante de una extracción por solvente es el extractor ya que es allí donde se produce el desaceitado del material entrante previamente preparado. El otro equipamiento u operación inseparable -en los métodos utilizados industrialmente- de la extracción es la desolventización. En ambos casos, la operación de transferencia de masa es fundamental, aunque no es la única.

3.4.3.1. Extracción

En la transferencia del aceite desde el sólido hasta el solvente/miscela se presentan distintos mecanismos: el material a extraer se pone en contacto con el solvente, el cual inunda los poros intra-partícula y disuelve el aceite formando la miscela, cuya composición queda establecida por el equilibrio logrado con el aceite contenido en el sólido. A través de esta miscela, el aceite difunde hacia el exterior de la partícula y posteriormente, es transportado hacia la salida del lecho por la corriente global. Cabe señalar que el lavado o arrastre del aceite desde su superficie es tan importante como la difusión del aceite dentro del sólido. El tipo de contacto es un factor de relevante importancia en la eficiencia de esta operación (Demarco, 2009).

Los extractores comerciales disponibles operan mediante dos métodos básicos de contacto para disolver el aceite en el solvente. El primero es el método de inmersión, donde el solvente es bombeado a través de la semilla preparada, de forma de asegurar que ésta quede totalmente sumergida en el mismo. El segundo es el método de percolación, en el cual el solvente se esparce desde la parte superior del lecho de semillas, a una velocidad determinada por la resistencia del lecho al flujo por gravedad del solvente. En general, siempre se encuentran los dos métodos combinados si bien alguno de ellos prevalece (Demarco, 2009).

El proceso de percolación se basa en el principio de humedecimiento permanente de la superficie por percolación del solvente. Esto significa que hay un intercambio permanente entre solvente/miscela libre y el solvente que se encuentra “absorbido” por la harina. La percolación asegura que el solvente saturado sea permanentemente reemplazado por solvente/miscela no saturado. Un prerrequisito para el éxito de este proceso es que el solvente pase libremente (percole) a través de las partículas de semilla. El proceso también necesita “aceite libre”, es decir, un pretratamiento de la semilla que logre la mayor cantidad de células abiertas posible. La ventaja comparada con la inmersión es que no hay necesidad de agitar las partículas de semillas, evitando así la reducción no deseada de su tamaño. Sin embargo, la formación de partículas finas de harina no puede ser totalmente evitada (Bockisch, 1998).

A diferencia del proceso de percolación, en el proceso de inmersión la semilla se encuentra completamente sumergida en el solvente. El principio implica que la miscela altamente concentrada sea reemplazada por solvente fresco si no hay

Capítulo 1 Introducción general

desplazamiento forzado del disolvente. Así, el sistema estático necesita agitación para asegurar que el solvente concentrado sea reemplazado. Este hecho conduce al incremento en la formación de partículas de semillas muy pequeñas las que luego deben ser removidas de la miscela. Generalmente, el proceso de inmersión es más apropiado que el de percolación si el aceite tiene que ser extraído a partir de matrices dificultosas, como aquéllas con alto contenido de fibra o baja concentración de aceite (Bockisch, 1998).

El proceso de extracción se lleva a cabo en una serie de etapas que generalmente responden a un flujo neto en contracorriente. Para lograr una buena eficiencia de la operación, no deben producirse mezclas entre las miscelas de las distintas etapas.

En las células, hay una zona de aceite la cual es fácil de extraer ya que está cerca de la pared celular. Esta parte de la extracción ocurrirá en muy poco tiempo de contacto entre el solvente y el material a extraer. Sin embargo, hay otra parte del aceite que tendrá que recorrer una mayor distancia para alcanzar la pared celular y poder ser arrastrada por el solvente hasta la corriente de la miscela. En cada uno de los movimientos del aceite se encontrará con diferentes “obstáculos” (carbohidratos, paredes celulares, etc.) a los que le tomará tiempo poder superar. Es por ello que el tiempo de contacto durante esta operación de extracción (transferencia de masa) es importante, independientemente del tipo de extractor utilizado (Demarco, 2009).

El tiempo de extracción influye sobre la velocidad de extracción debido a que los procesos de disolución y difusión requieren de un cierto tiempo operativo. El tiempo requerido depende de la clase de semilla, su pretratamiento y el equipo utilizado. Por otra parte, siempre existe un factor económico que limita el tiempo de extracción. En líneas generales, a mayor tiempo de extracción será mejor el desempeño de la planta en su conjunto (Figura 1.16).

La temperatura de extracción también es importante ya que disminuye la viscosidad e incrementa la solubilidad del extracto. Menores viscosidades y mayores solubilidades resultan en mayores velocidades de extracción. La temperatura no sólo afecta este último parámetro, sino también la proporción entre los componentes lipídicos y no-lipídicos del aceite crudo (Bockisch, 1998; Demarco, 2009).

3.4.3.2. Desolventizado

El disolvente asociado a la fracción de aceite se puede eliminar a niveles residuales muy bajos utilizando una evaporación de efecto múltiple y tecnología de recuperación de capa fina con vapor bajo vacío. Por otra parte, el disolvente presente en la fracción harina es mucho más difícil de remover. Generalmente, se retira mediante un equipo desolventizador-tostador en contracorriente, normalmente denominado DT.

La miscela proveniente de la percolación tiene un contenido de solvente de 70-80%, mientras que la procedente de la inmersión 87-93%. Por ende, puede observarse que las cantidades de disolvente a ser destilado son elevadas. Así, con el aumento en el contenido de aceite, la presión de vapor del sistema aumenta y también el punto de ebullición, lo cual se traduce en incrementos en la cantidad de energía (Bockisch, 1998).

La remoción del aceite debería ser realizada a bajas temperaturas a fin de proteger al mismo y propender al ahorro energético. La calidad del aceite también puede verse influenciada por un excesivo tiempo de contacto con los

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intercambiadores de calor. Así, es necesario encontrar una solución de compromiso entre los parámetros tiempo de contacto y temperatura (Bockisch, 1998).