Transición de Fases en la síntesis de monoglicéridos libre de catalizador

ANA MARTINEZ; COTABARREN, NATALIA S.; HEGEL, PABLO E.; PEREDA, SELVA

Bahía Blanca

Congreso; IX Congreso Argentino de Ingeniería Química (CAIQ2017); 2017

PLAPIQUI - AAIQ

Los mono y diglicéridos de ácidos grasos son productos derivados de los aceites vegetales muy utilizados en la elaboración de productos alimenticios, de limpieza y cosméticos por sus propiedades emulsificantes. La obtención convencional de acilglicéridos (mezclas de mono y diglicéridos) se efectúa mediante la reacción de glicerólisis de aceites y grasas. Asimismo, una vía de síntesis poco explorada es la transesterificación parcial de aceites vegetales o grasas con metanol o etanol. Esta reacción puede ser llevadas a cabo libre de catalizador si se opera el reactor en condiciones homogéneas a temperaturas superiores a los 275ºC. Condiciones en las que el alcohol de bajo peso molecular (metano o etanol) se encuentra en condiciones supercríticas. Dicho estado le otorga características particulares al medio de reacción que permiten alcanzar mejores rendimientos. En la última década, numerosos trabajos muestran las ventajas de transesterificar sin utilizar catalizadores, entre ellas se pueden nombrar la posibilidad de: 1) utilizar materias primas sin refinar; 2) intensificación del reactor debido al incremento de la velocidad de reacción en un orden de magnitud; 3) simplificar notablemente la purificación de los productos de reacción (biodiesel y acilgliceridos); 4) reducir el consumo de agua y en consecuencia el impacto ambiental del proceso. La transesterificacción de aceites vegetales consiste en tres reacciones reversibles de metanolisis de acilgliceridos (ACs), convirtiendo trigliceridos (TG) en digliceridos (DG) en la primera, digliceridos a monogliceridos (MG) en la segunda, y por último, monoglicérido a glicerol (GLY). Asimismo, en cada etapa se produce un mol de ester de ácido graso. Con el objetivo de producir monoglicéridos de elevada concentración, se buscan condiciones operativas que garanticen la conversión completa del aceite vegetal, evitando el avance de la última reacción. Estudios previos muestran que operando el reactor a 300ºC, con una relación molar aceite:metanol de 21:1, es factible obtener un producto con 20%(g/g) de acilglicéridos y una relación de MG:DG de 2 con un tiempo de residencia de 20min. A las mismas condiciones, si el tiempo de residencia es de 30 min disminuye la cantidad de ACs a 10%, sin embargo la relación MG:DG aumenta a un valor de 5. Un modelo cinético que contempla las tres reacciones reversibles, ajustado a datos obtenidos en un reactor par en condiciones de temperatura entre 270 y 300ºC, relación molar aceite: metanol de 12:1 y 21:1 y tiempos de residencia hasta alcanzar equilibrio (~300 min.), indica que el agregado de glicerina permitiría mejorar notablemente el rendimiento hacia MG. Sin embargo, la factibilidad de dicho resultado requiere garantizar la operación en homogeneidad de fases. Principios de la ingeniería del equilibrio entre fases permiten asegurar que la mezcla aceie+glicerina+metanol, presentará homogeneidad de fases a temperaturas superiores a los 140ºC (temperatura aproximada en que metanol y aceite vegetal dejan de ser inmiscibles). Por lo expuesto, el objetivo de este trabajo es evaluar condiciones operativas de transición de fases en mezclas aceite vegetal+metanol+glicerina que permitan fijar una ventana operativa que garantice el correcto funcionamiento del reactor. En analogía con los ensayos ya realizado, se ensayaran en una celda de volumen constante, mezclas de aceite:metanol con una relación molar de 12:1 y 24:1 y distintos contenidos de glicerina en el rango entre 10% y 50% (g/g), detectando en cada caso presión, temperatura y densidad que permiten alcanzar homogeneidad de fases.