Fraccionamiento de ésteres de ácidos grasos y acilglicéridos mediante tecnología supercrítica

COTABARREN, NATALIA S.; HEGEL, PABLO E.; PEREDA, S.

Bahía Blanca

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

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, para la formulación de productos especiales los acilglicéridos se pueden obtener mediante la esterificación directa de ésteres de ácidos grasos con glicerina. Una vía de síntesis poco explorada es la transesterificación parcial de aceites vegetales o grasas con metanol o etanol. En estas última alternativas, los productos resultantes, luego de separar la glicerina y el alcohol, consisten en mezclas oleosas de ésteres y mono/diglicéridos de ácidos grasos. Sin bien la separación y purificación por destilación bajo condiciones de alto vacío de los esteres y acilglicéridos es menos compleja, que la separación de triglicéridos de la vía de síntesis convencional, las temperaturas del proceso de separación aún resultan elevadas (240 ºC) y promueven la degradación parcial de los productos cuando se desea obtener concentraciones superiores al 95 wt% de acilglicéridos. El objetivo principal del presente estudio es evaluar el proceso de fraccionamiento acilglicéridos y ésteres de ácidos grasos en columnas de extracción supercríticas utilizando como solvente CO2 y mezclas de CO2+propano. Estudios de modelado termodinámico con la ecuación de estado a contribución grupal GCA-EOS efectuados en un trabajo previo, muestran que es viable la separación de ésteres de ácidos grasos y monoglicéridos con CO2 a temperaturas superiores a 308.15 K y presiones entre 90 bar y 150 bar. Brevemente, estos estudios muestran que sería factible obtener un producto refinado con 99.8 wt.% de acilglicéridos, en una columna de siete etapas de equilibrio a 313 K y 110 bar operada en contra-corriente con 17 kg CO2/kg de alimentación. A los efectos de reducir el consumo de solvente en el proceso, una posibilidad es utilizar solventes supercríticos mixtos CO2+propano, dada la afinidad de este último con los ésteres de ácidos grasos. Diversos autores en la literatura han propuesto la utilización de este solvente en procesos de extracción y refinamiento de aceites vegetales y derivados.En este trabajo se realizan ensayos experimentales de fraccionamiento de ésteres de ácidos grasos y acilglicéridos empleando CO2 puro y mezclas de CO2+propano. Los ensayos se efectuaron en una columna de extracción de alta presión (50 mL). La temperatura de operación se estableció en 316 K y se cubrió un rango de presión de 90 bar a 150 bar, utilizando relaciones másicas de solvente-alimentación de hasta 80 g CO2/g muestra procesada. Se alimentó una masa sustrato oleoso de composición fija (20 % acilglicéridos y 80 % esteres de ácidos grasos) y el caudal de solvente se mantuvo constante en un valor bajo (0.15 g/min.), para asegurar condiciones de equilibrio en la descarga de la columna. Los resultados experimentales muestran que en una etapa simple de equilibrio y empleando CO2 puro es posible obtener, a 110 bar y 316 K, un refinado con 80 wt.% de acilglicéridos y una recuperación del 84 wt.% del producto. Por otra parte, adicionando un 10 % de propano al solvente fue posible reducir la presión operativa a 90 bar, logrando concentraciones de acilglicéridos de 70 wt.% y una recuperación del 89 wt.% del producto. Con estos resultados experimentales se verifica la capacidad predictiva del modelo termodinámico GCA-EOS para calcular el equilibrio entre fases del sistema bajo distintas condiciones operativas. La alta selectividad encontrada hace muy prometedor el uso de la tecnología supercrítica para fraccionar mezclas de esteres y acilgliceridos con gases densos a temperatura ambiente.