Recuperación de subproductos a partir del proceso de descerado de aceite de girasol

Abstract

En la actualidad los desechos generados en la industria alimentaria constituyen un problema medioambiental debido a su volumen y a sus características fisicoquímicas, siendo, en muchos casos, su disposición y tratamiento muy costosos para las empresas. Una alternativa promisoria es el desarrollo de estrategias innovadoras para la recuperación de los subproductos presentes en dichos desechos, permitiendo la revalorización y utilización de los mismos en la generación de diversas tecnologías encaminadas a desarrollar nuevos productos, creando así nuevas fuentes de riqueza que aportan una mayor rentabilidad al proceso industrial de partida. Dentro de este marco se tuvo como objetivo general estudiar a escala laboratorio la obtención o recuperación de subproductos y derivados de la industria oleaginosa y evaluación de sus posibles aplicaciones. Los objetivos específicos de esta tesis fueron: --Estudio de la recuperación de ceras y de aceite residual provenientes de los desechos del proceso de descerado en la elaboración de aceite de girasol. --Evaluación de la cantidad y calidad del aceite recuperado, con el fin de determinar la porción de aceite que actualmente es perdido y su potencial reutilización. --Determinación de la composición y las propiedades fisicoquímicas de las ceras de girasol recuperadas. --Análisis de la viabilidad del uso de las ceras de girasol recuperadas para la obtención de películas comestibles partiendo de emulsiones acuosas de pectina de bajo metoxilo y ceras de girasol. A continuación se detalla la organización del trabajo realizado. En el Capítulo 1 se hace una introducción general acerca de la producción de aceite de girasol en Argentina y la posición de este país en la exportación del mismo. Así mismo se detallan los componentes mayoritarios y minoritarios del aceite, enfocándose en las ceras de girasol y su valor agregado. A continuación se describe el proceso de extracción y refinación del aceite de girasol, con especial énfasis en la etapa de descerado o winterizado, la que genera tortas de filtración como residuo. Finalmente se resume una de las aplicaciones de las ceras de girasol, la elaboración de películas comestibles. En el Capítulo 2 se presenta la caracterización de tortas de filtración provenientes de dos industrias locales y el proceso de fraccionamiento a escala laboratorio del material lipídico, obteniéndose aceite de girasol recuperado y ceras de girasol purificadas. Además se analizan índices de calidad, color, composición en ceras y ácidos grasos del aceite para evaluar su posible reincorporación al proceso de refinación. Se caracterizan las ceras purificadas respecto a su color, comportamiento térmico y perfil de ceras y su composición en alcoholes grasos y ácidos grasos, con el fin de tener datos de interés para futuras aplicaciones en alimentos. En el Capítulo 3 se describe la elaboración y caracterización de emulsiones acuosas a base de pectina de bajo metoxilo y ceras de girasol purificadas (obtenidas en el Capítulo 2), cuyo uso específico será la producción de películas comestibles para alimentos. Se realiza el análisis de la estabilidad de las emulsiones en el tiempo, identificando fenómenos de desestabilización y evaluando su cinética, así como también se presentan los resultados del estudio de las propiedades reológicas de las emulsiones obtenidas, el tamaño de partícula presente y su distribución. También se presentan imágenes confocal para la visualización de las ceras de girasol y su dispersión en la matriz de pectina. En el Capítulo 4 se expone la elaboración y caracterización de películas comestibles obtenidas a partir de las emulsiones estudiadas en el Capítulo 3, analizando su resistencia al agua, permeabilidad al vapor de agua, propiedades mecánicas y comportamiento térmico. Además se muestran imágenes donde se observa en detalle la estructura de las mismas y la ubicación de las ceras de girasol en la matriz conformada por la pectina. Por último, en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones generales originadas del estudio experimental desarrollado en la presente tesis, las publicaciones a las que dio lugar la tesis y las propuestas futuras de trabajo.

At present, the waste generated in the food industry is an environmental problem due to its volume and its physicochemical characteristics; in many cases, its disposal and treatment is very expensive for the companies. A promising alternative is the development of innovative strategies for the recovery of the byproducts present in such wastes, allowing their revaluation and use for the generation of technologies aimed at developing new products, creating new sources of wealth that contribute greater profitability to the industrial starting process. Within this framework, the general objectives were to: a) study, at a laboratory level, the obtaining or recovery of oil industry by-products and derivatives, and b) evaluate their possible applications. The specific objectives of this thesis were: --Study of the recovery of waxes and residual oil from the filtration cake, a waste from the winterization process of sunflower oil. --Evaluation of the quantity and quality of the recovered oil, in order to determine the amount of oil that is currently lost and its potential for reuse. --To determine the composition and physicochemical properties of the recovered sunflower waxes. --Analysis of the viability of the use of recovered sunflower waxes as an edible coating developed from aqueous emulsions of low methoxy pectin and sunflower waxes. The organization of the present thesis is detailed below. In Chapter 1 a general introduction about the production of sunflower oil in Argentina and the country's position in the export of sunflower oil is presented. Also the majority and minority components of the oil are detailed, focusing on sunflower waxes and its added value. In addition, the sunflower oil extraction process and refining is described, with special emphasis on the dewaxing or winterization step, which generates as waste the filter cakes. Finally, it is summarized one of the applications of the sunflower waxes, the elaboration of edible films. Chapter 2 describes the characterization of filter cakes from two local industries and the process of lipid material fractionation at laboratory level obtaining recovered sunflower oil and purified sunflower waxes. In addition, quality indices, color, wax content and fatty acid composition of oil are analyzed in order to evaluate its possible reincorporation into the refining process. In order to have data of interest for future food applications, purified waxes are characterized taking into account color, thermal behavior, wax profile and its fatty alcohols and fatty acids composition. Chapter 3 describes the preparation and characterization of aqueous emulsions based on low methoxyl pectin and purified sunflower waxes (obtained in Chapter 2), which specific use will be the production of food edible films. The analysis of its stability over time, identifying phenomena of destabilization and evaluating its kinetics is performed Results from the study of their rheological properties, particle size distribution and confocal images are also presented. In Chapter 4, the preparation and characterization of edible films obtained from emulsions studied in Chapter 3 are exposed. The water resistance, water vapor permeability, mechanical properties and thermal behavior of the films are analyzed. In addition, images are shown where the structure of the films and the location of the sunflower waxes in the matrix formed by the pectin are observed. Finally, Chapter 5 summarizes the main conclusions and resulting publications as well as proposes some future investigation lines.