Industrialización Del Maní

INTRODUCCIÓN

En este trabajo se hace un estudio acerca de la viabilidad para obtener aceite de maní a partir de la semilla, aplicando métodos de extracción en frío (por prensado) y por lixiviación (con solvente). Este estudio incluye, la ubicación y dimensionamiento de la planta.

MARCO TEÓRICO

En la antigüedad el ser humano descubrió el sistema para extraer el aceite de frutos y semillas oleaginosas. A fines del siglo XIX la industria de aceites y grasas vegetales obtiene mejores aceites gracias al mejoramiento por hibridación de las plantas, el perfeccionamiento de las técnicas agrícolas y de las tecnologías, para la extracción y refinación de aceites. La elección de lípidos comestibles se ha convertido en un aspecto importante para el consumidor, es por eso que aceites vegetales ricos en ácido oleico, ácidos grasos mono insaturados que tienen beneficios para la salud cardiovascular, como el aceite de semillas oleaginosas, han experimentado un aumento progresivo en la demanda, reemplazando las grasas de origen animal.

Los procesos en los que se utiliza prensa hidráulica para llevar a cabo la extracción de aceite, no son 100% eficientes. Se estima que sólo cerca de 20 al 40% del contenido total del aceite de semillas es extraído utilizando procedimientos por prensado, y un mayor porcentaje es obtenido con el proceso de extracción con solvente. Sin embargo, encontró que aplicando un acondicionamiento a las semillas el cual consiste en aplicar humedad y calor, permite obtener rendimientos hasta del 98% en la extracción de aceite por prensado. Conforme la tecnología de extracción de aceite ha avanzado, ha sido notoria la mejora en el diseño de los procesos y equipos, lo cual se ha visto reflejado en mayores índices de calidad de los productos y mayor eficiencia en la extracción. Esto ha permitido reducir las pérdidas asociadas con los altos consumos de energía y aumentando la capacidad de producción. Entre los avances que se han realizado al proceso de extracción de aceite, indica que existe la posibilidad de usar hidrólisis enzimática para eficientar los procesos, del mismo modo, estos procesos implican el tratamiento de la semilla oleaginosa con enzimas que degradan la membrana celular para extraer el aceite bajo condiciones de temperatura baja y ahorros sustanciales en los tiempos de proceso.

1. GENERALIDADES DE LA SEMILLA DE MANÍ

El cacahuate (Arachis hypogaea L) es originario de Sudamérica, probablemente de Brasil y actualmente es un producto de consumo mundial. La historia del cultivo del cacahuate data desde la época precolombina. La palabra cacahuate proviene del nahuatl por aféresis de tlacacáhuatl; de tlalli: tierra -simbólicamente bajo, humilde y cacáhuatl: cacao, debido a su comparación con este fruto. De acuerdo a los historiadores, este cultivo se explotaba en tierras cuauhnahuacences (los de Cuernavaca). Anteriormente la planta se sembraba en Haití, donde los isleños la llamaban maní.

El cacahuate pertenece a la familia de las Papilionáceas, es una planta anual herbácea, erecta, ascendente de 15-70 cm de alto con tallos ligeramente filamentosos, con ramificaciones desde la base que desarrolla raíces cuando dichas ramas tocan el suelo. Las hojas son uniformemente pinadas con 2 pares de foliolos, los foliolos son oblongos, ovados u ovo o aovados de 4-8 cm de largo, obtusos, o ligeramente puntiagudos en el ápice, con márgenes completos. Las estipulas son lineares puntiagudas, grandes, prominentes y llegan hasta la base del pecíolo.

En la Tabla 1 se muestra la clasificación taxonómica de la planta de cacahuate.

Tabla 1. Clasificación taxonómica.

Familia Leguminosae

Subfamilia Papilionoideas o papilionaceaes

Tribu Hedisareae (arachidineae)

Género Arachis

Especie Hypogaea

Las flores son ostentosas, sésiles en un principio y con tallos que nacen posteriormente en unas cuantas inflorescencias cortas, densas y axilares. El tubo del cáliz es de forma tubular. La corola es de color amarillo brillante de 0.9 a 1.4 cm de diámetro y el estandarte que es de tamaño grande frecuentemente presenta manchas moradas. Las alas son libres de la quilla, puntiaguda y de tamaño más grande. Los estambres son 9 y uno diadelfo y en algunas ocasiones 9 y uno monadelfo. Después de que las flores han sido fertilizadas, el pedicelo se desarrolla en un tallo o estaquilla de 3-10 cm de longitud que gradualmente empuja el ovario dentro del suelo.

Figura 1. Semilla de cacahuate

Tal como se muestra en la Figura 1, las vainas se encuentran enterradas 3-10 cm debajo de la superficie del suelo. Son de 1-7 cm de largo, abultadas en su interior y con una a cuatro semillas, de color café amarillento, con bordes prominentes reticulados y más o menos deprimidos entre las semillas. La testa es de color rojo claro o rojo oscuro.

El clima adecuado para el cultivo debe ser predominantemente cálido. Requiere de suelos ligeros, sin piedras, con presencia de Calcio y Materia orgánica, pH óptimo 7 y 7.5. El cultivo se desarrolla bien a temperatura de 25 a 30 ºC y es susceptible a heladas, además prospera mejor a una altitud de 0 a 1000 metros, precipitación de 400 a 600 mm y fotoperiodo de 12 a 13 h.

Hay dos variedades de cultivo: Virginia para la producción de aceite, forraje y consumo humano (alta producción), y Española que es fácil de descascarar, se emplea para tostarse o cocerse. Las variedades empiezan a florecer después de las 6 a 8 semanas después de la siembra.

La composición química promedio porcentual de la almendra de cacahuate es la tabla 2:

Tabla 2. Composición química del maní.

Contenido % en peso

Proteína 31

Hemicelulosa 6,8

Celulosa 4,76

Pectina 1,19

Almidón 3,74

Lipasas 0,51

Humedad 2

Extracto libre de Nitrógeno 5

Aceite 45

1.1. USOS DE LA SEMILLA DE MANÍ.

La industrialización de semilla de maní, se observa en varias etapas.

La primera es el tostado de la semilla con todo y cáscara, la cual es requerida por el productor final. La demanda de cacahuate está dirigida principalmente para la elaboración de botanas, no tiene una demanda elevada, los altos precios que se pagan impiden que pueda ser conseguido por la mayoría de los consumidores.

Existen otros productos que se obtienen de la industrialización del maní, tal es el caso de la mantequilla o crema de cacahuate.

1.2. ACEITE DE MANÍ.

El aceite de maní refinado es de color amarillo pálido. Su composición es alta en ácidos grasos mono insaturados y es muy estable. La composición química se muestra en la Tabla 3:

Tabla 3. Composición del aceite de maní.

PROPIEDAD COMPOSICIÓN

Color. 20 amarillo/2.0 rojo máx.

Índice de yodo 83 - 107

Ácidos grasos libres 0.1% máx.

Ácido oleico (monoinsaturado) 36.4 - 67.1

Ácido linoleico (polinsaturados) 14.0 - 43.0

Ácido linolénico (polinsaturados) 0 - 0.1

Ácido palmítico (saturado) 8.3 - 14.0

Ácido esteárico (saturado) 1.9 - 4.4

Valor del peróxido (al envasar) 2.0 máx.

Estabilidad AOM 25 + horas

Apariencia Cristalina

PROBLEMA PRIMITIVO.

Para diseñar una planta para la obtención y purificación de aceite de maní. Esta unidad deberá tener una eficiencia mayor en la etapa de extracción en frío con respecto a los procesos ya existentes.

JUSTIFICACIÓN.

El aceite de maní es un derivado cuya calidad es equiparable al aceite de olivo, por lo cual el precio que se paga esta por arriba del de otros aceites vegetales. Se considera que existe un mercado de aceite de maní, que podría ser una alternativa para los productores de esta semilla, y así vender el producto con un mayor valor agregado, e incrementar los volúmenes producción de este derivado.

OBJETIVOS

Estudio del proceso de extracción de aceite de maní optimizando la operación de prensado en frío.

 Evaluar los rendimientos en la extracción por prensado, en función del:

 Tamaño de partícula

 Grado de humectación y temperatura

 Evaluar la extracción de aceite residual en la torta por medio de:

 Solventes

 Tratamiento enzimático

 Dimensionar la planta a través de balances de masa y energía.

2. PROCESOS:

2.1. Limpieza de la materia prima

Se requiere hacer una limpieza inicial de la materia prima, ya que generalmente contiene el 2 % en peso de impurezas.

2.2. Descascarillado de la semilla

El descascarillado de la semilla se lleva a cabo para liberar la semilla tanto de la cáscara como de la cutícula que la compone.

2.3. TRITURACIÓN

En este proceso se llevará a cabo la trituración de la semilla hasta llegar al tamaño de partícula deseada, cabe notar que en esta parte del proceso no se consideran pérdidas, porque la formación de polvo es una cantidad muy pequeña, además si tomamos en cuenta que cuando el tamaño de partícula es pequeño, la extracción del aceite es mejor.

2.4. TAMIZADO.

En esta etapa del proceso el 3% en peso de la masa total entrante no tiene el tamaño de partícula adecuado para realizar la extracción.

2.5. HUMIDIFICADOR.

La semilla estudiada contiene un 2% en peso de humedad y con experimentación se dedujo que el porcentaje en peso adecuado para obtener los mejores rendimientos en el prensado en frío, es del 10% en humedad.

2.6. PRENSADO EN FRIO.

La semilla que sale del humidificador sale con

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