Etanolisis Del Aceite De Palma

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y EL PORCENTAJE

DEL CATALIZADOR EN LA ETANÓLISIS DEL ACEITE DE PALMA

PALM OIL ETHANOLYSIS: TEMPERATURE AND CATALYST

CONTENT INFLUENCE

Paulo César Narváez Rincón*, Francisco Sánchez Castellanos*, Jesús Alfonso Torres*

y Luisa Fernanda Ponce de León**

Recibido: 13/10/04 – Aceptado: 09/12/04

RESUMEN

En este artículo se presenta la influencia

de la temperatura y el porcentaje de catalizador

sobre la etanólisis del aceite de

palma, y los resultados se comparan con

los obtenidos para la metanólisis del mismo

aceite. Se realizaron ensayos a 60, 70

y 75 ºC, empleando como catalizador

NaOH. Los porcentajes en peso de catalizador

con respecto al aceite de palma fueron

0,20; 0,50 y 1,00. Los resultados

muestran que incrementos en la temperatura

y en el porcentaje de catalizador aumentan

el rendimiento de la reacción. En

comparación con la metanólisis, en la etanólisis

se observó disminución en el rendimiento

y en la selectividad.

Palabras clave: Etanólisis, transesterificación,

aceite de palma, metanólisis.

ABSTRACT

In this work, temperature and catalyst

percentage effects on palm oil ethanolysis

were studied, and results were compared

with methanolysis of the same oil. Test

were made at 60, 70 and 75 ºC, with

NaOH as catalyst. The catalyst weight

percentages were 0.20, 0.50 and 1.00%

respect the palm oil weight. Results show

that temperature and catalyst percentage

increments improve yield and selectivity.

Against methanolyisis, palm oil ethanolysis

show yield and selectivity reduction.

Key words: Ethanolysis, palm oil,

transesterification, methnolysis.

INTRODUCCIÓN

Los ésteres metílicos de ácidos grasos son

oleoquímicos básicos producto de la reacción

de las grasas y aceites vegetales con

metanol, en presencia de un catalizador

ácido, alcalino o una enzima. Los alcóxidos

de metales alcalinos, metóxido de sodio,

etóxido de sodio, propóxido de sodio

y butóxido de sodio, son los catalizadores

más efectivos para las reacciones de transesterificación;

sin embargo, por su bajo

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REVISTA COLOMBIANA DE QUÍMICA, VOLUMEN 33, No. 2 DE 2004

* Departamento de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia.

Correo electrónico: pcnarvazer@unal.edu.co

** Departamento de Farmacia, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia.

costo, el hidróxido de sodio e hidróxido

de potasio se utilizan industrialmente (1).

Aunque los compuestos grasos pueden

transesterificarse con diferentes alcoholes,

la reacción más estudiada ha sido la

de metanólisis, ya que el uso de los ésteres

metílicos como oleoquímicos básicos

en lugar de los ácidos grasos, gana cada

vez más importancia, como consecuencia

de las siguientes ventajas (2, 3):

– Menor consumo energético en el

proceso.

– Reducción de la inversión en los

equipos de proceso.

– Menor consumo energético en el

proceso de purificación de glicerina.

– Mayor facilidad para el transporte.

Freedman et al. (4) estudiaron el efecto

de las variables de proceso que afectan

la productividad y pureza de los ésteres

butílicos y metílicos de aceite de algodón,

girasol, maní y soya, y recomiendan las

siguientes condiciones de reacción: temperatura

60 ºC, relación molar alcoholaceite

6:11, 1% de NaOH o 0.5% de metóxido

de sodio como catalizador, materias

primas anhidras y con un contenido

de ácidos grasos libres en los compuestos

grasos inferior al 0.5%.

Teniendo en cuenta que el etanol puede

obtenerse por la fermentación de diferentes

sustratos de origen vegetal, y que

el uso como combustibles de ésteres etílicos

de compuestos grasos es una alternativa

que en un futuro puede eliminar la dependencia

de los combustibles fósiles, es

importante estudiar la reacción de etanólisis

de compuestos grasos, y el uso de ésteres

etílicos en la producción de oleoquímicos

derivados, como alcoholes grasos,

aminas grasas, éteres etílicos sulfonados,

etc., y las alteraciones en las propiedades

cuando se utilicen como aditivos en productos

terminados.

En este artículo se presenta un estudio

de la influencia de la temperatura y el porcentaje

de catalizador sobre la etanólisis

del aceite de palma, empleando hidróxido

de sodio como catalizador. Adicionalmente,

se hace una comparación entre la

metanólisis y la etanólisis con el mismo

aceite, en lo que respecta al rendimiento y

la conversión.

MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales

Se utilizó aceite de palma refinado, blanqueado

y desodorizado, grado comestible,

proveniente de la empresa Palmali

Ltda., Bogotá D. C., con una composición

tal que su peso molecular promedio

fue 846,1; etanol grado HPLC (Merck);

hidróxido de sodio, grado analítico

(Merck); estándares cromatográficos

(Sigma Chemical Company): palmitato

de etilo, oleato de etilo, 2-monopalmitato

de glicerilo, dipalmitato de glicerilo

(mezcla de isómeros), tripalmitato de glicerilo

y trioleato de glicerilo; estándar interno:

tricaprina (Fluka); agente sililante:

N-Bistrimetilsililtrifluoroacetamida

(BSTFA) (Sigma).

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REVISTA COLOMBIANA DE QUÍMICA, VOLUMEN 33, No. 2 DE 2004

1. Para el cálculo de la relación molar aceite-alcohol se utiliza peso molecular promedio del aceite, calculado a partir de su

composición expresada como porcentaje en peso de ácidos grasos o ésteres metílicos. El peso molecular promedio del

aceite de palma fue 846,1.

Condiciones de reacción

Con base en las condiciones óptimas reportadas

en estudios de la metanólisis,

etanólisis y butanólisis para diversos aceites

(4, 5, 6), los experimentos se realizaron

con una relación molar etanol a aceite

de palma de 6:1. Las temperaturas estudiadas

fueron 60, 70 y 75 °C (el punto de

ebullición normal del etanol es 77 ºC). Se

estudió la influencia del porcentaje de catalizador,

NaOH, en tres niveles: 0,20,

0,50 y 1,00% en peso con respecto al

aceite (el porcentaje de catalizador óptimo

para la metanólisis es del 1% (4), y

desde el punto de vista del proceso es deseable

reducir la cantidad de catalizador).

Para todos los ensayos la velocidad de

agitación se fijó en 400 rpm.

Equipo

Se utilizó un reactor de vidrio de fondo

redondo de 50 mL, equipado con un puerto

para toma de muestras, condensador de

reflujo y un termómetro. El reactor se

puso dentro de un baño de aceite mineral

con un controlador capaz de mantener la

temperatura en el intervalo de ±1 ºC con

respecto al punto de consigna (set point).

Para generar área de contacto entre las

dos fases reaccionantes se empleó un sistema

de agitación magnética.

Procedimiento

Se pesaron 15 g de aceite de palma y 5,2 g

de solución de hidróxido de sodio en etanol

a la concentración adecuada para cada

porcentaje de catalizador estudiado. Todas

las reacciones se realizaron en atmósfera

de argón. El aceite de palma se cargó

al reactor, y a temperatura ambiente se

dejó fluir argón durante 2 min para evacuar

el aire presente en el reactor y en el

condensador. Durante la etapa de calentamiento

y el desarrollo de la reacción se

mantuvo una leve presión positiva del argón.

Una vez que el aceite alcanzó la temperatura

de reacción, se adicionó el etanol,

y se empezó a contabilizar el tiempo

de reacción.

Análisis de las muestras

Las muestras se sililaron a temperatura

ambiente adicionando BSTFA como

agente sililante y piridina como catalizador,

de acuerdo con el procedimiento

IUPAC (7).Después de la derivatización,

las muestras se almacenaron a –17 °C.

Para los análisis se empleó en un cromatógrafo

de gases Fisons 8000 equipado

con un detector FID, inyector on column,

precolumna de sílica fundida (0,3 m x

0,53 mm) y una columna capilar Supelco

SGE HT-5 (aluminium clad, 12 m x 0,53

mm x 0,15 ìm). El programa de temperaturas

fue: estabilización por 1 min a 120

ºC, calentamiento hasta 360 ºC a una velocidad

de 10 ºC/minuto, estabilización a

360 ºC por 25 min. La temperatura del

puerto de inyección fue 60 ºC y la del detector

fue 450 ºC. Como estándar interno

se empleó tricaprina.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Etanólisis del aceite de palma

En la Figura 1 se presenta el cambio en la

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