transesterificaciÓn de aceites de fritura...
TRANSCRIPT
TRANSESTERIFICACIÓN DE ACEITES DE FRITURA MEZCLADOS CON
ACEITES REFINADOS PARA MEJORAR EL CONTENIDO DE ÉSTER
DEL BIODIESEL
Laboratorio de Grasas y AceitesDepartamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Facultad de Química, Universidad de la RepúblicaMontevideo, Uruguay.
XV Congreso Latinoamericano y Exhibición sobre Grasas y Aceites.
Santiago de Chile, 20-23 de Agosto de 2013.
Ignacio Vieitez , Nicolás Callejas, Bruno Irigaray, Iván Jachmanián y María A. Grompone,
Uso de aceites de fritura de descarte para la elaboración de Biodiesel
materia prima económica
actualmente constituye un residuo
se trata de un material no apto para consumo humano
la utilización de aceites usados implica una buena gestión y
uso de residuos.
Ventajas:
Durante el proceso de fritura el aceite está sometido a condiciones que producen varios procesos de deterioro siendo los más importantes:
hidróliticos (debido al contacto a alta temperatura con la
humedad de los alimentos),
oxidativos (por exposición al oxígeno del aire y a alta
temperatura) y
térmicos
Como resultado de estos procesos se generan numerosos compuestos que se incorporan al aceite y cuya concentración se incrementa gradualmente con el tiempo.
Desventajas:Alteración Variable Compuestos
Oxidativa aire monómeros, dímeros y polímeros oxidados , compuestos volátiles
Térmica temperatura dímeros y polímeros , monómeros cíclicos , compuestos oxidados, isómeros trans
Hidrolítica humedad ácidos grasos libres, diglicéridos y monoglicéridos
DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS POLARES (Método Oficial 2.507 IU PAC)Legislación: Máximo 25%
Diferencias de peso molecular entre los compuestos de alteración
DETERMINACIÓN DE POLÍMEROS (Método Oficial 2.508 IUPAC)Cromatografía de Exclusión Molecular de Alta Eficacia (HPSEC)Legislación: Máximo 10%
Nuevos compuestos formados durante el proceso de fr itura:
Los compuestos formados tienen mayor polaridad que los triglicéridos
(Triglicéridos poliméricos, Triglicéridos diméricos Triglicéridos oxidadosDiglicéridos, Ácidos grasos)
ANTECEDENTES
Caracterización de los aceites de fritura de descarte obtenidos en Uruguay.
Estudio de la eficiencia del proceso convencional de transesterificación (catálisis química) en los aceites de fritura de descarte.
Materiales
24 muestras de aceites de fritura de descarte
(ADF) obtenidas en restaurantes, bares,
supermercados, panaderías y locales de comidas
rápidas al momento de su descarte.
A cada muestra se le asignó una letra como
código.
Origen: aceite de arroz (RBO), aceite de girasol
(SFO) y aceite de girasol de alto oleico (HO-SFO).
0
1
2
3
4
5
6
7
8
K I G N M A Q L S B F T R Ñ V H U J O W P E D C
% ACIDEZ
Porcentaje de ácidos grasos libres en los ADF
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
L U N C K H A S I Q D P T G E R J M F Ñ V O B W
COMPUESTOS POLARES
Porcentaje de compuestos polares en los ADF
66% deberían haber sido descartadas
Porcentaje de polímeros en los ADF
0
2
4
6
8
10
12
14
16
U C N L P D H K A E S T I Q J R G B O V F M Ñ W
POLIMEROS
% Acidez % de Polares % Polímeros
Menos 2% 2 Menos 25% A Menos de 5% I
de 2 a 5% 3 Más de 25% B De 5 a 10% II
Más de 5%4 Más de 10% III
Clasificación de los ADF
A los aceites refinados se les asignó el código 1 para cada parámetro
Transesterificación
El proceso de Transesterificación fue realizado con:• ADF previamente acondicionados (filtrados, secados, centrifugados),
• Reacción en batch,
• relación molar metanol/aceite: 6:1,
• catalizador: 1.5% de KOH,
• temperatura: 65ºC,
• tiempo de reacción: 90 min.
Resultados
Determinación del Contenido de éster(por GC con estándar interno)
Muestra (origen) Categoría Contenido de éster (%)SFO, RBO, HO-SFO Refinados 97.6K (SFO) 2AI 91,4
I (RBO) 2AI 89.0
N (RBO) 2AI 92,3
A (HO-SFO) 2AI 95,7L (RBO) 2AI 91,6
G (SFO) 2BII 86,8
M (RBO) 2BII 84.0
Q (SFO) 2BII 83,9
E (RBO) 3BI 81,4
Ñ (RBO) 3BII 81,5
Observaciones
� A diferencia del Contenido de éster obtenido con los aceites refinados, con los ADF el Contenido de éster fue inferior a 96.5%.
� A mayor grado de deterioro de los ADF, menor Contenido de éster.
Modificaciones al proceso convencional:
- 2 pasos catálisis básica
- Catálisis ácida + catálisis básica
ALTERNATIVAS PARA LA CONVERSIÓN A BIODIESEL
2 pasos transesterificación (catálisis básica)
95,7
92,391,6 91,4
89,0
86,8
84,0
87,9
81,4
96,5
94,293,9
92,7
91,8
88,8
84,7
89,3
82,5
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
A N L K I G M H E
Con
teni
do d
e és
ter
(%)
Reacción en 1 etapa Reacción en 2 etapas
2 pasos transesterificación (catálisis acida + básica)
91,6
84,0
87,9
81,4
94,5
85,1
91,2
84,9
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
L M H E
Co
nten
ido
de é
ster
(%
)
Catalisis Basica (1 etapa) Catalisis Acida + Basica
OBJETIVO
Estudiar la eficiencia del proceso convencional de transesterificación química de mezclas, en diferentes proporciones, de aceites de fritura de descarte (ADF) con aceites refinados y su efecto sobre el Contenido de Ester del producto.
Los aceites de fritura de descarte N e I (ambos de arroz), se adicionaron en diferentesproporciones a un aceite de arroz refinado paradeterminar su incidencia.
Mezclas Aceite refinado/ADF
4.924.10.7ADF-N
Acidez (%) Polares (%) Polímeros (%)
ADF-I 1.3 16.7 0.9
MEZCLAS
RBO ADF
99 1
95 5
90 10
80 2085.0
87.5
90.0
92.5
95.0
97.5
100.0
100% RBO 100% ADF
Mezclas RBO-ADF-I
Con
teni
do d
e E
ster
(%
)
Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-I
RBO/ADF-I
97.9%
89.0%
85.0
87.5
90.0
92.5
95.0
97.5
100.0
100% RBO RBO/ADF 99/1 RBO/ADF 95/5 RBO/ADF 90/10 100% A DF
Mezclas RBO-ADF-I
Con
teni
do d
e E
ster
(%
)
Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-I
RBO/ADF-I
85.0
87.5
90.0
92.5
95.0
97.5
100.0
100% RBO RBO/ADF 99/1 RBO/ADF 95/5 RBO/ADF 90/10 RBO/AD F 80/20 100% ADF
Mezclas RBO-ADF-I
Con
teni
do d
e E
ster
(%
)
Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-I
RBO/ADF-I
4.924.10.7ADF-N
Acidez (%) Polares (%) Polímeros (%)
ADF-I 1.3 16.7 0.9
MEZCLAS
RBO ADF
99 1
95 5
90 10
80 20
85.0
87.5
90.0
92.5
95.0
97.5
100.0
100% RBO RBO/ADF 99/1 RBO/ADF 95/5 RBO/ADF 90/10 RBO/AD F 80/20
Mezclas RBO-ADF-N
Con
teni
do d
e E
ster
(%
)
Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-N
RBO/ADF-N
Observaciones
� La Acidez, y el contenido de compuestos polares y polímeros son determinantes en la eficiencia de la transesterificación.
� La adición de hasta un 10% de ADF a un aceite refinado permitiría superar el 96.5% de conversión requerido en las normativas.
Aceites de fritura de descarte A (de girasol), Con bajo porcentaje de acidez y polares.
Mezclas Aceite refinado/ADF
85,0
87,5
90,0
92,5
95,0
97,5
100,0
100% SFO SFO/WFO 90/10 SFO/WFO 80/20 SFO/WFO 70/30
Mezclas RBO-ADF-A
Con
teni
do d
e E
ster
(%
)
Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-A
RBO/ADF-A
Observaciones
� La incorporación de ADF a aceites refinados es una alternativa válida para su conversión a biodiesel.
� Los parámetros de calidad del ADF al momento de descarte (acidez y compuestos polares) determinaran el máximo porcentaje admisible para estos en dicha mezcla.
Aceites de fritura de descarte M (de arroz), Con alto porcentaje de acidez y polares 1.3% acidez y 33% polares.
Mezclas Aceite refinado/ADF
80.0
82.5
85.0
87.5
90.0
92.5
95.0
97.5
100.0
100% RBO RBO/ADF 90/10 RBO/ADF 80/20 100% ADF
Mezclas RBO-ADF-M
Con
teni
do d
e E
ster
(%
)
Contenido de éster en las mezclas RBO/ADF-M
RBO/ADF-M
Conclusiones
Tanto los compuestos polares como la acidez son los principales parámetros determinantes de la eficiencia de la transesterificación por catálisis química de los ADF.
Método convencional: el mayor contenido de éster obtenido a partir de un ADF fue de 95.7%.
Conclusiones
Adición hasta un 30% de ADF a un aceite refinado permitiría superar el 96.5% de conversión si el ADF tiene baja acidez y bajo contenido de compuestos polares.
Si el ADF presenta un contenido de compuestos polares próximo al 25% o una acidez entre 1-2%, la adición hasta un 10%a un aceite refinado permitiría superar el 96.5% de conversión.
Conclusiones
Estos resultados demuestran que el mezclado en proporciones adecuadas permite una dilución de los productos de descomposición provenientes de los ADF, de manera de que el biodiesel alcance el mínimo contenido de éster exigido por las normativas.
E-mail: [email protected]
MUCHAS GRACIAS