EXTRACCION DEL ACEITE DE PALMA

Información de Costa Rica

PRINCIPIOS PARA LA FUNDACION DE UNA PLANTA EXTRACTORA

Los aspectos fundamentales que deben evaluarse antes de construir la extractora son los siguientes:

1. Tipo de suelo (capaz de soportar el peso de las estructuras)

2. Fuente de agua cercana

3. Disponibilidad de mano de obra

4. Ubicación estratégica que contemple vías de comunicación, áreas de producción y desecho de efluentes.

5. Capacidad final requerida basada en el área que se plantará, rendimientos esperados por edades, variedades de fruta y condiciones climatológicas para la producción.

6. Ganancias esperadas o recuperación de capital antes de que las plantaciones inicien su total producción.

COMPONENTES PRIMORDIALES DEL PROCESO DE EXTRACCION DE ACEITE

A. RECEPCION DE FRUTA

Es esencial que la fruta que ingresa a la extractora sea pesada para efectos de evaluar ciertos factores como eficiencia de extracción, pagos, producción por lotes, etc. Las condiciones de recepción y la calidad de la fruta está influenciada por factores como: tipo de transporte del campo (camiones, tractores con carretas o plataformas con canastas esterilizadores), uso de rampas o grúas levanta cargas.

Todo producto comercializable exige calidad, sobre todo si es de consumo humano. En el caso del aceite de palma esto no se puede ignorar por lo que deben considerarse ciertas normas que garanticen dicha calidad.

Las siguientes normas rigen la entrega de fruta por parte del vendedor en la fábrica:

La fruta fresca suelta o coyoles vendrán separados de la fruta en racimo, pasando de inmediato a la báscula donde la compradora hará el pesaje respectivo que será aceptado por ambas partes.

1. La fruta debe ser fresca y cortada con un máximo de 24 horas de anticipación cuyo contenido de Acidos Grasos Libres (AGL) no sea mayor de 3%. La tolerancia de fruta verde no debe ser mayor de un 2.5% del total de cada entrega. La extractora determinará, a través de su supervisor de control de calidad, los estándares de fruta madura y verde apegándose a las condiciones y edad de las plantas que el vendedor tenga en producción en el área cosechada.

2. Se considerará como "fruta madura" aquellos racimos que hayan desprendido en forma natural un mínimo de tres coyoles (frutos).

3. "Fruta verde" aquellos racimos donde no se hayan desprendido en forma natural un mínimo de tres coyoles (frutos sueltos). Esta norma puede modificarse mediante un acuerdo entre comprador y vendedor de la fruta anticipadamente.

4. Los pinzotes ( Pedunculos) de los racimos deben ser cortados de manera tal que su longitud no exceda los 2 cm.

5. La fruta debe ser entregada en la extractora limpia, sin golpes o maltrato, sin enfermedades o plagas, sin materiales químicos o sustancias de ninguna especie y sin ningún otros cuerpo extraño contaminante.

6. La fruta entregada no debe contener más de un 5% de fruta "pasada de grado", considerándose como tal la que así definan los técnicos de la compradora o cuando su contenido de acidez sea superior al 3%.

7. Para determinar dicho 5% se hará un muestreo de aproximadamente el cinco por ciento de la fruta entregada.

8. En cada entrega junto con los racimos, el vendedor entregará la fruta suelta o coyoles libres de materias extrañas que se pesarán por aparte y cuyo peso no podrá ser menor del 8% ni mayor del 17% del peso total de los racimos de fruta fresca entregados.

Toda fruta que no reúna los estándares de calidad mencionados debe ser rechazada por la extractora o bien pagar el precio que se determine en razón del perjuicio que enfrente la compradora.

Los siguientes parámetros son aplicables acorde a los criterios técnicos de la compradora:

Parámetros Nivel de Aceptación en la Entrega

Racimos verdes No mayor de 2.5%  de los racimos

Racimos sobre maduros No mayor de 5.0% de los racimos

Racimos con barro No mayor de 5.0% de los racimos

Racimos golpeados No mayor de 5.0% de los racimos

Racimos con pinzote largo No mayor de 2.5% de los racimos

 

Normas de control de calidad en fruta suelta inspeccionada a la hora de la entrega en la planta extractora:

Parámetros Nivel de Aceptación en la Entrega

Materia extraña No mayor de 1.0%

Frutos podridos No mayor de 2.0%

Frutos golpeados No mayor de 3.0%

 

EVALUACION

La fruta en racimos o suelta que cumpla todos los parámetros de inspección indicados se considera "fruta de primera clase". La que no cumpla con uno o dos de los parámetros se considera "fruta de segunda clase". Fruta que no cumpla con tres de estas normas de calidad se considera "fruta de rechazo".

B. ESTERILIZACION

Generalidades

Cuando los racimos cortados de una palma aceitera se almacenan por varios días, muchos de los frutos se desprenden (probablemente debido a la acción de enzimas especificas).

Si estos frutos se trituran con un mortero y se prensan en frío, se obtiene aceite con un alto contenido de AGL. Esto ocurre debido a que la separación de enzimas grasas del pericarpio permanece activa e hidroliza mucho aceite cuando la fruta se prensa en el mortero. La producción de aceite, obtenido en el prensado es además muy pequeña.

Es posible evitar grandemente el aumento de AGL durante el proceso de extracción, si primero se calienta suavemente la fruta sobre fuego o en agua caliente a una temperatura no mayor de 60oC. Tal tratamiento es suficiente para inactivar las enzimas lipolíticas, separadoras de grasa, sin aumentar mucho la producción de aceite en la reducción o prensado.

Para obtener una alta producción de aceite de la fruta suelta, ésta debe "cocerse" antes de ser digerida y prensada, en agua caliente a presión atmosférica o en vapor a mayor presión que la atmosférica. La ventaja en este último caso reside en que la temperatura que adquiere la fruta es mayor que la del vapor a presión atmosférica y consecuentemente el proceso toma menos tiempo.

La vasija de presión usada para cocinar fruta de palma se conoce como esterilizador y el proceso se conoce como esterilización.

En una extractora de gran capacidad, es normal procesar racimos de fruta fresca en vez de solo frutos sueltos. Esto se hace para reducir el deterioro de la fruta que ocurre antes que las lipasas (enzimas lipolíticas), sean inactivadas minimizando el contenido de AGL. También contribuye a que el proceso de desfrute sea totalmente mecanizado.

OBJETIVOS DE LA ESTERILIZACION

1. Inactiva las enzimas lipolíticas evitando el aumento de AGL

2. Facilita el desfrute de los racimos al hidrolizar los puntos de unión entre frutos y racimo. El calor seco no funciona muy bien en este sentido pero el calor húmedo es muy efectivo.

3. Durante la esterilización el calor penetra el mesocarpio a una temperatura lo suficientemente alta por cierto tiempo, induciendo cambios físico-químicos, preparando el pericarpio de la fruta para los procesos subsecuentes. Durante este proceso de cocción, los coloides del pericarpio y el tallo son modificados de tal manera que cuando la fruta se prensa, se consigue un buen aceite de los sólidos de la fruta. Esto aplica a sólidos tanto de fibra de prensa como de aceite crudo que son de-aceitados en la sección de clarificación.

La naturaleza exacta de los cambios que ocurren durante la cocción se conoce. Hay ciertamente una pérdida de agua del pericarpio, algunas proteínas se coagulan y alguna materia mucilaginosa se hidrolisa o coagula. Esto facilita el rompimiento de células de aceite durante la digestión y reduce la cantidad de sustancias emulsivas presentes en la sección de procesamiento posterior.

4. Minimiza el rompimiento de las nueces y el quebrado de los coquitos durante el prensado. En una adecuada esterilización la penetración de calor es suficiente para causar que muchos de los coquitos sean despegables de la cáscara. El proceso de desprendimiento de coquitos se continúa en los silos de nueces y se debe completar antes que las nueces sean quebradas, para evitar pérdidas de nueces con el "coquito" adherido.

 

Un buen calentamiento de los frutos permite que la cáscara de la nuez pueda ser lo suficientemente elástica para no quebrarse durante el prensado de fruta, donde las nueces pueden ser expuestas a considerable presión mecánica. Para minimizar el rompimiento de nueces durante el prensado, la fruta digerida se debe prensar a una alta temperatura (cerca de 100oC). Esto, sin embargo, no es suficiente si previamente no se ha producido una penetración de calor adecuada durante la esterilización.

Por lo anterior no se debe tomar el buen desfrute como indicativo de una adecuada esterilización de los racimos. La esterilización debe prolongarse para permitir que el calor penetre a toda la fruta por tiempo suficiente para acusar los cambios antes descritos.

Una esterilización inadecuada afecta adversamente todo el proceso subsecuente.

Esterilizadores Horizontales

Los esterilizadores horizontales se usan en extractoras modernas. Los mismos están provistos de dos rieles internos sobre los cuales se mueven unas plataformas con ruedas, que llevan sobre sí canastas metálicas perforadas que tienen capacidad para contener entre 1.5 y 2.5 toneladas métricas de racimos de fruta.

La longitud del esterilizador depende de la tasa de producción requerida. Es mejor instalar dos o más esterilizadores que uno sólo con la capacidad total requerida, esto facilita la operación e incluso protege cuando se tiene que sacar algunos de servicio. Existe esterilizadores con capacidad desde con cinco canastas de 1.5 toneladas cada una, hasta con ocho canastas de 2.5 toneladas operando satisfactoriamente.

Este tipo de esterilizadores pueden tener una sola puerta de bisagra en una punta o con una puertas en cada extremo. El segundo arreglo se prefiere en extractoras de gran capacidad pues simplifica el movimiento de canastas, permitiendo a éstas entrar al esterilizador por una puerta y salir por la otra.

Los arreglos de tubería y válvulas para esterilizadores horizontales son relativamente simples; habiendo solamente una entrada del vapor, una válvula de salida de vapor, una válvula de condensado y una válvula auxiliar o de desvío. Las primeras 3 válvulas algunas veces se operan con aire, lo que es particularmente útil en extractoras grandes donde hay varios esterilizadores largos, ya que al agrupar los controles neumáticos sólo se requiere un operador para controlar el proceso.

Suministro de Vapor en los Esterilizadores

La presión máxima del esterilizador es usualmente alrededor de 40 p.s.i. (3 Kg cm2) y las fuentes de vapor pueden ser:

1. Directamente de la vía de la alta presión de la caldera mediante una válvula reductora. (Preferiblemente con un acumulador de valor instalado para evitar que la presión de la caldera caiga durante la parte inicial del ciclo de esterilización, cuando hay mucha demanda de vapor).

2. Del escape del alternador de vapor, siempre que este diseñado para operar a una presión de escape lo suficientemente alta.

El vapor usualmente entra al esterilizador a través de un sólo tubo en lo alto del recipiente. Se coloca un plato distribuidor a lo largo de esterilizador con el propósito de evitar que el vapor cocine demasiado los racimos que se encuentren justamente bajo el tubo de entrada. De esta forma, la alta velocidad de las gotas de condensado, causa una erosión local. También distribuye el vapor logrando que las condiciones a lo largo del esterilizador sean más o menos homogéneas, ayudando a eliminar el aire.

Escape del Vapor

Aunque algún vapor sale con el condensado, la mayoría pasa a la atmósfera a través de la válvula de vapor del esterilizador. Este vapor sale directamente a la atmósfera a través de un silenciador (con conducto) o pasa hacia abajo a través de un conducto unido al tubo de condensado, más allá de la válvula de condensado, saliendo a un punto lejos de la fábrica.

Eliminación del Condensado

En el fondo del esterilizador horizontal existen varios puntos de salida del condensado, todos conectados por tubos cortos a un tubo principal donde se encuentra la válvula de condensado. Alrededor de esta válvula tiene un tubo de desvío con diámetro relativamente pequeño y en el se encuentran una o dos válvulas en serie.

Durante la esterilización, las válvulas del tubo de desvío se mantienen abiertas para drenar cualquier condensado que se forme. A la vez se origina una pequeña corriente de vapor (mezcla de vapor y aire). Lo anterior es muy importante porque ya que si se desea obtener una esterilización satisfactoria, es necesario eliminar completamente el aire del esterilizador.

Si se permite que el condensado se acumule en el fondo del esterilizador, se imposibilita el escape de vapor y aire. Además la presencia de un condensado origina una expansión en el fondo del esterilizador menor a la del resto del mismo, esta desigualdad en algunos casos causa daños mecánicos en el esterilizador, al forzar las articulaciones. Luego se describe un artefacto simple que ayuda a detectar la firme acumulación del condensado.

Las dos válvulas en serie que se colocan en el tubo de desvío, permiten que una válvula se fije y esté parcialmente abierta, mientras la otra puede estar completamente cerrada o completamente abierta. Luego se discutirá la manera en que la primera válvula se fija.

CONDICIONES DE OPERACION PARA UNA ESTERILIZACION SATISFACTORIA.

Como se mencionó antes, debe permitirse que los racimos permanezcan en calentamiento suficiente tiempo hasta cocinarse. Bajo una esterilización satisfactoria la temperatura alcanzada en el centro del raquis es al menos de 100oC, dependiendo del peso de los racimos individuales. En condiciones normales de operación para la cocción se requiere de 25 a 30 minutos con racimos pequeños (3 a 6 kg) y cerca de 50 minutos con racimos más grandes de (17 ó más kg).

Otro factor que incide sobre la duración en la esterilización es la presión dentro del recipiente durante el período de cocción. La temperatura del vapor está relacionada con su presión; aproximadamente cada 10oC el aumento en temperatura reduce el tiempo de cocción por el factor de 2.

Los siguientes datos se aplican a vapor no mezclado con aire:

Presión Absoluta

(Kg/cm2)

Presión del Indicador (Kg/cm2)

Temperatura (OC)

1.0

0.0

100.0

2.0

1.0

119.6

2.5

1.5

126.8

3.0

2.0

132.9

4.0

3.0

142.9

4.5

3.5

147.2

Si permanece aire dentro del esterilizador, la mezcla de vapor y aire tiene una temperatura más baja que la del vapor sólo a la presión imperante, así el tiempo necesario para la cocción será mayor.

 

Por ejemplo, si la mezcla de 3 partes de vapor y 1 parte de aire ejercieran una presión absoluta de 4 Kg/cm2 dentro de un esterilizador, la presión parcial del vapor sería:

3 x 4 = 3 Kg/cm2

3 + 1

Nota: según la tabla anterior la temperatura es entonces de 132.9oC y no de 142.9oC como sería originalmente a esa presión.

Aunque el tiempo de esterilización puede reducirse al aumentar la presión de operación arriba del indicador 3 Kg/cm2, normalmente no se hace, ya que afecta adversamente la capacidad de blanquear el aceite. La eliminación casi total del aire del esterilizador no sólo da una temperatura más alta a una presión dada sino que además mejora la conductividad termal, ya que el aire es un conductor de temperatura muy pobre. Esto también ayuda a que el calor del vapor pase a los racimos más rápidamente y de esta manera reduce el tiempo necesario para la esterilización. Sin embargo, durante un ciclo largo de esterilización, debe eliminarse el aire completamente para evitar la oxidación del aceite y perder la posibilidad de blanquearlo.

Eliminación del Aire en los Esterilizadores

En un esterilizador horizontal queda un considerable volumen de aire después de haber sido cargado y cerrado su puerta. Esta condición puede minimizarse usando el esterilizador con el máximo número de canastas que le quepan y que las mismas estén llenas al máximo de su capacidad. Una báscula cerca de la rampa de racimos puede ser muy útil en este respecto.

El aire es considerablemente más denso que el vapor, lo que se demuestra en un esterilizador vacío, admitiendo vapor lentamente en la parte superior del recipiente y dejando la puerta abierta. El vapor ocupará la parte alta del esterilizador y el espacio entre el vapor y el aire permanecerá distinguible. Este espacio lentamente se moverá hacia abajo a medida que el aire es desalojado. Esto ocurre porque la densidad del vapor a 1000oC es 0.598 Kg. por centímetro cúbico, mientras que el aire saturado con vapor de agua a 50oC puede llegar a 1.043 Kg. por metro cúbico.

Este principio de desplazamiento descendente es usado durante la fase inicial de la esterilización (período de emisión). Durante este período el vapor es admitido a través de la válvula de entrada de vapor, teniendo la válvula de escape de vapor cerrada y la válvula de condensado abierta (y válvula de desvío). La mayoría del vapor se condensa en racimos fríos y canastas, etc. durante los primeros minutos, pero un poco

 

pasa a través del tubo de condensado junto con el condensado. Habrá un poco de aire forzado hacia afuera, pero la mayoría del aire a desplazarse lo hará al mezclarse con el vapor que se escapa.

Esto se debe a que en un esterilizador la turbulencia evita una clara estratificación de aire y vapor. En muchas instalaciones la mezcla de aire y vapor se hace más fácilmente por el hecho de que la admisión de vapor durante el período de entrada no puede hacerse despacio, debido al uso de válvulas operadas por aire.

Es difícil recomendar una duración precisa del período de emisión. Esto depende del tamaño del esterilizador y de si el vapor puede ser admitido lentamente o no. Si puede ser admitido lentamente, la eliminación de aire durante el período de emisión probablemente sea más completa, con un desperdicio menor de vapor, aunque el tiempo necesario sea mayor. Quizá sea posible distinguir entre el escape de aire sólo y de la mezcla de aire y vapor permitiendo que una pequeña proporción de este gas pase a la atmósfera por medio de un tubo de muestra vertical de cobre (con la punta libre doblada hacia abajo) con válvula, instalado en el tubo de desvío del condensado. Un termómetro en el gas fluyente daría una indicación de lo que esta pasando. Sí es aire sólo, por la baja temperatura, si es una mezcla de aire y vapor con temperatura más alta, o sólo vapor (100oC). Es improbable que el período de emisión se pueda continuar hasta que esté escapando sólo vapor puro, pues tomaría mucho tiempo desperdiciándose mucho vapor, aunque si las consideraciones anteriores no fueran tan importantes sería una forma ideal para dar inicio a la esterilización.

En la práctica, es deseable un período de emisión de por lo menos dos minutos y si el vapor se puede gastar, una extensión del tiempo no es tan inútil como pareciera si sirve para eliminar cuanto aire se pueda en una etapa temprana, el calentamiento subsecuente de la fruta será más rápido y así se ahorrará tiempo.

Al final del período de emisión la válvula del condensado se cierra, dejando la válvula de desvío abierta. Entonces la presión en el esterilizador comienza a aumentar. Se debe mencionar que en algunas extractoras se acostumbra emitir el vapor con la válvula de escape de vapor abierta, esto es ilógico si se cuenta con un desplazamiento descendente del aire para su eliminación. Por otro lado, en una extractora con válvulas operadas por aire hay tanta turbulencia causada por la alta velocidad del vapor entrante que probablemente un poco de aire sea eliminado a través de la válvula extractora de vapor. En adición, durante el primer minuto es probable que la corriente pesada del condensado restrinja la eliminación del aire a través del tubo de condensado. El peligro está en que cuando la cantidad de vapor que está escapando a través de la válvula de escape de vapor aumenta, hay una tendencia a finalizar el período de emisión mientras que tal vez lo que debería hacerse es cerrar la válvula de escape de vapor y continuar la emisión durante algún tiempo más a través de la válvula de condensado.

Mientras la presión dentro del esterilizador esté aumentando, el condensado estará saliendo por medio del tubo de desvío alrededor de la válvula de condensado. La válvula de desvío estará parcialmente abierta y mediante una prueba su fijación habrá sido ajustada para permitir que todo el condensado junto con una pequeña cantidad de vapor mezclado con aire escape a lo largo de este período.

La válvula de desvío no debe estar muy abierta como para que se pierda una cantidad excesiva de vapor, pero debe aceptarse que se pierda cierta cantidad, ya que así el aire que sale de los racimos en cocción es eliminado.

Cuando la válvula de desvío se coloca de tal manera que se alcance una presión constante durante el período de cocción, el vapor que pasa a través del desvío está prácticamente libre de aire, la cocción procede eficientemente y aún quizá es posible cerrar la válvula de desvío también en esta etapa.

Una forma en que se puede examinar el vapor que pasa a través del desvío, es mostreándolo mediante un pequeño tubo vertical con una válvula. Este tubo tiene la punta abierta doblada en curva para descargar hacia abajo. Este aditamento simple y útil permite cerciorarse que el tubo de desvío no esté bloqueado o que el nivel del condensado no sea tan alto como para que ningún vapor pueda escapar; por esta razón es aconsejable dejar la válvula en este "tubo de examen" abierta mientras procede la esterilización. Durante el inicio del período de emisión cuando el aire está saliendo, es posible determinar si está saliendo puro, observando el tubo indicador. No se formará gota alguna de condensado y el gas saliente estará sólo ligeramente tibio. Después de un tiempo, sin embargo, cuando el vapor se mezcla con el aire es imposible juzgar la proporción del vapor mediante mera observación, pero se puede determinar fácilmente con uno de los dos métodos siguientes:

El primer método es más adecuado para trabajo experimental. Es este caso, el tubo de muestreo, después de disponerse hacia abajo, se voltea hacia arriba con su punta sumergida en una tina con agua. Un recipiente de vidrio lleno de agua con la boca abierta hacia abajo se coloca en la tina inmediatamente arriba de la punta abierta del tubo. Cuando la válvula en el tubo de muestras se abre cautelosamente, el vapor emerge y se condensa mientras que el aire mezclado con este vapor sube en forma de burbujas y acumula en el recipiente de vidrio.

De esta forma se obtiene una idea útil y cualitativa de la cantidad de aire en la mezcla vapor/aire en cualquier momento. Con este propósito, la prueba o muestra se puede realizar a intervalos durante la esterilización. También es posible medir la proporción de vapor cualitativamente, si se requiere, pesando la cantidad de condensado formado en un tiempo dado y midiendo el volumen de aire colectado durante este período.

 

El segundo método es apropiado para uso de rutina en una extractora. El principio es comparar la temperatura de la mezcla vapor/aire con la del vapor puro a la misma presión. A mayor proporción de aire en la mezcla, mayor es la diferencia en temperatura.

Para este propósito todo lo que se requiere es colocar un termómetro en el tubo de desvío antes de la válvula de manera que pueda medir la temperatura de la mezcla de vapor/aire y un indicador de presión instalado en la misma posición. Con los datos obtenidos y mediante el uso de tablas de vapor se puede determinar la temperatura del vapor saturado a la presión indicada y compararse con la temperatura medida de la mezcla de vapor/aire. Usualmente, para evitar referirse constantemente a tablas de vapor, el indicador de presión es provisto con una escala adicional marcada en grados de manera que la temperatura del vapor condensado correspondiente a cualquier presión se pueda leer y comparar inmediatamente con la lectura del termómetro.

Usando este aparato para seguir el progreso de la eliminación de aire, se puede determinar si la colocación de la válvula de desvío es adecuada. Una vez hecho esto, la válvula se cierra y se deja así. Si se juzga que el vapor que pasa no contiene más aire, en vez de cerrarla se cierra completamente la otra válvula que está en el tubo de desvío. Usando dos válvulas en serie de esta manera habrá que abrir completamente y fijar la regulación requerida para la corriente de vapor en la primera válvula.

Esterilización de un Sólo Pico

Hasta ahora se ha descrito la emisión preliminar y el aumento de presión dentro del esterilizador. Aunque el aire se elimina continuamente durante estos pasos, no es completamente satisfactorio cerrar el desvío cuando la presión de vapor alcanza el máximo normal de 40 p.s.i. en el indicador y el período de "tenencia" o "cocción" se inicie. Esto es porque sólo durante este período la temperatura dentro de los racimos comienza a subir considerablemente y al suceder se libera más aire continuando la corriente de vapor.

Si el aumento de presión se hace lentamente usando un plato de orificio que reduce la corriente cuando la válvula de entrada de vapor, operada con aire se abre. Si el vapor es suministrado lentamente desde el escape de la turbina, es necesario seguir "sangrando" durante el período de "tenencia" pues este proceso se reducirá algo, ya que los racimos se habrán calentado más para cuando el aumento de presión se haya terminado y por lo tanto se librará menos.

 

En la práctica, cuando se están usando varios esterilizadores, es imposible continuar admitiendo vapor después del comienzo del período de tenencia ya que éste se requiere para otro esterilizador. En tal caso, la presión cae gradualmente durante el período de tenencia debido a la condensación y ésta reducción será considerable si la válvula de desvío se deja abierta, por lo que es necesario cerrarla.

Esta puede ser una de la limitaciones principales de la esterilización de un solo pico, es decir, el hecho de que aire sea liberado de los racimos durante el período de tenencia y no pueda eliminarse de la vasija, disminuyendo la eficiencia de cocción. El tiempo desde el inicio de la emisión hasta el final de escape después de la tenencia, es cerca de 60 minutos, aquí debe extenderse hasta 90 minutos para lograr el mismo resultado. A parte del largo tiempo requerido hay que considerar la posibilidad de que aumente la oxidación del aire.

En algunas instalaciones se ha incorporado un suministro auxiliar de vapor que permite al esterilizador lograr su ciclo durante el período de tenencia, cuando el suministro principal de vapor no es ya disponible. Esto permite que continúe "la sangría" a través de la válvula de desvío y debido a la mejor de-aeración obtenida, se reduce el tiempo bajo vapor. La esterilización de un solo pico es el sistema más simple de operar, el que requiere menos vapor y debido a que el tiempo que toma en alcanzar el inicio del período de tenencia, es necesariamente menos que en la esterilización de picos múltiples, tiene un ciclo más corto y consecuentemente una mayor tasa de producción que en una esterilización de picos múltiples. Existe la duda, sin embargo, de si los resultados obtenidos bajo estas circunstancias son tan buenos como en la esterilización triple, particularmente si no se dispone de un abastecimiento auxiliar de vapor.

El efecto del método de operación sobre la tasa de producción se tratará en un párrafo posterior, observando que bajo ciertas condiciones el ciclo de un solo pico tiene una ventaja apreciable.

Esterilización de Picos Múltiples

Dentro de esta modalidad la forma más usual es de tres picos. El procedimiento es exactamente igual a la esterilización de un solo pico hasta que la presión dentro de vasija alcanza cerca de 30 p.s.i. Entonces se cierra la válvula de entrada del vapor y se abren la válvula del condensado y la válvula de escape de vapor haciendo que la presión interna baje a presión atmosférica.

La válvula extractora está cerrada y la válvula de entrada de vapor abierta. Después de aproximadamente 2 minutos de salida del aire, la válvula de condensado se cierra y se permite que la presión suba a 35 libras por pulgada cuadrada.

La válvula de entrada de vapor se cierra de nuevo y las válvulas de condensado y de escape se abren para permitir que la presión baje de nuevo a presión atmosférica.

Una vez más la válvula de extracción se cierra y la válvula de entrada de vapor se abre. Después de 2 minutos de salida, la válvula del condensado se cierra y se deja que la presión suba hasta 40 lbs./pulg.2. En este momento la válvula de entrada del vapor se cierra y se cocinan los racimos por aproximadamente 30 minutos (este es el período de tenencia). Puede considerarse esencial cerrar la válvula de desvío durante este período. Durante este tiempo se puede esperar que la presión baje varias libras como resultado de condensación y esto se puede contrarrestar admitiendo ocasionalmente vapor durante el período de tenencia por unos cuantos minutos a la vez, cuando el vapor no sea de hecho requerido para el próximo esterilizador (vg. durante los dos escapes preliminares de este esterilizador).

Al final del período de tenencia las válvulas de condensado y escape se abren y al bajar la presión hasta igualarse a la atmosférica, las puertas se abren y la carga se retira. Para que la salida preliminar sea más efectiva, la admisión de vapor debe ser lenta de manera que el vapor no se mezcle con el aire pero se desplace formando una capa superior de vapor que aumentará gradualmente en profundidad. En la práctica esta admisión lenta no es siempre posible ya que con válvulas operadas por aire las válvulas pueden estar o completamente abiertas o completamente cerradas. Además, no puede esperarse una separación corta y clara entre las capas de vapor y aire en un esterilizador cargado. Usando un plato con orificio en la línea del vapor, el grado de la corriente puede ser reducido, lo que es a veces útil aunque es sólo un compromiso ya que el tiempo requerido para alcanzar el inicio del período de tenencia no puede ser extendido indebidamente; de ser así, la capacidad de la esterilización estaría perdida.

El efecto indeseable de una admisión rápida durante la fase de emisión preliminar no es tan grave cuando se utiliza un proceso de picos múltiples, ya que la mayoría de la eliminación del aire ocurre durante los períodos de escape de vapor antes del período de tenencia. La efectividad de este último método de eliminación de aire depende de que el vapor se mezcle bien con el aire sobrante que se encuentra dentro de la masa de racimos. Por esta razón se le da a veces un corto período de tenencia (5 minutos) a cada uno de los dos picos de presión preliminar antes de escape. Esto da más tiempo para mejor difusión entre aire y vapor. Aunque no siempre es necesario hacer esto, es una forma de mejorar la efectividad de la esterilización triple y puede ser particularmente útil si el aumento de la presión es rápida.

Usualmente con esterilización triple los primeros dos picos de presión son de 30 lbs./pulg.2 y 35 lbs./pulg.2 respectivamente y el tercer pico de presión de 40 lbs./pulg.2. Esto es para evitar que el proceso de eliminación de aire tome mucho tiempo, así reduciendo el tiempo disponible para el principal período de tenencia a presión completa, no se reduce la efectividad de la eliminación del aire. Si el aumento de la presión es rápido y es más conveniente dar tres picos a 40 lbs./pulg.2, puede hacerse (v.g. cuando el acumulador de vapor es instalado).

Es imposible especificar el tiempo exacto de un ciclo típico de triple esterilización ya que esto depende del tamaño del esterilizador y los arreglos del suministro de vapor, pero los siguientes resultados se obtuvieron en una extractora determinada:

Proceso

Tiempo (min)

Emisión Preliminar (válvula condensado abierta)

2.00

Subir Presión a 30 p.s.i

6.00

Escape

1.00

Emisión

2.00

Subir Presión a 35 p.s.i.

5.00

Escape

2.25

Emisión

2.00

Subir Presión a 40 p.s.i.

2.75

Sostener Presión a 40 p.s.i.

34.00

Escape

3.00

Vaciado

5.00

Llenado (-)

5.00

TOTAL

70.00

Si existe la necesidad de economizar vapor (v.g. en el caso de problemas en la caldera o almacenamiento de combustible) algo se puede ahorrar mediante la adopción de una esterilización de dos picos en lugar de la de tres picos. El pico preliminar usualmente se hace a 40 p.s.i., dándosele un período de tenencia preliminar corto; de lo contrario, el período de tenencia se inicia tan temprano que los racimos no han tenido tiempo para calentarse antes de que comience y el suministro de vapor se cortara. Mediante la prolongación del primer pico (si es necesario mediante la colocación de un plato con orificio en la tubería de entrada de vapor), se puede reducir la cantidad de aire retenido en la masa de los racimos y liberada gradualmente durante el período de tenencia, así la pérdida de presión (y la temperatura) durante el curso del período de tenencia es menor.

Aunque la esterilización de doble pico es más eficiente que la esterilización de un solo pico en el sentido de que se elimina más aire mediante el comienzo del período de tenencia, el sistema es una especie de compromiso. Con una esterilización de tres picos, experimentalmente se ha demostrado que la mezcla de vapor/aire en la esterilización

 

hacia el final del segundo escape es casi solamente vapor y la cocción es consecuentemente rápida durante el período de tenencia, el cual puede ser relativamente corto.

Al usar la esterilización de un solo pico, es necesario un período de tenencia considerablemente más largo ya que se deja más aire en el esterilizador en el comienzo del período.

Con una esterilización de dos picos, el período de tenencia requerido para dar una esterilización se puede estimar entre el necesario para una esterilización de triple pico y una esterilización de un solo pico.

Aunque una esterilización de doble pico es algunas veces adoptada para ahorrar vapor o combustible, su uso en lugar de la de triple pico aumentará la capacidad de esterilización de una extractora, donde 3 o más esterilizadores están en uso a la vez. Posteriormente esto se explicará, pero ocurre debido a que el tiempo del ciclo total es proporcional al tiempo en que el vapor es admitido en un recipiente dado; así es que al reducirse la tasa de producción aumenta. Esto es así (como se recomendará) si el tiempo de tenencia se aumenta (dentro de límites).

CONTROL AUTOMATIZADO DE LA ESTERILIZACION

Origen

Con la introducción de insectos polinizadores más efectivos en las plantaciones de palma aceitera de Malasia, se inició un desarrollo muy acelerado en el diseño de equipos para extractoras de aceite con el fin de obtener mejores rendimientos en el desprendimiento de los frutos del racimo. Así aparecen en el mercado desfrutadores de mayor longitud, doble desfrutado y se aplican diferentes modalidades de esterilización a uno, dos, tres y más picos.

Con todo este desarrollo aparecen en Malasia extractoras con el sistema de control automático de la esterilización. Esto resuelve prácticamente en un 90% todos los problemas relacionados a la esterilización. Reduce los costos de mano de obra con cuatro y más esterilizadores, reduce el tiempo innecesario de ciclos y se obtiene una gran mejora en la utilización del vapor.

La Esterilización

Una correcta, constante y bien controlada esterilización constituye uno de los componentes más fuertes en una extractora, para obtener la máxima eficiencia de extracción de aceite y coquito.

La esterilización en la modalidad de uno, dos y tres picos existe desde hace muchos años. Sin embargo el hecho de ser operados manualmente hacía prácticamente imposible garantizar los resultados. Así bajo las condiciones antes citadas, el sistema más efectivo es el de un pico, evitando el manejo inapropiado de válvulas y ocasionar demandas innecesarias de vapor.

A través de la experiencia acumulada y según muchos expertos la esterilización más efectiva es la de pico doble, pues su diferencia en cuanto a demanda de vapor con la de tres picos, es ínfima. Estas consideraciones varían de un lugar a otro y se podría afirmar que en cada caso a prueba y error se encontrará el sistema óptimo.

El Sistema de Automatización

Uno de los razonamientos más lógicos para introducir la automatización en la esterilización, es recobrar hasta donde sea posible todos los frutos que un racimo pueda tener adheridos. Aunque en algunos casos esto pueda ser frustrante si no se cuenta con la capacidad de vapor necesario para una buena eficiencia del proceso de extracción.

Posibilidades que Brinda la Automatización

1. Preparar la próxima carga o conjunto de canastas fruteras para introducir en el siguiente esterilizador.

2. Una vez sin presión, abrir la puerta.

3. Sacar en conjunto toda la fruta cocinada para colocarla en posición donde será levantada por la grúa que alimenta al desfrutador.

4. Cargas de nuevo el esterilizador con fruta cruda.

5. Cerrar la puerta

  1. Iniciar el ciclo de admisión de vapor y el manejo respectivo de las válvulas, acorde a los picos de esterilización previamente establecidos.

Con un análisis rápido de estas seis operaciones en el orden respectivo, se puede apreciar que la última operación es la concierne con todo el control automático: abrir y cerrar válvulas en función del tiempo, presión y distribución equitativa del vapor en una secuencia tal que no exista demanda innecesaria en más de una autoclave a la vez.

El hecho de operar un esterilizador manual en vez de uno automático conlleva a los siguientes errores:

1. Fluctuación muy inconsistente en la presión máxima requerida debido a atrasos o momentos inoportunos para operar las válvulas de vapor o condensado.

2. Vapor muy limitado en capacidad, debiendo extenderse el ciclo para alcanzar los 40 ó 45 PSI.

3. Normalmente se obtiene racimos con mayores porcentajes de frutos adheridos en los raquis.

4. La solución de todo esto se consigue extendiendo los ciclos de esterilización, pero a la vez provocando problemas en la reducción de fruta esterilizada, lo cual afecta irreversiblemente la capacidad por hora de la extractora.

Ventajas del Control Automático

1. Se elimina en gran parte el factor de error humano consiguiendo un control más consistente de la esterilización.

2. Mejora la eficiencia del desprendimiento de frutos sin sacrificar la capacidad por hora de la extractora.

3. La operación precisa en forma neumática de todas las válvulas reduce las pérdidas de tiempo en cada ciclo.

4. Los ciclos son controlados en función del tiempo y la presión, de manera tal que cada ciclo será programado para alcanzar determinada presión por el tiempo necesario, asegurándose que el ciclo total no excederá el tiempo.

5. Sistema en Línea: con la operación de varios esterilizadores es factible iniciar la admisión en secuencia tal que el orden permita no coincidir con más de una autoclave a la vez del ciclo inicial de mayor demanda de vapor y cada unidad iniciará su operación previamente a un orden de secuencia con el cierre de la puerta.

Descripción

El sistema automático de esterilización está compuesto de las siguientes partes:

1. Programe Mode

La esterilización es totalmente automática y los ciclos pueden variarse manipulando diferentes teclas.

2. Direct Mode

Se puede operar semiautomático, presionando botoneras en el panel de control que permitirán abrir o cerrar válvulas en el momento deseado.

3. Mechanical Override Mode

Bajo esta modalidad se operan las válvulas únicamente en forma manual.

C. DESFRUTACION

Perdidas de aceite durante el desfrutado

Una vez esterilizados los racimos, se procede al desfrutado. En esta operación se procede mecánicamente a separar las espigas con sus frutos del pinzote  (raquis) del racimo.

Originalmente las espigas y pinzote del racimo de fruta fresca no contienen aceite pero durante la esterilización absorben una pequeña cantidad. La cantidad de aceite absorbida por las espigas no es una perdida de importancia pues luego son prensadas con la fruta, recuperándose el aceite. Si se deseara estas espigas podrían separarse de la fruta antes del prensado, mediante un cedazo, pero se ha observado que su presencia ayuda posteriormente a la extracción de la fibra en la prensa. Además, como han absorbido aceite durante la esterilización, rechazarlas sin prensarlas, representaría una pérdida de aceite.

Los pinzotes no se pueden prensar, por lo que debe buscarse que la cantidad de aceite que absorban sea la mínima posible y que no le queden frutos adheridos.

Al eliminar los pinzotes mediante incineración se obtiene una ceniza que puede usarse como fuente de potasio para fertilizar y el aceite o la fruta que haya quedado en los pinzotes se pierde.

En cualquier tipo de desfrutadora mecánica, la pérdida de aceite en los pinzotes depende en parte de las condiciones de esterilización y en parte de la operación de la misma. La absorción de aceite por el pinzote puede incrementarse al prolongar indebidamente la esterilización o extender el período de espera entre esterilización y desfrute. Otra forma de agrandar la absorción es sometiendo los racimos ya esterilizados a presión por alguna razón.

Un suministro irregular de racimos en la desfrutadora puede causar un aumento tanto en la absorción de aceite por los pinzotes como en la cantidad de fruta que se pierde con ellos. Esta pérdida extra ocurre durante períodos en que se llena demasiado la desfrutadora, cuando los racimos duran más tiempo de lo normal en pasar por la desfrutadora y cuando se queda algunos frutos sin despegar o que al despegarse no puedan escapar debido al bloqueo de los espacios entre las barras.

Racimos Duros

Otra razón para que haya un buen desprendimiento de frutos del racimo es una esterilización inadecuada. Las condiciones de esterilización se escogen de acuerdo al estado general del lote de racimos, pero siempre se presentan algunos racimos verdes o anormales que requieren un período de esterilización más largo para que puedan desfrutarse completamente. Los racimos que mantienen muchos frutos firmemente adheridos al pinzote después de pasar por la desfrutadora se llaman "racimos duros" y usualmente se separan antes de que pasen al incinerador para re-esterilizarlos y re-desfrutarlos.

Sólo puede tolerarse un porcentaje pequeño de "racimos duros" ya que de otra forma su detección y reciclamiento se vuelve desconfiable y demasiado laborioso. En las extractoras modernas de gran capacidad de proceso se hace imprescindible un buen desfrute pues con su volumen de procesamiento es totalmente impráctico examinar cada pinzote antes de pasarlo a incineración. En este caso deberá aceptarse un porcentaje pequeño de racimos duros o imcompletamente desfrutados. Se puede hacer un muestreo de cien pinzotes vacíos consecutivos cada cierto intervalo de tiempo.

Alimentación Mecánica de la Desfrutadora

La técnica de alimentadores mecánicos ha facilitado la labor de mantener un flujo regular en la desfrutadora. El sistema consiste generalmente de una banda transportadora de velocidad variable sobre la cual descarga la grúa.

Este sistema representa una gran mejora sobre el sistema en que hombres manualmente alimentaban la desfrutadora tomándolos con tridentes desde un grupo de racimos esterilizados, apilados en el suelo. No sólo se disminuye la necesidad de mano de obra sino que tambíen obvia la irregularidad de la alimentación manual.

En el proceso de alimentación manual es común que la fruta suelta se lleve por un conducto diferente, sin que llegue a la desfrutadora, esto minimiza la transferencia del aceite de la fruta suelta a los pinzotes. Con la alimentación mecánica esto es imposible, aunque a veces puede colocarse un cedazo grueso en el conducto de entrada a la desfrutadora y así pasar la fruta suelta directamente al digestor.

La velocidad del alimentador de racimos se ajusta para asegurar que las pailas de fruta siempre estén llenas y que haya un superávit pequeño de racimos desfrutados. Es posible que esta regulación de velocidad se haga automática instalando un dispositivo electrónico que mida el nivel de racimos en la paila de y controle el alimentador de racimos.

Tipos de Desfrutadoras

1. Desfrutadora con brazo agitador

2. Desfrutadora con tambor rotativo.

El primer tipo se usa normalmente en fábricas que tienen una tasa de producción relativamente baja. El segundo se usa en fábricas grandes. Una desfrutadora de tambor se coloca a veces antes de una desfrutadora de brazo agitador con el propósito de que la segunda despegue cualquier fruto que pueda haber quedado en los pinzotes. Cuando se usa de esta manera, la desfrutadora de brazo agitador se conoce como una desfrutadora secundaria.

Desfrutadora de Tambor

El principio de la desfrutadora de tambor rotativo es sencillo. Esta máquina consiste de un tambor horizontal cilíndrico que rota mientras se le alimentan racimos en uno de los extremos y los pinzotes salen continuamente por el otro extremo.

La superficie cilíndrica del tambor consiste de unas barras metálicas (Tee-bars) dispuestas paralelamente al eje del cilindro y espaciadas lo suficiente para permitir que los frutos escapen, pero suficientemente juntas para evitar que los pinzotes salgan con los frutos sueltos. La desfrutadora de tambor tiene a veces un tubo central con una araña a la que está adherida la caja cilíndrica. El tubo está unido a la araña mediante soportes. Este arreglo es satisfactorio para desfrutadores de tambor corto, usándose roles para aguantar el tambor. La caja está provista de unas ruedas de acero (cast) sobre los roles.

La tasa de rotación del tambor debe ser tal que asegure que los racimos de tamaño normal sean levantados a una altura considerable por acción centrífuga, luego caen libremente al fondo golpeando con fuerza suficiente para que se desprendan los frutos. Los frutos desprendidos pasan a través de las barras (tee-bars) y caen a un transportador de tornillo que se los lleva. El racimo parcialmente desfrutado se vuelve a elevar para caer otra vez y repetir el proceso hasta que se haya desprendido todos los frutos y el pinzote baje y salga de la caja.

 

La desfrutadora sin eje central es de alta capacidad. Tiene un tambor largo y varias hileras de dientes en el extremo de la salida del tambor. El propósito de estos dientes, hechos de acero y espaciados irregularmente, es asegurar que cualquier fruta todavía en los pinzotes se despegue de la misma manera que lo hace en la desfrutadora de brazo agitador. Este aditamento es bastante efectivo y obvia la necesidad de tener una desfrutadora de brazo agitador después de una desfrutadora de tambor.

Para dar una idea del tamaño de una desfrutadora sin eje, se puede decir, que típicamente la longitud del tambor puede ser aproximadamente de 6.1 metros y su diámetro de 2.1 metros. Una máquina tal, fácilmente podría disponer de 30 toneladas de racimos por hora, siempre que las tasas de alimentación sean razonablemente regulares.

D. DIGESTION

Los frutos separados durante el desfrute junto con las espigas son recalentados y el mesocarpio removido de las nueces en preparación para el prensado. Esto se lleva a cabo en un cilindro precalentado y provisto de un eje con brazos agitadores, conocidos como digestor.

Composición del Mesocarpio

El espesor del mesocarpio varía de 2 a 8 mm según al tipo de fruto. Este consiste de un gran número de células aceitosas y un esqueleto de fibras duras, conjuntados por una atadura celular. Esta atadura es pectina, la cual aumenta durante la maduración constituyéndose en aproximadamente un 4% de los sólidos no aceitosos del fruto al momento de la cosecha. La pectina es soluble en agua caliente (cerca de 100oC) y no en agua fría.

Las fibras varían en longitud desde unos pocos mm hasta 4 cm, con diámetros entre 80 y 350 micrones respectivamente.

Las células de aceite son oblongas pero irregulares, y el aceite llena todos los espacios entre las células excepto el ocupado por la delgada capa de citoplasma, cercano a la pared de la célula, que tiene un espesor de 0.6 a 0.8 micrones y es elástica.

Digestores

Generalidades

Los digestores son cilindros en los que la fruta es maxilada y calentada preparándola para el prensado. Tiene un eje vertical rotativo con brazos agitadores, cuya función es separar el mesocarpio y romper las células de aceite.

El digestor se mantiene lleno y los frutos digeridos son drenados de manera constante o intermitente cerca del fondo del cilindro, al mismo tiempo introduce frutos para ser digeridos a la misma velocidad.

Es esencial mantener el digestor lo más lleno posible, no solo para asegurar el máximo tiempo sino la mejor maxilación, ya que ésta depende de la presión a que la fruta es sometida en el fondo.

Una mala digestión aumenta la pérdida de aceite en la fibra durante el prensado, Aun cuando los resultados de la digestión pueden detectarse observando el " queque " o " torta " en la prensa, otro método para detectarlo es determinando los residuos de aceite en la fibra.

Brazos Agitadores

Los brazos agitadores deben ser suficientemente largos para evitar que se forme una capa de material seco en las paredes, reduciendo la transferencia de calor cuando se trata de cilindros con camisa de vapor.

Debe haber suficientes brazos, pero no tantos como para provocar pérdidas de textura fibrosa en la fruta digerida, ya que esto aumenta las pérdidas de aceite. El número de brazos recomendado es de 8 brazos movibles (4 pares) y cuatro brazos fijos, siendo estos últimos en forma de barras planas dispuestas en cruz entre los brazos movibles y cuya función es prevenir que el contenido empiece a rotar.

Los brazos movibles tienen un ángulo de inclinación, que hace que la fruta se mueva arriba y abajo y que se rocen entre sí. Los brazos son hechos de una aleación de acero, manganeso y silicones para evitar el desgaste, pero deben estar siendo revisados para cambiarlos si fuera necesario. La velocidad normal de rotación es aproximadamente 26 RPM.

Calentamiento

Debe calentarse el " queque " hasta unos 100oC por medio de vapor, no solo para evitar pérdidas de aceite, sino para dar suficiente elasticidad a las nueces, para que no sean quebradas durante el prensado.

Algunos digestores funcionan con una camisa de vapor a 3 Kg/cm2 de presión, aunque actualmente se usa inyección directa de vapor a la fruta en el digestor.

Esto evita sobrecalentamiento de la fruta más cercana a la camisa de vapor lo que facilita el blanqueado posterior; además de ser más eficiente en términos de consumo de vapor. En fábricas con prensa de tornillo, esto es importante, pues la fruta pasará sólo unos 20 minutos en el digestor, debiendo elevarse su temperatura hasta 100oC, y es posible hacerlo con inyección directa de vapor a la fruta.

Drenaje

El aceite que se libera durante la digestión reduce la fricción haciendo ineficiente el proceso, por esto, este aceite es drenado a través de perforaciones en el fondo del digestor. Esto más se relaciona con prensas hidráulicas.

La combinación de aceite de prensa y aceite de digestión, contiene más sólidos no aceitosos y más desecho celular, que el aceite de prensa mezclado con fruta digerida en el digestor de fondo cerrado, y las pérdidas de aceite en clarificación serán mayores aunque las pérdidas de aceite en fibra de prensa serán menores.

Un argumento contra los digestores de fondo perforado, es que la pérdida extra de sólidos no aceitosos resulta en un bajo porcentaje de fibra en el " queque ", lo que lleva a exceso de quebrado de nueces en la prensa y una mayor pérdida de aceite en

la fibra de prensa.

El uso de digestores de inyección de vapor, lleva a la formación de condensado en el digestor y esto perjudica la digestión si no se prevé drenaje para reducir la fricción, aunque no presenta problema con prensas de tornillo donde pareciera que la digestión se completa.

Dimensiones

El digestor debe tener capacidad dimensional tal que provea una buena digestión, en cerca de 30 minutos para prensas hidráulicas y de 20 minutos para prensas de tornillo.

Para las hidráulicas, se usa un digestor de 114 cm. de diámetro y 267 cm. de alto, con un volumen total de 2.75 metros cúbicos, incluyendo el eje y los brazos y un volumen neto de 2.50 metros cúbicos.

La densidad de la fruta digerida, es de unas 66 lbs/pie (1060 Kg/m3 y un digestor puede sostener unas 5.874 lbs (2,644 Kgs.) de fruta digerida.

Asumiendo un 70% de fruta digerida sobre racimo, se calculó que el digestor puede contener fruta digerida de 3.75 TM de racimos.

Para una prensa hidráulica, automática de 5.5 TM de racimos/hora, el tiempo de digestión será:

3.75 x 60 = 41 minutos

5.50

En la práctica el digestor no se opera completamente lleno, conteniendo algo de fruta no digerida de una densidad mayor, por lo que el tiempo de digestión real puede ser 25 o 30 minutos.

Para una prensa de tornillo de 12 TM de racimos/hora, y con un digestor de mayor tamaño, el tiempo de digestión debe ser 4.82 x 60 = 24 minutos, ya que este digestor puede contener 4.82TM 12 de racimos (3,412 Kg fruta digerida).

El digestor, recomendado para usarse con prensa de tornillo Wecker, operando a 9 TM de racimos / hora, tiene una altura de 2,500 mm y un diámetro de 1,200 mm.

Con un volumen de 2,800 lts. (100 pies cúbicos) y un volumen real de 2,520 lts (90 pies cúbicos), luego de reducir el volumen de eje y brazos, si se tiene un volumen efectivo del recipiente de 10 pies cúbicos por tonelada de racimos, se obtendrá un tiempo de digestión de 25 minutos con el digestor lleno, pero en la práctica será de unos 20 minutos.

E. EXTRACCION DE ACEITE

El método más común de extracción de aceite crudo de fruta de palma dirigida es mediante el uso de prensas hidráulicas o de tornillo. Aunque se han utilizado otros métodos como: centrífugas e incluso el método húmedo, en que el aceite se retiraba del digestor usando agua, dejando en él solo las nueces y un poco de fibra, estos hoy en día se consideran obsoletos y el prensado se ha convertido en el método moderno.

Influencia de la Composición de la Fruta sobre la Extracción

Consideraciones Generales

En los llamados procesos "secos" de extracción, la presión se ejerce sobre la fruta digerida por medios mecánicos. Aquí las perdidas de aceite y la cantidad de nueces quebradas depende mucho del tipo de fruta, por lo que la proporción de mesocarpio sobre nuez es un factor importante para determinar la proporción de fibra de nuez en el momento de prensado. Un porcentaje bajo de fibra lleva a un prensado ineficiente pues no llena completamente los espacios entre nueces. Al tener que aumentarse la presión, se da un excesivo rompimiento de nueces hasta que se vayan llenando los espacios y se logre una buena extracción. Teóricamente a partir de este momento y aunque se aumente la presión, no habrá más rompimiento de nueces pues los espacios entre ellas estarán llenos con fibra y nueces quebradas. Sin embargo, en la práctica un alto contenido de nueces ocasiona excesivo rompimiento y un deaceitamiento ineficiente de la fibra. Así mismo un reducido número de nueces en el " queque " reduce la porosidad del mismo, haciendo que más aceite se retenga en la fibra, sobre todo cuando se procesa fruta ténera en una prensa hidráulica.

Investigaciones

Se ha hecho bastante experimentación analizando el efecto de la composición de la fruta sobre las pérdidas de aceite. A continuación se pueden observar algunos resultados al respecto:

Tipo de Fruto

% Mesocarpio por Peso

% Nueces por Peso

% Mesocarpio / Nuez

D

40

60

0.7

D x T

60

40

1.5

D x T

65

35

1.9

D x P

15

25

3.0

T

80

20

4.0

Asumiendo que el 70% del pericarpio se remueve como aceite en la prensa, el porcentaje de fibra sobre nueces en el " queque " será como se observa en la siguiente tabla:

Tipo de Fruta

% Fibra/Nuez

D

12.0 a 60=0.20

D x T

18.0 a 40=0.45

T x T

19.5 a 35=0.56

D x P

22.5 a 25=0.90

T

24.0 a 20=1.20

Es posible calcular si las nueces se tocan entre sí o no, para cada tipo de fruta. Por medida se conocen la densidad de nueces D y T que son 781 y 656 gr/dm3 respectivamente. El espacio libre entre nueces cuando estas se tocan es de 0.563 dm3/kg de nueces D y 0.823 dm3/kg para nueces T.

Como la densidad del mesocarpio digerido es 0.925 kg/dm3, se calcula que el peso del mismo para llenar los espacios vacíos en un kilogramo de nueces D es 521 gr y para nueces T es de 770 gr.

Si las nueces estuviesen tocándose entre sí, la composición de fruta digerida debe ser como sigue:

Tipo de Nuez

% Nuez/Peso

% Mesocarpio/Peso

Relación Mesocarpio/Nuez

D

65.7

34.3

0.5

T

56.5

43.5

0.8

Llevando los cálculos un poco más allá, se observa que en el " queque " de fruta D las nueces al final del proceso de extracción, están en contacto mientras que las nueces de T no. En las siguiente tabla se presentan los resultados para fruta D y T, considerando 100 kgs de fruta procesándose en cada caso, con prensa de tornillo.

 

Tipo de Fruta

D T

Kg mesocarpio en el queque

40 80

Kg nuez en el queque

60 20

Kg fibra en el queque

10 20

Espacio entre nueces al tocarse (dm3)

34 17

Peso fibra para ocupar el espacio (kg)

34 17

Exceso de fibra en kg

-- 3

Deficiencia de fibra en kg

24 --

 

Estos resultados cambian si se toma en cuenta las espigas y la suciedad presente en la fruta.

Se puede demostrar que usando una prensa de tornillo, logra su "equilibrio" con la fruta desfrutada a mano, con un 78% de mesocarpio, para esa fruta, las nueces en el queque no se tocarían en su mayoría aún bajo presión. Los espacios entre las nueces estarían llenos, sino se quebrarán nueces, y el deaceitado de la fibra sería eficiente.

Lo mismo ocurre si la fruta con 70% de mesocarpio es prensada, junto con espigas y suciedad, lo que normalmente ocurre por desfrutación mecánica.

Racimos provenientes de un cruce entre una palma TxT y otra DxP, contienen (67 + 95)/2 = 80% ténera y 20% de racimos dura. En la práctica ocurre algún rompimiento de nueces, con fruta de ese tipo, ya que la distribución de nueces en el " queque " no es completamente uniforme.

Es posible usar prensa de tornillo con racimos con 65% de mesocarpio, si han sido desfrutados mecánicamente, como con racimos TxT (67% ténera y 33% dura). En este caso hay una ligera diferencia de fibra, algo de rompimiento de nueces y el deaceitado de la fibra es deficiente.

No es aconsejable, sin embargo, procesar racimos DxT (50% ténera, 50% dura aprox.), en una prensa de tornillo ya que tiene apenas un 60% de mesocarpio, y el quebrado de nueces será como la pérdida de aceite en la fibra.

Procesos Secos

Prensa hidráulica Automática Stork

Capacidad de prensa 5.0 TM/hora de racimos, sin requerir operador.

El pistón baja para prensar y la caja es alimentada directamente del digestor, fluyendo el " queque " mientras no sea detenido u obstruido por el pistón bajando.

El fondo de la caja es casi cerrado por un cono cuando baja y presiona el pistón hasta 70 kg/cm2 donde se mantiene por un rato. El cono "quiebra queque" desciende y el pistón también, forzando a salir parte del " queque " de la prensa.

Luego el pistón sube rápidamente y permite la entrada de más fruta digerida de los digestores. Al mismo tiempo, el cono sube hasta casi cerrar el fondo y quitar la porción que había sido expulsada.

Cada ciclo dura unos 2 minutos pero el tiempo puede reducirse, y aumentar la capacidad a 6.5 TM/hora con el costo de un pequeño aumento en las pérdidas de aceite en la fibra. El ciclo se repite constantemente y toma de 4 a 5 ciclos a una presión de fruta específica para bajar por la caja y finalmente salir expulsada como " queque ".

Con un digestor de fondo perforado, es posible aumentar la capacidad a 6.5 TM/hora, y reducir el porcentaje de aceite a SSA (sólidos sin aceite), porque una mayor proporción de desecho celular pasará junto con el aceite por el fondo del digestor. Este arreglo produce un aceite con un contenido de sólidos similar al de la prensa de tornillo, y probablemente cualquier reducción en la pérdida de aceite en la fibra se compensaría con un aumento de aceite en el agua lodosa.

Prensa de Tornillo

Las prensas de tornillo tomaron popularidad cuando empezó a cultivarse los materiales DxP, pues con ellas se logra un buen deaceitamiento de la fibra y un bajo rompimiento de nueces.

Sus ventajas sobre la prensa hidráulica son:

i Mayor capacidad de proceso.

ii Menor costo de capital para una capacidad de prensado dada.

iii Menos personal requerido.

iv Menor gasto de energía.

v Facilita la separación fibra/nuez por ser el queque más seco y menos aceitoso.

Sus mayores desventajas son:

i Mayor costo de mantenimiento.

ii Mayor rompimiento de nueces sino se procesa sólo ténera (DxP).

iii Produce aceite con más sólidos, más difícil de clarificar.

iv Mayor pérdida de aceite en el agua de desecho, por

contener más sólidos.

La Prensa de Tornillo Wecker

Construcción

La Prensa Wecker P.9 de doble tornillo con prensado continuo, consta de dos tornillos que corren paralelos dentro de una caja perforada. La posición del doble cono es controlada por presión hidráulica en forma automática.

Operación

Puede procesar 9 TM racimos/hora, trabajando a una velocidad de eje de 200 RPM y con una velocidad de tornillo de RPM. Aun operándose con un motor de 25 HP puede llegar hasta 300 RPM y aumentar su capacidad a 12 o 13 TM racimos/hora, como se observa en la siguiente tabla:

Promedio

Promedio mínimo mensual TM Racimos/Hora

Promedio máximo mensual TM Racimos/ Hora

13.2

12.1

15.2

12.9

12.6

13.5

 

Es conveniente mantener la prensa en buen estado, ya que por ejemplo en una prensa con 1,006 horas de trabajo, procesando 12,082 TM de racimos, se ha encontrado tanto desgaste en los tornillos, que el peso de cada uno se había reducido entre 66 y 80 Kg.

Deaceitamiento de la Fruta

El porcentaje de aceite sobre sólidos sin aceite en la fibra seca es aproximadamente 8.6% trabajando la prensa a 32 amperios.

Quebrado de nueces

El porcentaje de nuez quebrada es de 7.9% debido posiblemente al eficiente deaceitamiento de la fibra, aunque al bajar un poco el deaceitamiento, se reduce el porcentaje de nuez quebrada al 6%.

Ventajas

La principal ventaja la constituye su diseño relativamente sencillo.

F. CLARIFICACION

El aceite crudo extraído del mesocarpio por prensado o centrifugado, contiene cantidades variables de impurezas de material vegetal, parte de las cuales se presentan como sólidos insolubles y parte disueltos en el agua que contiene el aceite. Con la idea de ofrecer un producto claro, estable y de buena apariencia, tanto el agua como las impurezas deben removerse, lo que se logra mediante la clarificación.

El aceite deshidratado y claro que sale de la clarificación, todavía contiene una pequeña proporción de sólidos solubles. Si el aceite no está adecuadamente deshidratado (secado), estos sólidos solubles absorberán agua.

El agua presente en el aceite puede ser removida por asentamiento o centrifugado ya que la mayor parte se encuentra no disuelta en el aceite, sin embargo, una pequeña proporción esta disuelta en el aceite, y sólo se puede eliminar por evaporación en un deshidratador con o sin succión.

En la práctica no toda el agua es evaporada durante la deshidratación, pues haría el aceite más susceptible a oxidación. El contenido disuelto de agua es reducido entre 0,08 y 0,25%, lo que evita la hidratación de los sólidos solubles y reduce el tiempo de hidrólisis. Con esto se logra un aceite estable durante el almacenamiento en lo referente a AGL.

 

A este proceso de limpiar y secar el aceite se le llama clarificación, y usualmente después de esta etapa el aceite deja la planta extractora para ir a la refinadora.

Composición del Aceite Crudo

Composición del Mesocarpio

Aunque la proporción de mesocarpio/fruto varía de acuerdo a la variedad de fruta, la composición del mesocarpio es relativamente constante.

49% Aceite

35% Agua

16% Sólidos sin aceite

Para mesocarpio esterilizado, la composición es:

54% Aceite

38% Agua

18% Sólidos sin aceite

 

Composición del Aceite Crudo y su Efecto Sobre Perdidas de Aceite

A continuación se presenta la composición del aceite crudo para los dos métodos de extracción que se usan:

Método Extracción

Aceite (%)

Agua (%)

SSA*(%)

Prensa hidráulica

75 (70-90)

20 (10-30)

5 (3-6)

Prensa Tornillo

66 (40-75)

24 (10-40)

10 (6-25)

* SSA: Sólidos sin Aceite

Se puede ver que el porcentaje de SSA es mayor en la prensa de tornillo, lo que hace este aceite más difícil de clarificar.

Además, el peso del aceite conteniendo SSA es mayor para un peso de aceite dado.

La proporción de desechos celulares a fibra dentro de SSA es mayor, y estos desechos retienen más aceite por peso que la fibra en sí.

El porcentaje del total de sólidos en la fruta digerida, (fibra y lodo) que está presente en efluente lodoso se conoce como NFPQ (non fat pressing quotient). Estos sólidos deben ser desaceitados en la etapa de clarificación y finalmente eliminados en el agua residual.

Entre mayor sea el NFPQ, mayor es la pérdida de aceite en clarificación. Debido a que los sólidos contienen una más alta proporción de escombros celulares, si el NFPQ es alto, la pérdida de aceite en el agua residual aumenta gradualmente al incrementarse el NFPQ.

Sin embargo, si el NFPQ es alto, la proporción de sólidos en el " queque " es más baja, y estos sólidos tienen menor porcentaje de desechos celulares que si el NFPQ es alto. De manera que la pérdida de aceite en fibra es baja si el NFPQ es alto y compensa en gran parte la pérdida de aceite en el agua residual.

El NFPQ mínimo para prensas hidráulicas y de tornillo es del 10 al 15% y el máximo aproximadamente del 20% o un poco menos.

El agua residual de la sección de clarificación de una prensa de tornillo, contiene una cantidad de SSA deaceitado no menor al 15 a 20% de aceite/SSA, mientras que para una prensa hidráulica, el porcentaje está entre el 10 y 15%, por la menor proporción de desechos celulares.

Bajo condiciones óptimas se espera un resultado mejor en vista de que:

i Desechos celulares retienen al menos 15 a 20% de aceite/SSA

ii La fibra retiene al menos 7% de aceite a SSA.

Lo mencionado anteriormente aplica a sólidos insolubles. Sin embargo, aproximadamente la mitad del SSA presente en el agua está presente en la solución y este SSA soluble no retiene aceite.

Debido a la presencia de SSA disuelto, es claro que el porcentaje promedio de aceite/SSA en agua residual debe ser reducido a menos del 15-20% en la prensa de tornillo, donde muchos de los sólidos insolubles son desechos celulares.

Propiedades del Aceite Crudo

Gravedad Específica de los Componentes

La gravedad específica del aceite es menor que 1 (uno) y varía dependiendo de la temperatura.

Temperatura

Gravedad Específica

100oC

0.857

70oC

0.876

50oC

0.890

La gravedad específica de fibra y desechos celulares es igual o mayor que uno y puede llegar hasta 1,14.

Viscosidad

Esta condición depende el grado de dilución, aunque el aceite en sí presenta las siguientes viscosidades:

Temperatura

Viscosidad (Centipoises)

100oC

8

70oC

14

50oC

27

Este punto es muy importante cuando se quiere aumentar la capacidad de las centrífugas de aceite puro + calor + litros de aceite/hora.

Propiedades de Asentamiento

El proceso de clarificación involucra el asentamiento de partículas sólidas. La velocidad de este fenómeno se puede calcular por la Ley de Stoke, que dice:

" La velocidad de asentamiento es proporcional al cuadrado del diámetro de las partículas y a la diferencia de densidad de las partículas y el medio de asentamiento.

Además, es inversamente proporcional a la viscosidad del medio y debido al incremento de viscosidad al bajar la temperatura. La temperatura de asentamiento debe ser alta, pero no tanto que se originen corrientes de convección. Se duplica al aumentar la temperatura de 50oC a 70oC, y casi se dobla al aumentarla de 70oC a 100oC.

Las partículas de fibra, por ser más grandes, tienen mayor velocidad de asentamiento que los desechos celulares "

Las células varían de 20 a 100 micrones de largo y unos 20 de ancho, pero los desechos celulares son aún más pequeños. De la Ley de Stoke se calcula que partículas de 20 micrones se asentarán a una distancia de 1 metro en 5 horas a 80oC, aunque en la práctica, las corrientes de convención retrasan un poco el proceso.

La velocidad de asentamiento depende del método de extracción utilizado, ya que esto determina la cantidad de sólidos y desechos celulares.