PROYECTO RAIS. ELABORACIÓN DE PRODUCTOS FORMULADOS CON ACEITES TRIGLICERIDOS DE ORIGEN VEGETAL.

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA, ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INDUSTRIAL Y APLICADA

COAUTORES: Estudiantes de laboratorio de Química Industrial A-2015

PROFESOR: Ronald Márquez

ELABORACIÓN DE PRODUCTOS FORMULADOS CON ACEITES TRIGLICERIDOS DE ORIGEN VEGETAL

COAUTORES: Estudiantes de laboratorio de Química Industrial A-2015

Proyecto RAIS ― Química Industrial.

Resumen

El jabón es un producto que sirve para la higiene personal y para lavar determinados objetos. Se puede encontrar en pastilla, en polvo, en crema o líquido. El jabón generalmente son sales sódicas o potásicas resultadas de la reacción química entre un álcali (generalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún ácido graso; esta reacción se denomina saponificación. El ácido graso puede ser de origen vegetal o animal, por ejemplo, manteca de cerdo o aceite de coco. El jabón es soluble en agua y, por sus propiedades detersivas, sirve comúnmente para lavar. Los jabones ejercen su acción limpiadora sobre las grasas en presencia del agua debido a la estructura de sus moléculas. Éstas tienen una parte liposoluble y otra hidrosoluble. El componente liposoluble hace que el jabón “moje” la grasa disolviéndola y el componente hidrosoluble hace que el jabón se disuelva a su vez en el agua. En el proceso de creación de jabón de aceite se le pueden añadir colorantes y esencias para que el jabón tenga diferentes aromas, colores y propiedades. El jabón de aceite se puede elaborar con diferentes tipos de aceites, bien sea solo o mezclado. La cantidad de sosa a utilizar en el proceso está determinada por el índice de saponificación de cada aceite y este índice debe ser tomado en cuenta a la hora de calcular la sosa a emplear para hacer el jabón. Un jabón de afeitar es un jabón diseñado especialmente para afeitar la barba o el vello corporal. En este trabajo se obtuvieron jabones con distintas concentraciones a base de aceites triglicéridos y una espuma de afeitar. A partir de las bases teóricas y la naturaleza de la materia prima fueron aplicados procedimientos adecuados para la preparación de los jabones y la espuma de afeitar. A los jabones obtenidos se le realizaron pruebas de pH, espumabilidad, olor, detergencia, textura, apariencia y barridos de formulación. También se realizaron pruebas de espumabilidad a la crema de afeitar. Como resultado se obtuvo que el jabón lavaplatos que posee el mejor desempeño es el elaborado a partir de la mezcla 70% de aceite de coco y 30% de aceite de oliva con una proporción de agua a virutas de jabón de 5:10.

Tabla de Contenido

Introducción

Capítulo 1: Aceites Triglicéridos

1.- Aceites Triglicéridos

1.1-Tipos de Aceites

1.2- Análisis de caracterización más comunes de los triglicéridos

1.3- Composición de los aceites

1.4-Proceso de Extracción de los Aceites Triglicéridos

1.5- Refinación de los Aceites

1.6- Obtención de productos a partir de aceites triglicéridos y surfactantes

1.7- Consumo de Aceite

1.8- Aceites Triglicéridos de Ajonjolí, Palma, Aguacate y Cera de Abejas

1.9.- Extracción del aceite de lanolina

1.10.-Cera de abejas

1.11.-Agentes Surfactantes y Espumas

Capítulo 2: Objetivos y Plan de Trabajo

2.- Justificación

2.1.- Objetivo principal

2.2.- Objetivos específicos

Capítulo 3: Procedimiento Experimental

3.1.- Obtención de virutas de jabón a partir de Aceites triglicéridos.

3.2.- Obtención de jabón lava plato sólido.

3.3.- Obtención de Espuma de Afeitar.

3.4.- Sistemas Dispersos. Espumas

Capítulo 4: Resultados y Discusión

Resultados y Discusión

Capítulo 5: Conclusiones y Recomendaciones

5.1.- Conclusiones

5.2.- Recomendaciones

Referencias

Introducción

La producción de un jabón de calidad, con propiedades organolépticas agradables se podría catalogar como un arte, además de ser una Ciencia. En el jabón deben encontrarse un buen aroma, una excelente textura y un alto poder de detergerncia. En la producción de jabón se deben poner en práctica los conceptos principales de formulación y fisicoquímica para lograr el producto con las características deseadas.

Inicialmente se debe pensar en la materia prima para la elaboración del jabón. Esta se debe estudiar y conocer ya que de ellas dependerán en gran medida los resultados. En esta investigación se plantea una amplia revisión bibliográfica donde se da cuenta de los principales componentes de los jabones formulados y de su proceso de obtención. Es importante resaltar que la via para la obtención de los jabones fue mediante la reacción de saponificación, la cual también se describe en esta misma investigación.

Los jabones obtenidos están constituidos por aceites de cera de abejas, palma, oliva, soya, ajonjolí y coco que se mezclaron en diferentes proporciones para estudiar cuales de mezclas brindan mejores resultados. Estos jabones sirvieron además como base para la obtención de jabón para lavar platos y espuma para afeitar a la cual se le realizo un barrido de formulación para determinar la formulación óptima.

Para determinar las calidades de los jabones lavaplatos obtenidos, se realizaron estudios cualitativos de sus características principales como olor, color, textura y espumabilidad.

Capítulo 1

Aceites Triglicéridos

1.- ACEITES TRIGLICERIDOS

(Grasas y Aceites en la Nutrición Humana. FAO). Los productos agrícolas y forestales constituyen la tercera fuente de productos químicos. Estas materias primas nos proporcionan fundamentalmente grasas, aceites e hidratos de carbono. A pesar de que se renuevan continuamente, las demandas mundiales de alimentos y energía son tales que no se dispone de estos materiales en cantidades ilimitadas para su empleo en la Industria Química Orgánica.

(Aceite, Wikipedia. 2009). La palabra aceite (del árabe azzáyt, el jugo de la aceituna, y éste del arameo zaytā); es un término genérico para designar numerosos líquidos grasos de orígenes diversos que no se disuelven en el agua y que tienen menor densidad que ésta. Es sinónimo de óleo (del latín oleum), pero este término se emplea sólo para los sacramentos de la Iglesia católica y en el arte de la pintura.

En la Antigüedad, el aceite que se conoció y utilizó primero fue el de ajonjolí, se sabe que lo usaban los egipcios. Los griegos usaron aceite de oliva, y en Atenas el olivo era considerado un árbol sagrado, símbolo de la vida de la ciudad. El aceite servía para la alimentación, para el alumbrado y para usos religiosos (los óleos para ungir).

Originalmente designaba al aceite de oliva, pero la palabra se ha generalizado para denominar a aceites vegetales, animales o minerales.

1.1-Tipos de Aceites

1.1.1- Los aceites combustibles: (Aceite, Wikipedia. 2009) Son una variedad de mezclas líquidas de color amarillento rojizo claro provenientes del petróleo crudo, o de sustancias vegetales (biodiésel/biocombustibles). Ciertas sustancias químicas que se encuentran en ellos pueden evaporarse fácilmente, en tanto otras pueden disolverse más fácilmente en agua. Son producidos por diferentes procesos de refinación, dependiendo de los usos a que se designan. Pueden ser usados como combustibles para motores, lámparas, calentadores, hornos y estufa, también como solventes. Algunos aceites combustibles comunes incluyen al queroseno, el aceite diésel y el combustible para aviones.

1.1.2- Aceites minerales: (Aceite, Wikipedia. 2009) Se utiliza esta denominación para aceites obtenidos por refinación del petróleo y cuyo uso es el de lubricantes. Se usan ampliamente en la industria metalmecánica y automotriz. Estos aceites se destacan por su viscosidad, su capacidad de lubricación frente a la temperatura y su capacidad de disipar el calor, como es el caso de los aceites.

1.1.3- Aceites comestibles: (Aceite, Wikipedia. 2009) Los aceites comestibles provienen tanto del reino animal como del vegetal. Una manera de determinarlos químicamente se centra principalmente en extraer el aceite de la planta usando éter petróleo y metanol a reflujo y luego aplicar una vez purificado una cromatografía en fase vapor y con esto observar la proporción de ácidos grasos presentes en este aceite. También se puede determinar usando el reactivo de Janus o Wiggs.

Existen diversos aceites animales, como los aceites de ballena, de foca o de hígado de bacalao que han llegado a consumirse pero actualmente en la cocina sólo se utilizan aceites vegetales, extraídos de semillas, de frutas o de raíces. En general, los aceites vegetales aportan ácidos grasos insaturados y son ricos en vitamina E.

(Grasas y Aceites en la Nutrición Humana. FAO). Las grasas y aceites se obtienen a partir de fuentes vegetales y animales, están constituidos por triglicéridos, que son esteres de una molécula de glicerina con tres ácidos grasos. La mayoría de los triglicéridos son mixtos; es decir, 2 o 3 de sus ácidos grasos son diferentes.

(Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) La glicerina es un alcohol glicerol cuyos carbonos están sustituidos por tres oxidrilos OH (propanodiol). Los ácidos grasos son cadenas hidrocarbonadas con gruposcarboxilo (COOH) en el extremo de la cadena lineal, pueden ser saturados o insaturados. Ácidos grasos saturados butíricos, caproicos, caprilicos, capricos, laurico, miristico, palmítico esteárico; ácidos de cuatro, seis, ocho, diez, doce, catorce, dieciséis y dieciocho carbonos respectivamente. Ácidos grasos insaturados miristoteico, palmitoteico oleico, linoleico, linolenico, aranquidònico.

Tabla 1: Ácidos grasos de los triglicéridos.
Ácido graso	Nº de C	Enl. dobles	Estructura
Láurico	12	-	CH3-(CH2)10-COOH (coco y semillas de palma)
Mirístico	14	-	CH3-(CH2)12-COOH (nuez moscada, coco y semillas de palma)
Palmítico (s)	16	-	CH3-(CH2)14-COOH (animales, casi todos los aceites vegetales)
Esteárico (s)	18	-	CH3-(CH2)16-COOH (animales, cacao y casi todos los aceites vegetales)
Araquídico	20	-	CH3-(CH2)18-COOH (cacahuete)
Palmitoleico	16	1	CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH (animales y vegetales)
Oleico	18	1	CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH (aceituna y almendra)
Linoleico	18	2	CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH (aceituna, girasol, soja)
Linolénico	18	3	CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH (lino)
Araquidónico	20	4	CH3-(CH2)4-(CH=CH-CH2)3-CH=CH-(CH2)3-COOH (vegetales)
Erúcico	22	1	CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH (colza, uva)

Fuente: Grasas y Aceites en la Nutrición Humana. FAO.
(Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) La mayoría de las ácidos grasos tienen un numero par de átomos de carbono esto se debe a la forma en que se van sintetizando dentro de la célula, el sistema enzimático va agregando de a dos o demoliendo de a dos; cuando ocurre la oxidación biológica de las grasa como fuente de energía. Si en lugar de glicerina hubiera otro alcohol de alto peso molecular tendríamos una cera, normalmente suelen aparecer como impurezas en las grasas y aceites.

Los ácidos grasos insaturados más comunes son ácido oleico, ácido Linolenico, ácido linoleico, los tres tienen dieciocho carbonos, pero difieren en la posición del doble enlace, son líquidos a temperatura ambiente.

En los ácidos grasos insaturados el punto de fusión aumenta a medida que las insaturaciones disminuyen. El bajo punto de fusión de los ácidos instaurados se deben a que el empaquetamiento de la molécula espacial no es tan compacto, como la hibridación sp3 saturado, al no hacer tanto contacto le quita posibilidad de tener más superposición y formar fuerzas de Van Der Walls (mas atracción)en la superficie molecular.

La fusión da lugar a una licuación y lo definimos cuando tenemos compuestos puros. En el caso de grasas y aceites no son puros, tenemos un rango de fusión que dependerá de la proporción de triglicéridos sólidos y triglicéridos líquidos que constituyen la mezcla.

1.2- Los análisis de caracterización más comunes de los triglicéridos son:

1.2.1- Índice de Acidez o número ácido: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) Es el más importante, es el primero a tener en cuenta, se define como los mg. De KOH que se necesitan para neutralizar los ácidos grasos libres contenidos en 1 gr. de grasa o aceite.

1.2.2- % acidez libre o de ácidos libres: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) Gramos de ácidos grasas libres expresados como ácido oleico que están en 100 gr. De grasa o aceite. Se hace a través de una titulación ácido- base con un solvente donde sea soluble la grasa, se titula los ácidos libres con una base valorada y con FN como indicador (pH viraje 8.3) si es aceite claro, la base generalmente usada es KOH.

1.2.3- Índice de saponificación: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) Son los mg de KOH necesario para saponificar 1 gramo de grasa o aceite. Es la hidrólisis total de los triglicéridos dando como resultado, la glicerina por un lado y las sales de los ácidos grasos con el metal de base (jabones) por el otro. Se trabaja a ebullición, los metales son Na o K (solubles) nos da una idea del peso molecular medio de una grasa o aceite.

1.2.4- Índice de yodo: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) son los gramos de yodo que se fijan a absorben en los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados por 100 gramos de lípido en condiciones estandarizadas. Se mide las instauraciones por la proporción del yodo fijado, es un análisis cuantitativo, (reactivo de wijss CL2I) Este índice mide el grado de insaturaciones de un lípido y permite diferenciar entre sí.

1.2.5- Índice de peróxido: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) expresa la cantidad de peróxidos contenidos en 1 Kg. de grasa o aceite expresada como miliequivalente de Oxigeno, Evalúa el estado de oxidación de un lípido, cuando no le conozco la historiaprevia. Me da idea de la estabilidad y del grado de evolución hacia la rancidez.

1.2.6- Índice de escenificación: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) Se calcula haciendo una diferencia entre todos los ácidos grasos esterificados + los Ac libres menos los que están libres, esto es igual a los ácidos grasos esterificados.

1.2.7- Índice de reichert- Meissl: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) son los ml de solución de NaOH 0.1 N necesarios para neutralizar. Los ácidos grasos volátiles solubles en agua a 15ºC butirico 4 caproico 6 provenientes de 5 grs de materia grasa en condiciones normalizados.

1.2.8- Índice de Polenske: (Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) Son los ml de solución de NaOH 0.1 N necesarios para neutralizar los ácidos grasos volátiles insolubles en agua a 15ºC caprílico 8 caprico 10 laurico 12 miristico 14 y solubles en alcohol etanol, provenientes de 5 grs. de materia grasa en condiciones normalizadas.

1.3- Composición de los aceites

(Obtención de Aceites Comestibles, monografías.com. 2011.) Acido grasas libres, gomas y mucilagos, fosfolípidos, pigmentos liposolubles, vitamina liposoluble ( A- D- E- K) componentes odoríferos (dan olor y sabor)

1.3.1-Fosfolípidos: también llamados glicerofosfáticos pertenecen a los lípidos complejos, consisten estructuralmente en una molécula de glicerol que tiene 2 grupos oxidrilos esterificados con ácido grasos y el restante con el ácido fosfórico que a su vez puede esterificar uno de sus grupos oxidrilos con un compuesto nitrogenado originando la familia de las lecitinas. Los fosfolípidos se usan como agentes emulsionantes por sus propiedades hidrofílicas (soluble en agua – polar)y lipofilicas.

1.3.2- Vitaminas: Las que son liposolubles son la A D E K.

1.3.2.1-Vitamina A: es un carotenoides, a los carotenoides los llamamos provitaminas se caracteriza por tener color, tengo un orbital deslocalizado en la provitamina A, que es el que me da el color. Es una inestabilidad electrónica, ya que para pasar el electrón a un nivel superior de energía no se necesita emplear mucha energía. Esta propiedad nos está indicando que el compuesto es mucho más reactivo químicamente.

1.3.2.2-Vitamina K: ( antihemorragica) está en bajas concentraciones, por lo tanto no afecta en el proceso de extracción. Vitamina K1 filoquinona.

1.3.2.3-Vitamina D: interesa porque es nutricional (antiraquitismo) y está relacionada con los colesteroles. Los aceites vegetales no tienen colesterol, tienen esteroles.

1.3.2.4-Vitamina E: estos compuestos son la base para la generación de hormona en nuestro organismo, son muy necesarios.

1.3.3- Pigmentos liposolubles (colorantes): en algunas cosas tenemos la clorofila y en otras cosas esta enmascarada por los carotenos, por ejemplo la clorofila es el colorante que predomina en el aceite de oliva. La clorofila tiene grupos pirroles. Los Carotenoides son los responsables del color amarillo y anaranjado de los alimentos.

1.3.4- Sustancias insaponificables: son hidrocarburos del orden de 30 38 átomos de C más algunos terpenos que son un grupo de hidrocarburos presentes en las esencias vegetales, estos pueden germen olores. Limonero olor a limón, mentol olor a menta, geroniol olor a rosa.

1.4-Proceso de Extracción de los Aceites Triglicéridos.

(Asensión, T) Los Aceites triglicéridos son de suma importancia en la industria, ya que a partir de ellos se pueden obtener varios productos, como surfactantes para la elaboración de detergentes y productos cosméticos, también por medio de este componente se puede producir biodiesel y otros productos más. Por lo tanto es necesario explicar algunos métodos para la extracción de estos aceites.

1.4.1-Extracción por Arrastre de Vapor: (Ascensión, T) La extracción por arrastre de vapor de agua es uno de los principales procesos utilizados para la extracción de aceites esenciales. Los aceites esenciales están constituidos químicamente por terpenoides (monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos, etc.) Y fenilpropanoides, compuestos que son volátiles y por lo tanto arrastrables por vapor de agua. Este método consiste en separar sustancias insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otros productos no volátiles; de esta forma, compuestos orgánicos de alto punto de ebullición son destilados con cierta rapidez por debajo del punto de ebullición del agua, al lograr ser arrastrados por el vapor generado. Posterior a esto, se debe separar el aceite del resto del producto de la destilación, utilizando para ello la extracción discontinua líquido-líquido, técnica que consiste en agitar la solución acuosa que contiene el compuesto orgánico con un disolvente orgánico inmiscible con el agua, el cual permite la formación de dos fases, en las que se distribuyen los solutos según sus solubilidades, la orgánica y la acuosa. Luego, como la fase orgánica final contiene tanto aceite como el disolvente orgánico, este último se debe evaporar, empleando una placa calefactora.

1.4.2- Extracción en continuo Solido-Liquido: (Ascensión, T) La extracción sólido – líquido, es una operación de la ingeniería química que se usa en numerosos procesos industriales. Técnicamente, es una operación de transferencia de masa, donde un disolvente o mezcla de éstos, extraen selectivamente uno o varios solutos que se hallan dentro de una matriz sólida. Al igual que en la destilación, existen una serie de parámetros físico – químicos, tales como la viscosidad del disolvente, los coeficientes de solubilidad de los solutos, los coeficientes de difusión, las temperaturas de ebullición, etc. que son de importancia fundamental para el diseño del equipo y el éxito del proceso de extracción. Extractores de lecho fijo, de lecho móvil, continuos de bandejas, etc., son algunos de los tipos que se usan normalmente en la industria.

1.4.3- Extracción del aceite de semillas oleaginosa: (Ascensión, T) Hay dos métodos fundamentales para extraer el aceite presente en las semillas oleaginosas:

1.4.3.1- El Prensado: una vez limpias las semillas se trituran y se calientan con vapor con objeto de dilatar los tejidos celulares. Seguidamente se someten a presión con prensas continuas de huso que alcanzan presiones altas y, simultáneamente, calientan la masa triturada. De este proceso se obtiene el aceite crudo y la torta. El aceite crudo se decanta, se filtra y pasa al proceso de refinado. La torta, que aun contiene entre un 15% y un 25% de aceite pasa a la etapa de extracción con disolvente

1.4.3.2- Extracción con Disolventes Apolares: se utiliza la fracción de petróleo que destila entre 55 y 65 ºC, denominada hexano comercial. El hexano circula, a contracorriente, a través de depósitos llenos de material triturado. La disolución obtenida se destila para recuperar el hexano y obtener el aceite. Ambos procesos se usan extensamente para obtener aceites de semillas oleaginosas (soja, girasol, algodón, colza). El aceite así obtenido hay que refinarlo antes de utilizarlo para consumo humano. El residuo sólido desengrasado es muy rico en proteínas y se utiliza para la fabricación de piensos compuestos y para extraer proteínas destinadas a la industria alimentaria

El aceite de oliva se extrae del fruto del olivo, la aceituna; utilizando métodos físicos, sin el agregado de productos químicos, por lo que se trata de un verdadero zumo de fruta. Los sistemas de extracción de aceite tradicionales realizaban el proceso cumpliendo tres etapas: molienda, prensado y decantación. En la actualidad con la utilización de nueva tecnología, después de la molienda se realiza un batido de la pasta con el fin de homogeneizar e iniciar una primera separación del aceite y una centrifugación (decanter) con el fin de separar la fase sólida de la líquida. Por último se realiza una segunda centrifugación para separar en la fase líquida, el agua del aceite.

Desde que se inicia la cosecha hasta el envasado, se suceden tres etapas de suma importancia para la conservación de las características de los aceites. La primera va desde la cosecha hasta el ingreso a molienda de la fruta, donde se debe procurar la obtención de frutos sanos en maduración adecuada y ser procesados dentro de las 24 a 48 horas. La segunda etapa es el proceso de extracción, donde se deben cuidar principalmente las temperaturas y tiempos de batido para la mínima alteración de las propiedades física-químicas y preservación de las características organolépticas del aceite. En la última etapa tiene que ver con la decantación y filtrado con el fin de eliminar los restos de agua y sólidos, que favorecen la alteración del aceite.

1.5- Refinación de los Aceites

(Aceite, Wikipedia. 2009).Los aceites crudos se almacenan en grandes tanques de acero inoxidable. Naturalmente estos aceites contienen tocoferoles, gomas y otros antioxidantes naturales. Pero el grado de acidez libre que presenta, unido a las sustancias naturales (aldehídos, alquenos (C2:1), butenos y pentenos), los hacen poco comestibles, y es necesario refinarlos.

1.5.1- Neutralización: La refinación comienza con la neutralización de la acidez libre de la materia prima que se realiza en unas lavadoras centrifugadoras, donde se añade ácido fosfórico e hidróxido de sodio. El ácido fosfórico retira las gomas del aceite, y el hidróxido de sodio neutraliza la acidez libre.

1.5.2- Desodorizarían: Luego, el aceite neutralizado y desgomado es conducido a las torres de desodorización, donde caen por gravedad, en medio de bandejas sometidas a alta temperatura, aquellas sustancias volátiles y aldehídos, que emigran del cuerpo del aceite y son condensados, para su disposición final; estudios más recientes han determinado que la desodorización activa el aceite, predisponiéndolo a su rancidez, por este motivo, se recomienda que se adicionen, de inmediato, derivados de guayatecol y otros.

1.5.3- Winterizado: Algunos aceites contienen triglicéridos saturados en su composición (por ejemplo, el aceite de pescado), y es necesario proceder a fraccionarlos y luego a winterizarlos. En el fraccionado, los aceites se exponen a temperaturas bajas, y la fracción sólida se separa por gravedad y se retira. Luego, la fase líquida del fraccionado se expone a ciclos de frío para formar los núcleos de cristalización, y luego se prensan nuevamente para retirar los sólidos formados. El sólido suele denominarse estearina.

Algunos aceites, como el de colza, el de girasol y el de algodón, se winterizan para lograr una mejor apariencia final. En este caso, los sólidos formados son gomas y mucílagos.

1.6- Obtención de productos a partir de aceites triglicéridos y surfactantes

1.6.1- Jabones: Hidrólisis básica, otra aplicación industrial de las grasas es la fabricación de jabones. Los jabones se obtienen por hidrólisis alcalina de las grasas y aceites con sosa concentrada (o potasa) con agitación y calentando con vapor. Este proceso, que da lugar a la hidrólisis de los grupos éster del triglicérido, recibe el nombre de saponificación. Como resultado se obtiene una molécula de glicerina (líquido) y tres moléculas de ácidos carboxílicos (los ácidos grasos). A su vez, estos ácidos grasos reaccionan con la sosa produciendo tres ésteres de sodio o jabones. La pasta resultante se trata con una disolución de cloruro de sodio (salado) para favorecer la precipitación (solidificación) del jabón. Este se separa, por filtración, de la disolución acuosa que contiene la glicerina (la solubilidad del jabón disminuye en una disolución acuosa de cloruro de sodio). Los principales componentes de los jabones son el palmitato o el estereato (C16 y C18 respectivamente).

1.6.2- Fabricación de alcoholes grasos: los alcoholes grasos (C=>12) tienen un extenso uso en cosmética y para obtener detergentes, champús y geles de baño. Se obtienen por hidrogenolisis de las grasas o de los esteres metílicos de los ácidos grasos, con H2 a presión de 200 a 600 atm, temperaturas de 300 a 500 ºC y como catalizadores óxidos de cobre y de cromo.

Los alcoholes así obtenidos se esterifican, con ácido sulfúrico, para dar los ácidos sulfónicos correspondientes, los cuales por tratamiento con NaOH se transforman en los correspondientes alquilsulfatos de sodio que son detergentes importantes.

1.6.3- Estudio de la obtención de emulsificantes catiónicos a partir del aceite de coco en la formulación de fluidos para la estimulación ácida de pozos de petróleo:

En este trabajo se desarrollan emulsificantes catiónicos, idóneos para la formulación de sistemas ácidos aromáticos emulsionados, tomando como materias primas fundamentales el aceite de coco y la trietanolamina. Como materias primas para la síntesis se emplearon: aceite de coco y trietanolamina, ambas de grado técnico. Para la formulación de las emulsiones se emplearon: LCO (Light CirculationOil) como fuente de hidrocarburo aromático; ácido clorhídrico, agua y tensoactivo catiónico. Los ácidos grasos contenidos en el aceite de coco se encuentran en forma de triglicéridos, por lo que se requiere de su hidrólisis para obtener el ácido graso libre. El procedimiento es simple y consiste en efectuar primeramente una hidrólisis alcalina (que produce el jabón de ácido graso, glicerina y agua) seguido de una hidrólisis ácida para obtener el ácido graso libre. En un equipo convencional de síntesis, provisto de agitador eléctrico y sumergido en baño termostático, se efectuó la síntesis del producto en las condiciones predeterminadas para cada experimento. Se depositó el aceite de coco en el reactor y cuando la temperatura alcanzó el valor fijado para la experiencia, se comenzó la adición de la trietanolamina, efectuando la dosificación en el intervalo de media hora. Los productos fueron caracterizados realizándose las siguientes determinaciones: Evaluación de la tensión superficial a distintas concentraciones para determinar la concentración micelar crítica (CMC). Tensión interfacial frente a queroseno, empleando la concentración de tensoactivo correspondiente a la CMC. Evaluación de su efectividad como emulsionante. Para ello se formularon emulsiones que contenían LCO y solución de ácido clorhídrico al 15% en relación 40:60 y la cantidad de tensoactivo determinada por la CMC. Ramos, Casal y Spengler, (2006).

1.6.4.- Los aceites vegetales como fuente de biodiesel: Actualmente en varios países se ha estudiado la posibilidad de utilizar aceites vegetales que funjan como biocombustible, debido a problemas como el cambio climático y las bajas reservas petrolíferas. Existen varias formas de utilizar aceites de origen vegetal en los motores diesel, pero su uso como combustible está más orientado a la elaboración de biodiesel, que puede conseguirse a partir de aceites, grasas o aceites de reciclado. El biodiesel es un producto sintético creado a partir de componentes biológicos, para cuya elaboración es común hacer reaccionar un aceite y un alcohol de cadena corta. La elaboración del biodiesel consiste en la transesterificación de los aceites vegetales. Las reacciones de transesterificación se realizan en moléculas pertenecientes al grupo de los ésteres. La reacción se basa en la sustitución alcohólica de la porción alcóxido presente en el éster y para ello se usa un catalizador que acelere la reacción, el cual puede ser básico o ácido. El resultado es el intercambio de fragmentos moleculares, donde un fragmento del alcohol termina siendo parte del éster y el fragmento alcóxido del éster termina siendo parte del alcohol en reacción. Una de las desventajas en la síntesis de biodiesel de forma tradicional es que se necesitan grandes cantidades de agua para remover la base o el ácido usado como catalizador. El agua de estos lavados constituye frecuentemente un problema ambiental muy fuerte. De aquí la importancia de desarrollar un catalizador sólido fuertemente básico o ácido con el objetivo de sustituir el uso tradicional del hidróxido de sodio o de potasio y así evitar los problemas de lavado, haciendo el proceso más económico y disminuyendo a la vez la contaminación ambiental.Herrera (2015).

1.7- Consumo de Aceite

(Aceite, Wikipedia. 2009).El aceite aporta entre 700 y 900 calorías x 100 mililitros, dependiendo del tipo del aceite. La ingestión moderada de aceites es fuente de ácidos grasos esenciales para el organismo. Dichos ácidos participan en un sinnúmero de reacciones bioquímicas a nivel celular y en otros mecanismos, tales como la formación de tejido conjuntivo, producción hormonal, promoción de vitaminas y la gestación y manutención lipídica de las células.

Algunas reacciones bioquímicas conducen al desdoblamiento y transformación de la energía química de los aceites en energía calórica elevada y al revés, en la formación del panículo graso de la piel y al almacenamiento corporal como reserva de energía.

La carencia de estos aceites esenciales conduce a malformaciones y puede atrofiar el sistema nervioso y el endocrino, lo que generará desequilibrios a nivel celular. La incapacidad del organismo humano para realizar síntesis a partir de los ácidos grasos esenciales conduce al raquitismo y a la muerte.

Los mejores aceites para el consumo humano son los de pescado y de maravilla, debido a que contienen los llamados ácidos grasos esenciales omega en mayor porcentaje que los restantes aceites vegetales. Existen aceites naturales que son considerados dañinos per se, como es el caso del aceite de colza o raps o canola, producido del Brassicanapus, que contiene el dañino ácido C 22:1 erúcico, causante de malformaciones infantiles y atrofia del crecimiento. Este aceite fue ampliamente cultivado en Chile y su producción se fue restringiendo una vez que los estudios bioquímicos demostraron su grado de toxicidad.

(Grasas y Aceites en la Nutrición Humana. FAO). La fabricación de productos químicos por medio de procesos que utilizan grasas y aceites representa sólo una fracción pequeña de la producción total actual de compuestos químicos, no obstante estos procesos juegan un papel importante y, en algunos casos, indispensable.

El campo principal de aplicación de las grasas y aceites se encuentra en la industria alimentaria. Los productos más importantes son la mantequilla, el aceite de oliva, el aceite de girasol y el aceite de soja.

Desde un punto de vista industrial las principales aplicaciones de grasas y aceites se centran en la fabricación de jabones y de polímeros para la preparación de pinturas y barnices si bien están siendo desplazados por productos derivados del petróleo que resultan más competitivos.

1.8- Aceites Triglicéridos de Ajonjolí, Palma, Aguacate y Cera de Abejas

1.8.1- Aceite de Ajonjolí

(Zabala, F. 2008) El ajonjolí es una pequeña semilla de color paja, que contienen una gran cantidad de aceite. Las semillas son muy pequeñas, de forma achatada, de 2 a 4 mm de largo y de colores que varían entre el blanco, crema, rojizo o pardo hasta el negro. Las semillas que utilizaremos en nuestro proceso son de aproximadamente 3mm de largo y de color crema que según estudios son las que representan en su 8 composición una mayor cantidad de aceite, aumentando así el rendimiento de la producción.

La demanda de semilla de ajonjolí va en aumento cada año debido al interés comercial e Industrial despertado por el alto contenido de aceite. El sésamo es una planta anual, cuyo ciclo puede variar entre 80 a 130 días. Es una especie rústica y de rápido crecimiento. Posee sistema radicular bien desarrollado, muy ramificado y fibroso, formado por una raíz principal pivotante, generalmente superficial.

El Aceite de Ajonjolí se deriva de una planta llamada Sesamun Indicum. Se cree que el ajonjolí es una de las plantas más antiguas que se ha cultivado en el mundo. Hace muchos años en el Medio Oriente cuando la civilización empezó y nació el arte culinario se descubrió el Aceite de Ajonjolí, probablemente el primer aceite vegetal de consumo humano en el mundo.

El ajonjolí se considera que tuvo su origen en Etiopía (África) y como regiones o países de diversificación secundaria fueron: India, Japón y China. Después del descubrimiento de América, fue llevado a México, luego a países de Centro América con climas cálidos de zonas tropicales. La opción tecnológica alcanzó el nivel óptimo de desarrollo posible. Su adopción es sencilla y aceptable tanto socio-económica como agroecológicamente. Sin embargo la continuidad de cultivo de ajonjolí en la zona es dependiente de la demanda de la industria de aceites y descortezado, actualmente en proceso de reposicionamiento del producto en el mercado por la disminución en el consumo de aceites.

El Aceite Virgen de Ajonjolí contiene una acidez libre baja, entre 0.2% a 0.65% oleico, dependiendo de la calidad de la semilla. Contiene una sustancia fenólica, el Sesamol que es un potente antioxidante natural el que junto a las pequeñas proporciones de Tocoferoles que contiene, hacen que el aceite sea resistente a la Rancidez Oxidativa más que los otros aceites vegetales comestibles. El Sesamol se separa por destilación o se destruye a las altas temperaturas de la desodorización, 190° a 240°C, también lo destruye las tierras decolorantes activadas acidas, todo esto en el proceso de refinación.

El aceite Refinado es amarillo pálido ya que ha perdido los Carotenos. La distribución de los ácidos grasos en los Glicéridos de su constitución, le dan una alta digestibilidad entre los aceites e inclusive su punto de nube (enturbiamiento) está por debajo de 0 °C, de aquí que es un excelente aceite para ensalada.

Tabla 2: Composición del Aceite de Ajonjolí.

Ácidos grasos	Nomenclatura	Mínimo	Máximo
Palmítico	C16:0	7.0 %	12.0 %
Palmitoleico	C16:1	Trazas	0.5 %
Esteárico	C18:0	3.5 %	6.0 %
Oleico	C18:1	35.0 %	50.0 %
Linoleico	C18:2	35.0 %	50.0 %
Linolénico	C18:3	Trazas	1.0 %
Eicosenoico	C20:1	Trazas	1.0 %

Fuente:(Aceite de Sésamo, Wikipedia. 2009).

1.8.1.1- Propiedades del Aceite de Ajonjolí.

(Propiedades del Aceite de Sésamo, Uncomo. 2014)El alto contenido en ácidos grasos poliinsaturados y, en concreto, de omega 6 y 3 convierte al aceite de sésamo en un producto estupendo para favorecer el aparato circulatorio. Se ha demostrado que ayuda a reducir el colesterol en la sangre. Además contiene lecitina, una sustancia que impide que las grasas se adhieran y se acumulen en las paredes de las arterias.

Otra de las propiedades del aceite de sésamo está relacionada con su gran aporte de magnesio. El porcentaje elevado que contiene de este nutriente hace que sea bueno para fortalecer el sistema nervioso y ayudar a recuperar el ánimo de personas deprimidas o con agotamiento mental.

Los ácidos grasos, linoleico y oleico, otorgan propiedades antiinflamatorias al aceite de sésamo. Es por ello que a modo de uso externo, puede ser eficaz para aliviar dolores musculares y de articulaciones. También puede utilizarse para tratar el dolor de oídos y disminuir la inflamación.

Es un aceite rico en calcio, lo cual hace que sea un producto beneficioso para tratar los problemas de descalcificación que se ocasionan en etapas como la menopausia. Además, por sus propiedades antiinflamatorias, anteriormente citadas, el aceite de sésamo es empleado en medicina ayurvédica para realizar masajes sobre el vientre de la mujer, con el fin de aliviar y reducir los dolores propios de la menstruación.

Contiene fosfolípidos y lecitina, por lo que es bueno para mejorar la memoria. De hecho, los fosfolípidos forman parte de todas las membranas activas de las células y son esenciales para un cerebro sano.

El aceite de sésamo posee también propiedades antioxidantes gracias a su rico contenido en vitamina E, la cual es esencial para acabar con los radicales libres, responsables de muchas enfermedades degenerativas.

1.8.1.2-Métodos para la Extracción del Aceite de Ajonjolí

1.8.1.2.1- Extracción a Alta Presión: (Zabala, F. 2008). Se realiza por dos métodos fundamentalmente: Presión (Sistema tradicional) y centrifugación (Sistema continuo). No obstante, previamente se puede intercalar un dispositivo que extraiga una parte importante del aceite suelto conseguido en el batido. La extracción de aceite hasta finales de los años sesenta se realizaba con el método tradicional, el molino de rulos (empiedro) y el sistema de prensas. Este procedimiento era poco operativo y racional ya que el rendimiento horario era bajo, las necesidades de mano de obra eran elevadas y la limpieza y la higiene eran difíciles de conseguir. Posteriormente, la investigación y la innovación tecnológica en el sector han provocado un notable paso adelante, registrándose una significativa transformación, se han introducido sistemas más potentes y de ciclo continúo, permitiendo un sustancial crecimiento de la capacidad productiva. En el sistema continúo, la extracción del aceite se realiza por acción de la fuerza centrífuga sobre la pasta de ajonjolí recurriendo a máquinas rotativas horizontales de elevada velocidad (decanters). Al inicio, los decanters estaban dotados de dos salidas, una para la fracción más rica en aceite y otra para la fracción más sólida y húmeda. Este hecho implicaba un gran problema en la separación de los componentes de las diversas fracciones, por ejemplo era difícil la rotura y separación de la emulsión aceite/agua de vegetación.

1.8.1.2.2- Destilación con agua y vapor: (Zabala, F. 2008). el material de la planta se suspende sobre una rejilla que sirve de doble fondo en el alambique. En esto se agrega agua hasta un nivel un poco inferior al de la rejill. Así el material de la planta está en contacto con el vapor saturado a baja presión, pero no está sumergido en el agua hirviendo.

1.8.1.2.3- Destilación con vapor directo: (Zabala, F. 2008). Este método es semejante al anterior, salvo que no hay agua en el fondo del alambique. El vapor se genera en una caldera separada (esto es: se emplea vapor “seco”). En algunos casos se introduce vapor recalentado a presión ligeramente superior a la atmosférica, el cual sale por los orificios de un serpentín situado bajo la carga.

El proceso se realiza en Cantidades por batch de semillas a moler por cantidad de aceite obtenido y cantidad de residuo obtenido. Este proceso es continuo y se procesan 50 toneladas de semilla de ajonjolí por día.

Esta semilla se la procesa durante las 24 horas para la obtención con un rendimiento del 54 % en relación de cantidad de aceite obtenido por cantidad de semilla procesada.

1.8.1.3-Proceso de Refinado: (Zabala, F. 2008) El proceso no se detiene con la extracción del aceite vegetal, sino que luego es refinado para remover los ácidos grasos y otras impurezas que están adicionadas y que produce que el aceite tenga olores y una apariencia desagradables y que puede en algunos casos ser peligroso para la salud.

1.8.1.3.1- Refinado Alcalino: El proceso de reaccionar sosa cáustica con los ácidos grasos libres en aceite crudo, para formar un jabón insoluble de aceite. Este jabón entonces se separa con otras impurezas del aceite neutro.

1.8.1.3.2- Blanqueado (bleaching): Mezcla de carbón o tierra activada con aceite refinado para remover los pigmentos de color restantes, los metales pesados y los rastros de jabón. Los medios de blanqueado se quitan posteriormente por filtración.

1.8.1.3.3- Deodorización: Paso del aceite refinado sobre bandejas calientes en un recipiente evacuado. El aceite entonces se vierte de una bandeja a la siguiente y, por ello, pierde su olor y algo de color.

1.8.1.3.4.- Filtración Refinadora: Tras la extracción, el aceite crudo se filtra con productos como arcilla, papel o carbón de leña para remover las impurezas tales como fragmentos de semilla. Este proceso mejora la claridad y el olor del aceite.

1.8.1.3.5- Hibernación (winterizing): El proceso de enfriar un aceite a una temperatura dada, de forma que los cristales que se hayan podido formar se quiten filtrándolos.

1.8.1.4-Usos del Aceite de Ajonjolí

(Zabala, F. 2008) El ajonjolí se utiliza para la elaboración de aceite comestible, margarinas (es apreciado en los países que lo consumen por su sabor agradable y ser fácilmente digerible), como ingrediente en la industria farmacéutica, en la fabricación de jabones, cosméticos, perfumes, insecticidas y pinturas. Después de la extracción del aceite, queda la parte residual (torta) útil para la alimentación del ganado y aves de corral. Contiene de 40 a 50% de proteínas. La semilla de ajonjolí se utiliza en la preparación de pan, galletas y confitería.

(Propiedades del Aceite de Sésamo, Uncomo. 2014) La torta que queda después de extraído el aceite, se emplea como una fuente de proteína, (rica en metionina y triptofano), en raciones para alimentar al ganado y aves, y a veces también se utiliza para el consumo humano. Las cáscaras se usan para fertilización del suelo.

1.8.2- Aceite de Palma

(Aceite de palma, Wikipedia. 2006) El aceite de palma es un aceite de origen vegetal que se obtiene del mesocarpio de la fruta de la palma Elaeisguineensis. Es el tipo de aceite con más volumen de producción, sólo superado por el aceite de soja.1 El fruto de la palma es ligeramente rojo, al igual que el aceite embotellado sin refinar. El aceite crudo de palma es una rica fuente de vitamina A y de vitamina E.

La palma es originaria de África occidental, de ella ya se obtenía aceite hace 5.000 años, especialmente en la Guinea Occidental de donde pasó a América, introducida después de los viajes de Colón, y en épocas más recientes fue introducida a Asia desde América. El cultivo en Malasia es de gran importancia económica, provee la mayor cantidad de aceite de palma y sus derivados a nivel mundial. En América, los mayores productores son Colombia y Ecuador.

(Elaeis guineensis, Wikipedia. 2015) Como todas las especies de su género Elaeis posee un tronco alto y único. Las inflorescencias se producen en las axilas de las hojas, éstas son grandes y de tipo pinnado compuesto, con folíolos que parten desde el raquis sobre dos planos regulares. Los folíolos son lanceolados.

Es una planta perenne, alcanzando más de 100 años, pero bajo cultivo solo se le permite llegar hasta los 25 años, que es cuando alcanza los 12 m de altura. En estado natural llega a superar los 40 metros.

Los frutos se agrupan en una fruticencia, una drupa, cubiertos con un tejido ceroso llamado exocarpio, una pulpa denominada mesocarpo y una estructura dura y redonda, en cuyo interior se aloja una almendra, denominada endocarpio, que es la que protege el embrión.

(Acepalma. 2009) Se obtiene del mesocarpio de la fruta de la palma de aceite, por proceso de extracción mecánica o por solventes. Se caracteriza por tener una relación 1:1 de ácido palmítico y ácido oleico, lo cual le imprime una alta estabilidad a la oxidación y no requiere de hidrogenación (proceso precursor de ácidos grasos trans). Además, tiene un alto contenido de vitaminas A (carotenos) y vitaminas E (Tocoferoles y Tocotrienoles).

El aceite de palma está compuesto por: (Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)

40-48% ácidos grasos saturados (principalmente palmítico)
37-46% ácidos grasos monoinsaturados (principalmente oleico)
10% ácidos grasos poliinsaturados.

Tabla 3: Composición Típica en Ácidos Grasos.

Nombre	Fórmula molecular	Porcentaje (%)	Punto de Fusión ºC
Ácido Mirístico	C13H27COOH	1.2 – 5.9	53.7
Ácido Palmítico	C15H31COOH	31.5 – 43.8	62.6
Ácido Esteárico	C17H35COOH	2.2 – 5.9	69.3
Ácido Oléico	C17H33COOH	34.8 – 49.5	13.5
Ácido Linoléico	C17H31COOH	6.5 – 11.2	-24

Fuente: (Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)

Tabla 4: Composición Típica de Glicéridos.

Nombre	Porcentaje (%)	Punto de Fusión ºC
Tripalmitina	2.0 – 5.5	65.0
Dipalmito – Estearina	1.0 – 3.5	63.0
Dipalmito – Oleína	16.5 – 43.0	34.5
Oleo- Palmito-Estearina	11.0 – 15.0	31.0
Palmito-Dioleína	31.0 – 51.0	18
Oleína y linoleina	6.0 – 14.0	15

Fuente: (Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)

Tabla 5: Características Fisicoquímicas

Punto de fusión	27 – 45º C
Poder calorífico	8825 calorías
Punto de chispa	280º C
Viscosidad absoluta	37,8 cp a 70º C
Índice de refracción	1.4531 a 1.4580
Densidad	0,8981 a 40º C
Coeficiente de dilatación	0,0008
Índice de saponificación	195 a 205
Índice de yodo	44 a 58
Índice de Cetano	35

Fuente: (Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)

(Todo lo que debes saber sobre el aceite de palma, OCU. 2012) El aceite de palma es el más utilizado del mundo, por delante del de soja o el de colza. Se produce a partir de los frutos de la palma africana (Elaeisguineensis) y se ha convertido en una materia prima usada a nivel global para la elaboración de una gran cantidad de productos de la industria alimenticia y cosmética.

El aceite de palma está desplazando a las grasas hidrogenadas, que se han demostrado nocivas para la salud. No obstante, este aceite es muy rico en grasas saturadas, por lo que está lejos de ser una alternativa idónea desde el punto de vista del equilibrio nutricional y es preferible no abusar de él.

Debido a su alta proporción de grasas saturadas, se le atribuyen propiedades negativas para la salud humana ya que su consumo prolongado y abundante puede subir la proporción de colesterol LDL en sangre.

1.8.2.1- Usos del Aceite de Palma

(Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010) En relación con la Palma Africana, alrededor del 80% de sus productos derivados son utilizados en la elaboración de alimentos, mientras que al otro 20% se le da usos no alimenticios.

1.8.2.1.1.-Alimentos: (Todo lo que debes saber sobre el aceite de palma, OCU. 2012)

1.8.2.1.1.1- Cremas y coberturas: Se derrite a mayor temperatura que el chocolate, por eso es idóneo para mantener y almacenar las coberturas, pero en la boca funde peor.

1.8.2.1.1.2- Productos para untar: Por la cantidad de grasas saturadas que contiene y que facilitan el untado, hace que se utilice en cremas de cacao y en margarinas.

1.8.2.1.1.3- Snacks y pasteles: En galletas, tostadas o bollería industrial, como sustituto de las grasas hidrogenadas, poco cardiosaludables, y de la mantequilla, que es más cara.

1.8.2.1.1.4- Precocinados: Se enrancia menos y su precio es bajo, por eso se usa para elaborar muchos platos de comida preparada.

1.8.2.1.1.5- Chips y aperitivos: Porque aguanta más frituras que otras grasas. Aunque en España se usa en su lugar aceite de girasol o de oliva.

1.8.2.1.2- Productos de limpieza: Es parte clave de la fórmula de jabones y detergentes por estar presente en sus tensioactivos.

1.8.2.1.3- Cosméticos: Por su untuosidad, es una base óptima para muchos productos de belleza y cremas corporales.

1.8.2.1.4-Velas: Alternativa a la cera o la parafina, para fabricar velas.

1.8.2.1.5- Ácidos Grasos de Destilados de Palma

(Acepalma. 2009) Subproducto obtenido de la refinación física del aceite de palma con una composición típica del 76% al 86% de ácidos de cadena larga, Este producto puede ser utilizado como materia prima principal en el proceso de fabricación de velas, tintas para textiles, en la fabricación de jabones y detergentes. En la industria oleoquímica son la base para la preparación de alcoholes grasos y derivados. Los jabones cálcicos de este producto constituyen un complemento nutricional en la dieta de ganado vacuno.

1.8.2.1.6- Biodiesel de Palma.

(Acepalma. 2009) El biodiesel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a partir del proceso de trans-esterificación de los triglicéridos contenidos en el aceite de palma, debido a sus características puede ser utilizado directamente en motores diésel de combustión interna o mezclado en cualquier proporción con diésel convencional. Ha demostrado una reducción en las emisiones atmosféricas de dióxido de carbono al ser utilizado en este tipo de motores.

(Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)El proceso de trans-esterificación consiste en combinar el aceite (normalmente aceite vegetal), con un alcohol ligero (normalmente metanol), y deja como residuo de valor añadido propanotriol o glicerina, que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras.

La capacidad, producción y consumo mundial del biodiesel creció en promedio 32% por año entre 2000 y 2005. La industria espera ver tasas de crecimiento más altas para los años 2008 en adelante.

El biodiesel es mejor para el medio ambiente porque es hecho de recursos renovables y tienen una emisión menor en comparación con el petrodiésel. Es también menos tóxico que la sal de mesa y es más biodegradable que el azúcar. La lubricidad es mucho mayor que el petrodiésel por lo que no reduce la vida útil del motor por corrosión como lo hace el petrodiésel. Existen otros beneficios relacionado con la salud y el medio ambiente que se debaten en la industria.

La alternativa de utilizar el biodiesel está llamando la atención de varias industrias a nivel mundial. La mayoría de la atención se debe por ser un combustible renovable, además porque puede ser usado puro o en mezclas con combustible fósil como el diésel, reduciendo así algunos de los gases contaminantes del ambiente

(Rodríguez, D) El proceso empieza realizando una mezcla de metanol con hidróxido de sodio en proporción de 31/1 en un tanque agitado. Tanto el metanol como el hidróxido de sodio deben ser anhidros debido a que el agua juega un papel catalítico para producir jabón (producto indeseado). Esta mezcla se adiciona al aceite de palma teniendo en cuenta que debe ir un 60% en exceso de metanol, en un tanque agitado.

La mezcla pasa a un reactor de columna (tomado como PFR), que posee las características de temperatura, presión y método de contacto ideales para que la reacción sea exitosa. Al final del reactor se debe haber desarrollado la reacción en un 90%. Desde el reactor se está produciendo constantemente glicerol e igualmente se irá sedimentando, así que posterior a este se dispone de un sedimentador diseñado para extraer el glicerol producido. Esto también mejora el equilibrio de la reacción para la producción de metilésteres. La fase ligera es pasada a un nuevo reactor, esta vez como tanque agitado (CSTR) donde se llega a una transesterificacion del 97%.

Seguidamente se procede a un proceso de lavado con agua ( a un pH de 8 ) a una temperatura de 80°C; esta se lleva la mayor parte del glicerol suspendido así como una buena parte del metanol y una pequeña parte de aceite, metilésteres y jabón. La fase ligera pasa se procede a pasar al tercer reactor, primero recirculando una parte al segundo reactor para mejorar la concentración de glicerol y así favorecer la reacción. Antes de llegar al tercer reactor, la solución se mezcla nuevamente con un flujo de metanol e hidróxido de sodio utilizando una relación de tres veces la inicial y una proporción de metanol del 30% en exceso. Hay entonces una secuencia similar a la anteriormente descrita. Los reactores nombrados trabajan a 80°C y 2 bar continuamente.

Después del segundo lavado la fase ligera es despojada casi completamente del metanol en un tanque de separación Flash que funciona a 85°C y 0.9 bar. Luego, mediante una serie de dos lavadores con agua de proceso se retira la mayor cantidad del jabón presente y posteriormente se lleva la fase ligera a un separador de fases que funciona a 120°C y 0.9 bar, eliminando la casi totalidad del agua. El biodiesel, finalmente se enfría y filtra.

Las corrientes de salida de subproductos como glicerol, pasan a una planta de purificación en la que se neutraliza, invierte la formación de jabones y se recupera el biodiesel presente.

1.8.2.1.7- Margarina a Partir de Aceite de Palma.

(Aceites Vegetales, Agroimasa. 2010)Uno de los principales usos del aceite de palma y de sus fracciones lo constituye la elaboración de margarinas, de las cuales existen diversos tipos según el destino final de las mismas.

A pesar que el aceite de palma es semisólido y sus propiedades se acercan a las que tiene el producto terminado, su uso en las denominadas margarinas “de mesa” en zonas de clima templado se ve limitada y debe ser mezclado con aceites vegetales parcialmente hidrogenados o sin hidrogenar para que el producto final resulte fácil de untar.

Una mezcla adecuada de estearina de palma, aceite de palma, aceite de soya y aceite de palmiste, permite obtener una excelente margarina para ser usada en la fabricación de pasteles. Su suave consistencia y la existencia de pequeños cristales de grasa permiten la incorporación de muchas burbujas de aire en la masa, lo que se trasunta en un horneado mucho más parejo.

Una fórmula a base de estearina de palma o de aceite de palma endurecido, es ideal para usar como margarina “de pastelería”, especialmente para lograr excelentes masas de hojaldre y otros productos similares, en los cuales la masa forma capas separadas de grasa. Son margarinas de suave textura pero de muy buena consistencia y muy trabajables, lo que permite la expansión del aire y del vapor entra las capas de grasa durante el horneado, haciendo crecer las capas de masa y dando al producto terminado una apariencia escamosa.

1.8.2.1.8- Torta Residual del Proceso de Extracción de Aceite de Palma.

(Acepalma. 2009) Se obtiene a partir de la extracción mecánica o por solventes de aceite de la almendra del fruto de la palma de aceite, se ha demostrado que la torta residual es una promisoria fuente de energía y proteína en la fabricación de concentrados para animales. Es un ingrediente para ser usado en la formulación de raciones para varios tipos de ganado; aporta fibra soluble e insoluble, proteínas, grasas, que son elementos básicos para el desarrollo del ganado, engorde y producción de leche.

1.8.2.2- Problemas Ambientales

(Aceite de palma, Wikipedia. 2006) En la actualidad, el cultivo de la palma de aceite está asociado a graves problemas sociales y ambientales, que no son causados por el árbol en sí mismo, sino por el modo en el que está siendo implantado. En este sentido, el boom del aceite de palma a gran escala a nivel mundial tiene serias repercusiones sobre los bosques tropicales, sus habitantes y su biodiversidad. Efectos tales como: la tala de bosques, envenenamiento de suelos, agua y aire por medio de venenos agrícolas, así como conflictos de tierra y empobrecimiento de las poblaciones afectadas son algunas de las consecuencias. Las plantaciones de palma también afectan a la tierra provocando una sequía excesiva.

1.8.3- Aceite de aguacate

1.8.3.1- Aguacate

Es un árbol frondoso con hojas alternas y elípticas y de flores pequeñas. El fruto es una drupa de color verdoso y piel fina, posee una pulpa muy aceitosa. Se le atribuyen propiedades medicinales. La semilla del aguacate contiene un aceite compuesto por un 80% de ácidos insaturados, con alto contenido de vitamina E y del complejo B. La parte principal del aceite del aguacate usada para la obtención de aceite es el mesocarpio del fruto. La pulpa del aguacate contiene hasta un 40% de lípidos compuesto por un 80% de ácidos grasos insaturados como el oléico, linoléico, palmítico, esteárico, cáprico, mirístico. Compuestos insaponificables en un 11% rico en esteroles como el beta-sitosterol, estimasterol, campestrol, delta 5-avenasterol y vitamina E. También se encuentran aminoácidos como la licina, valina y leucina y cantidades considerables de GABA (ácido gamma amino butírico); abundantes glúcidos, carotenos, vitaminas (B1, B12, B6, C) y sales minerales (fósforo y hierro).

El aguacate aparte de ser una fruta comestible tiene una semilla muy voluminosa de la cual se extrae un colorante, una antocianina, que sirve para teñir tejidos naturales y alimentos. La semilla del aguacate contiene perseina, un monosacárido de siete átomos de carbono de valor quimiosistematico, epicatequina y taninos condensados, que son formas poliméricas derivadas de la epicatequina.

1.8.3.2-Generalidades del aceite de aguacate

El contenido de aceite de la pulpa en el aguacate cambia con la variedad y el tiempo de maduración del fruto. Un fruto arrancado precozmente tiene menor contenido de aceite que el fruto que permanece el tiempo adecuado en el árbol. Los análisis químicos del aceite de aguacate demuestran que contiene una amplia gama de compuestos benéficos para la salud. El α-tocoferol que se ha relacionado con la reducción de las enfermedades cardiovasculares, se encuentra aproximadamente en una cantidad de 12 a 15 mg/g de aceite en el producto obtenido por prensado al frio. Los niveles de β-sitosferol fueron aproximadamente de 4,5 mg/g de aceite. Los fitoesteroles inhiben la absorción intestinal del colesterol en el ser humano disminuyendo los niveles plasmáticos de colesterol total y de LDL, pueden prevenir el cáncer de colon, mama y próstata.

El aceite de aguacate se utiliza para uso cosmetológico así como uso farmacéutico. El producto es de uso intermedio ya que se destina a industrias dedicadas a la producción de productos del mismo género como es el caso de jabones, shampoos, bronceadores y cremas humectantes.

1.8.3.3-Caracterización del aceite de aguacate

1.8.3.3.1- Presencia de ácidos grasos saturados, insaturados y poliinsaturados: los ácidos grasos hacen parte de los ácidos orgánicos, en ellos está presente el grupo carboxílico (COOH) y reciben su nombre por encontrarse en las grasas y aceites vegetales. El método más usado para la obtención del perfil de ácidos grasos para el aceite de aguacate es por cromatografía de gases, este método determina la proporción y contenido de ácidos grasos, saturados e insaturados del aceite. La presencia de ácidos grasas insaturados es una de las principales características del aguacate. Acosta (2011).

1.8.3.4- Propiedades físicas

Dentro de las más reconocidas están la densidad y la humedad.

1.8.3.4.1- Densidad: no representa un parámetro directo de calidad del aceite, pero es de gran utilidad para las transformaciones de masa, volumen y es indispensable para los cálculos involucrados en el diseño de equipos.

1.8.3.4.2- Humedad: es una medida de la cantidad de agua contenida en el aceite. El agua en exceso es un factor negativo para el aceite debido a que puede formar enlaces químicos y físicos inadecuados, propiciando reacciones de degradación. El método se basa en la separación por evaporación de agua contenida en la muestra tratándola a temperatura entre los 50 y 80ºC, dependiendo de la influencia de la presión. Acosta (2011).

1.8.3.5- Propiedades químicas

1.8.3.5.1-Índice de acidez: es indispensable como prueba de pureza, permite sacar conclusiones acerca del estado de la materia prima al igual que de las reacciones de degradación que se han podido producir a lo largo del tratamiento y almacenamiento del aceite.

1.8.3.5.2-Índice de peróxidos: esta información es de gran importancia en el análisis físico-químico de cualquier grasa ya que permite hacer estimaciones de hasta qué punto la grasa ha sido alterada.

1.8.3.5.3-Índice de yodo: evalúa la identidad y pureza de las grasas.

1.8.3.5.4-Índice de saponificación: es una medida de los ácidos grasos libres y combinados que existen en las grasas, es considerado únicamente como medida de pureza.

1.8.3.5.5-Rancidez: identifica si el aceite se encuentra alterado químicamente y determina si se ha producido oxidación en los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados como la formación de peróxidos. Acosta (2011).

1.8.3.6-Técnicas de extracción del aceite de aguacate

Existen diferentes técnicas en la extracción del aceite de aguacate, que a lo largo de la historia se han modificado, dependiendo del uso final del producto. Actualmente se están investigando métodos de extracción con aplicación de enzimas combinados con métodos mecánicos que aumentan el rendimiento de la extracción

1.8.3.6.1-Extracción con solventes

La extracción con solventes se inició en Europa en procesos batch en 1870. Más adelante se desarrollaron técnicas para que la extracción fuera continua y en contracorriente. La extracción permite separar los componentes de una solución debido a la distribución desigual de los componentes entre dos líquidos miscibles. En general la sustancia que se va a tratar se pone en contacto íntimo con un líquido completamente inmiscible capaz de extraer por solubilidad uno o más componentes. Es usual que el aceite obtenido por esta técnica sea utilizado como uso cosmético y farmacéutico. El proceso de extracción con solventes requiere de una posterior purificación para retirar impurezas solubles e insolubles presentes.

1.8.3.6.2-Centrifugación

El proceso de centrifugación se realiza en equipos que utilizan la fuerza centrífuga y la diferencia de las densidades entre el agua y el aceite, para la obtención del aceite se realiza a temperaturas menores de 45ºC, lo que permite que no se modifiquen las propiedades nutricionales del aceite. Los separadores centrífugos se basan en el principio de que si un objeto gira a gran velocidad en torno a un punto central, está sujeto a la acción de una fuerza, el objeto cambia constantemente de dirección y por consiguiente se acelera, esta aceleración se debe a la fuerza centrípeta la cual provoca la sedimentación de las partículas sólidas pesadas a través de una capa de líquido.

1.8.3.6.3-Extracción por prensado en frío

Es la separación de líquido de un sistema de dos fases. Mediante la compresión el líquido escapa y al mismo tiempo se retiene el sólido entre las superficies de la compresión. El proceso inicia con la maceración y el batido de la pulpa hasta lograr una consistencia homogénea, después se somete a la acción de prensas hidráulicas, y se hace pasar a través de una serie de centrifugas.

1.8.3.6.4-Extracción con enzimas en frío

En este método se aplican enzimas que actúan como biocatalizadores, es decir compuestos proteicos extraídos de las células que pueden ser de microorganismos o de plantas. Entre sus funciones esta acelerar una determinada reacción sin alterar otra. Se usan enzimas hidroliticas para carbohidratos, su acción rompe los idioblastos de las células, que atrapan el aceite en la pulpa del aguacate. Ello permite liberar el aceite extra virgen, es decir que no se alteró su calidad y mantuvo sus propiedades nutricionales. Aceite de palto o aguacate (2008).

En lo que respecta a procedimientos realizados para la extracción de aceite de aguacate, se ha encontrado lo siguiente:

Ariza et al. (2011), presentaron la extracción del aceite de aguacate utilizando tres métodos, para la aplicación de cada uno de los métodos primero se homogenizo la pulpa de aguacate en una batidora Braun MultiPractic. La pulpa se depositó en unas placas de Petri de vidrio y se extendieron hasta formar una capa delgada. Posteriormente fue necesario deshidratar la pulpa en una estufa Memmert hasta una humedad del 10% para luego llevar a cabo la extracción. Primer método: extracción con disolvente hexano a temperatura ambiente, se colocó una cantidad de pulpa de aguacate dentro de un frasco con disolvente se cerró herméticamente y se dejó reposar durante 24 horas, el ensayo se realizó por triplicado. Segundo método, extracción con disolvente hexano a temperatura 70ºC, se llevó a cabo mediante el método de extracción Soxhlet a 70ºC durante 4 horas. El último método empleado es extracción por centrifugación, se empleó una centrifuga marca Eppendorft, para la extracción se realizaron varios ensayos variando la fuerza centrífuga, temperatura y tiempo. Al comparar los métodos empleados se obtuvo como resultado que la mejor extracción fue la realizada por centrifugación debido a que el aceite mantuvo su color verde característico, hubo un mínimo de formación de ácidos grasos libres y baja oxidación de los ácidos grasos insaturados. Sin embargo el rendimiento fue bajo en comparación con los aceites extraídos con solvente con y sin calor el cual fue mayor.

Martínez, Camacho, Rodríguez y Moreno (1988) realizaron un estudio de extracción y caracterización del aceite de aguacate mediante distintos métodos. Antes de someter el aguacate a los diferentes métodos fue pelado y extraído el hueso. Primer método, obtención por extracción con disolventes utilizando éter de petróleo y hexano, este experimento se realiza en un sistema Soxhlet, sometiendo la pulpa sin secado durante 4 horas, dadas los bajos rendimientos de extracción en húmedo se ha desechado este procedimiento. En el caso de secado previo de la pulpa, esta se troceaba en forma de lámina de 2 mm de espesor y se secaba en estufa de vacío durante 4 horas a 60ºC y 20 mmHg. El extracto se sometía a evaporación para eliminar el disolvente y el aceite obtenido se secaba en una estufa de vacío. Segundo método obtención por centrifugación, el aguacate exento de piel y hueso se molía hasta tener una pulpa homogénea. Se calentaba en baño de agua con agitación a 60ºC y se centrifugaba en una centrifuga Sorvall, decantándose posteriormente el aceite liberado. Este aceite va acompañado de agua de vegetación que se elimina por decantación y posteriormente se seca en estufa de vacío. La fracción solida resultante de la centrifugación se somete a previo secado, a extracción con hexano en un Soxhlet, determinando de esta manera el porcentaje de aceite que no ha podido ser obtenido por centrifugación. Tercer método Obtención por hidrolisis alcalina, se determina la humedad de la pulpa. Una vez libre el aguacate de piel y hueso. Se muele y se ajusta el contenido de agua de forma que la relación pulpa seca/ agua sea 1:6. Posteriormente se lleva a pH 8,5 agregando NaOH 0,5N y se lleva a una baño de agua con agitación a 60ºC por media hora. Se centrifuga y decanta, se separa el aceite de la fase acuosa, esta se lleva con ácido fosfórico a pH 4.5 obteniéndose un precipitado que contiene alguna de las proteínas del fruto. Una vez obtenido el aceite mediante la aplicación de alguno de los métodos se realiza una caracterización del aceite en donde se determina la acidez, índice de saponificación, índice de iodo, peróxidos, refracción, absorción espectrofotométrica, contenido en ácidos grasos. Ultimo método obtención por prensada, el aguacate se debe pelar y extraer el hueso. La pulpa presenta una consistencia poco viscosa por lo que al someterla a presión escapa lateralmente y es muy difícil obtener el aceite que contiene. Se utiliza un dispositivo que consiste en un cilindro metálico hueco de 10 cm de altura y un diámetro interno de 7 cm, perforado con taladros de 2 mm de diámetro. La base superior es compacta y plana y se desliza con buen ajuste a lo largo del cilindro al aplicarle la presión. De estos métodos el máximo rendimiento se obtiene por extracción con hexano previamente secado.

Cabañas et al. (1991) exponen varios métodos para la extracción del aceite de aguacate. Extracción mediante prensado, después de eliminar la semilla, se muele la cascara y la pulpa, la mezcla se calienta 30 min. En esta fase ocurre una pérdida de humedad, la pulpa se adiciona y se mezcla. Con esta mezcla se forman bloques que se envuelven en lonas y prensan bajo cierta presión, la fase liquida expulsada se centrifuga para separar el agua del aceite y este último se seca para su almacenamiento, con este método se obtienen rendimientos del 60 y 80%, da un rendimiento bajo en humedad. Este método es utilizado a nivel industrial pero tiene la desventaja que por ser discontinuo requiere mucha mano de obra. Extracción con solventes, la pulpa del aguacate se deshidrata, esta operación puede efectuarse en estufas a vacío, o bien empleando una corriente de gas inerte para que no se oxide el aceite, debido a la alta humedad de la pulpa el secado requiere de tiempos largos. Otro procedimiento consiste en mezclar la pulpa molida con cal, para formar una pasta homogénea. La mezcla se deja en contacto, el aceite se separa de la pulpa utilizando el proceso de decantación o centrifugación, el producto obtenido en este caso es utilizado en la industria y particularmente para la elaboración de jabón. Un método bastante empleado es la extracción mediante centrifugación, a los frutos seleccionados se le quita la semilla manualmente y se elimina la cascara en una pulpadora. La pulpa obtenida se diluye con cuatro partes de agua en ebullición y la mezcla resultante va a un periodo de calentamiento y posteriormente a una centrifuga que separa el aceite del agua. El aceite crudo se seca al vacío y se almacena.

Devia y Saldarriaga (2004) explican cómo obtener colorante a partir de la semilla de aguacate, se utiliza una solución de hidróxido de sodio, el método de extracción consiste en lavar las semillas para removerles residuos de la pulpa y la suciedad, luego se pasan por un molino de discos y así se obtiene un producto de consistencia pastosa. La semilla molida se pone en un tanque de extracción, a una temperatura menor a 75ºC, con una determinada relación solido-solvente y por un tiempo definido de agitación. En el laboratorio el extracto obtenido se filtra por medio de una tela, haciendo un poco de presión para obtener la solución de color café oscuro. Finalmente esta solución se concentra en un evaporador y de este concentrado se saca una muestra que se seca en una estufa a una temperatura inferior a 75ºC.

1.8.3.7- Aplicaciones del colorante de la semilla de aguacate

Como tinte, se emplea para teñir fibras textiles de poliamida y de algodón.
Como colorante en alimentos. Leche y sus derivados, se colorea la leche con el pigmento y se obtiene una completa estabilidad y una buena suspensión del colorante. Harinas, se colorea la masa a partir de harina de trigo para obtener productos de panadería, con estabilidad y buen color.
Colorante para tizas y creyones
Cosméticos y medicinas. El colorante se puede añadir a cosméticos, mezclado con las cremas apropiadas. En cuanto a medicinas los efectos terapéuticos de los componentes pueden ser retenidos por el colorante.

1.9.- Extracción del aceite de lanolina

Coderch et al. (2002), propone el empleo de extractos de lípidos internos de la lana, ricos en ceramidas, en la preparación de productos cosméticos y farmacéuticos para el tratamiento y acondicionamiento de la piel.

El termino ceramida se asigna a una serie de estructuras lipídicas naturales. Dichas ceramidas son amidas grasas de esfingosina o fitoesfingosina y se suelen agrupar en 6 tipos. Las ceramidas localizadas en el stratum corneum de la piel forman una parte substancial de la barrera lipídica de la piel humana, que es la responsable de la protección de la misma contra las agresiones del medio exterior y de mantener el equilibrio de hidratación necesario para su buena conservación. Resulta bien conocido el empleo de ceramidas, tanto de origen natural como sintético, en diferentes productos para el tratamiento y cuidado de la piel.

Por otra parte, aunque también es muy conocido el empleo de lanolina en productos cosméticos y farmacéuticos para el cuidado de la piel, conviene tener presente que la lanolina es el conjunto de lípidos que se encuentran en la superficie de las fibras de lana, no en su interior, debido a que dichos lípidos son secretados por la piel de la oveja y se depositan en la superficie de las fibras mediante simple contacto.

En la siguiente investigación proponen la utilización de extractos de lípidos internos de la lana, con un contenido relativamente elevado de ceramidas, en la preparación de productos cosméticos y/o farmacéuticos para el cuidado de la piel, formando también parte de dicho objeto las composiciones cosméticas y/o farmacéuticas para el cuidado de la piel que contienen los mencionados extractos y sus procedimientos de obtención.

Dichos extractos se obtienen a partir de fibras de lana procedentes de ovejas de distintas razas y variedades, tales como merino española, merino australiana, merino sudafricana, merino neozelandesa, etc., después de someter dichas fibras a un proceso de eliminación de los lípidos superficiales mediante técnicas bien conocidas de lavado con detergentes. Así pues los extractos están sustancialmente libres de lanolina. Una vez tratadas para la eliminación de los lípidos superficiales, las fibras de lana son sometidas a una extracción de tipo soxhlet con una mezcla azeotròpica de cloroformo y metanol, mediante una extracción supercrítica con CO2. Cualquiera de los dos métodos de extracción mencionados proporciona la ventaja de que la estructura física de las fibras de la lana no resulta substancialmente afectada, manteniendo sus características de resistencia y elasticidad, con lo que la lana extraída resulta útil para su posterior procesado industrial por ejemplo, la fabricación de tejidos. La eliminación de los disolventes de las disoluciones obtenidas durante el proceso de extracción conduce a la obtención de los extractos de lípidos internos de la lana, apropiados para el objeto de la presente invención, que pueden ser empleados indistintamente en forma de disoluciones oleosas en disolventes lipofılicos fisiológicamente aceptables, o en forma de estructuras liposomicas, resultando preferidas las formas liposomicas debido a su estabilidad, facilidad de manejo y formulación, y a su excelente capacidad de absorción por la piel.

1.9.1.-Acondicionamiento previo de las fibras de lana

La lana se obtiene de las ovejas vivas mediante esquilado físico y después se procede a la eliminación de la grasa superficial, también llamada lanolina, mediante un lavado industrial, generalmente en trenes de lavado de 6 barcas, usando como detergente una mezcla de carbonato sódico y tensioactivo no iónico oxietilenado con 8 a 9 moles de óxido de etileno. Una vez deslanolinizada, la lana se somete a un tratamiento de peinado de las fibras y eliminación de impurezas mecánicas y, a continuación, a un remojo en agua destilada durante un corto perıodo de tiempo, con el fin de eliminar parte del polvo y otras partículas finas contenidas. Finalmente, las fibras de lana se secan en condiciones ambientales de humedad y temperatura, acabando con un acondicionamiento de las mismas durante 24 h a 20◦C y HR del 60 %.

1.9.2.-Extracción de los lípidos internos mediante soxhlet

Se pesan 12 g de la lana acondicionada y se introducen en un soxhlet provisto con un cartucho de celulosa para impedir el paso de eventuales partículas extrañas aun remanentes en la lana. El disolvente extractor es una mezcla Cloroformo/Metanol (79:21) con una relación de baño del 1/30, lo que supone un volumen de 360 ml de disolvente. La extracción se realiza a 72◦C durante 5 h, tiempo que equivale a seis ciclos de soxhlet. El destilado con el extracto lipídico se evapora mediante rotavapor, se enrasa a 10 ml en una disolución Cloroformo/Metanol (2:1) y se almacena a temperatura de refrigeración (4◦C). Posteriormente se lleva a sequedad 1 ml de solución para conocer, mediante un método gravimétrico, la cantidad extraída.

1.9.3.-Extracción supercrítica de los lípidos internos mediante CO2 (SFE)

El aparato utilizado para realizar la extracción supercrítica dispone de una bomba de doble jeringa (SFC-3000; Fisons, Milán, Italia) que distribuye el CO2 (grado SFE 99,998 %, Praxair España, Barcelona, España) y el modificador de polaridad (Metanol en grado analítico, Merck, Darmstad, Germany), en las proporciones deseadas. La función del modificador es aumentar la capacidad de extracción y disolución del CO2. El caudal de líquido se ajusta mediante una válvula reguladora (Hoke Inc, Creskill, NJ, USA) a 1,5-2,0 mL.min−1, medido desde el LCD de la bomba, manteniendo la temperatura a 100◦C. Se introducen 4,8 g de lana acondicionada en el cilindro donde se da la extracción en condiciones supercríticas por CO2, siendo ´estas 340 atmosferas, 20 min., una temperatura de 100◦C y un 10 % de Metanol. El volumen total de lıquido utilizado para la extracción es 4-5 veces el volumen de la celda. El extracto se recoge en un vial de 15 ml, tarado previamente, con septum (Supelco, Bellefonte PA, USA), que dispone de una salida para eliminar el CO2 descomprimido y se concentra hasta sequedad bajo corriente de nitrógeno, o por calefacción a 60◦C, con el fin de eliminar el exceso de disolvente. El IWL extraído es cuantificado mediante método gravimétrico y se resuspende en Cloroformo/Metanol 2:1 (1 ml), manteniéndose a temperatura de refrigeración.

1.10.-Cera de abejas

(Lípidos. FAO) Las ceras son ésteres de ácidos grasos con alcoholes monohídricos de alto peso molecular. A semejanza de las grasas, las ceras naturales son mezcla de diferentes ésteres, generalmente sólidas a temperatura ambiente. Las ceras se encuentran ampliamente distribuidas tanto en plantas como en animales, actuando como agentes protectores. Por ejemplo, la cera se encuentra presente dentro de la cutícula de las hojas y frutos, ayudando a minimizar la perdida de agua por transpiración; mientras que en los animales, las plumas y lana están protegidas del agua, dada la naturaleza hidrofóbica de la cubierta cerosa de las mismas. Entre las ceras de origen animal que mejor se conocen, figura la lanolina (obtenida a partir de lana), cera de abejas (una secreción de insectos) y el espermaceti, obtenido a partir del esperma de ballena.

En algunos animales acuáticos, las ceras a menudo reemplazan a los triglicéridos. Por ejemplo, en algunas ballenas y en algunos crustáceos, como el copépodo Calanussp, los ésteres de cera representan el principal componente de los depósitos grasos. A pesar de que las ceras no son hidrolizadas por animales terrestres y por ende no tienen un valor nutricional real, ciertos animales acuáticos, como peces marinos (p. ej. sardinas, arénque, salmón) son capaces d fraccionar los ésteres de las ceras, dejándolas disponibles para la digestión. Sin embargo dado, que la fracción de ácidos grasos de estas ceras generalmente está saturada; así como a la deficiencia en AGPI de cadena larga, probablemente las ceras únicamente funcionen como fuentes energéticas, más bien que para propósitos estructurales.

(Asención, T) Las ceras naturales se encuentran en animales, plantas y minerales, pero hoy en día el 50% de las ceras que se usan son sintéticas, la mayor parte de las ceras sintéticas se obtienen de la destilación a vacío del primer residuo petrolífero.

Las ceras tienen aplicaciones industriales importantes y se obtienen en grandes cantidades. Por ejemplo el espermaceti es una sustancia cérea presente en la cabeza de los cachalotes que se usa ampliamente en cosmética. Su componente principal es el palmitato de cetilo (C16/C16).

CH3-(CH2)14-COO-CH2-(CH2)14-CH3

Palmitato de Cetilo

La cera de abeja es otro producto importante. Contiene un 75% de esteres, fundamentalmente de palmitato de miricilo (C16/C30), un 15% de ácidos libres y el resto hidrocarburos. Para extraerla se funde y se filtra y posteriormente se decolora. Con ella se fabrican betunes, suspensiones abrillantadoras, cremas de belleza y ceras para depilar. Las velas litúrgicas suelen ser de cera de abejas mientras que las de uso doméstico, más blancas, son de parafina.

CH3-(CH2)14-COO-CH2-(CH2)28-CH3

Palmitato de Miricilo

Una cera muy apreciada es la de carnauba que se obtiene calentando con vapor las ramas de algunas palmeras tropicales. Su componente principal es el ceroato de miricilo (C26/C30). Se usa en tintes para papel, como lubricante para cuerdas e hilos y para fabricar betunes.

CH3-(CH2)24-COO-CH2-(CH2)28-CH3

Ceroato de Miricilo

En la cera de la lana de las ovejas se encuentra la lanolina muy usada en farmacia y cosmética para preparar cremas y ungüentos.

Las ceras presentes en las hojas de las plantas, en la cutícula de los insectos y en las plumas de algunas aves son las responsables de que el agua resbale cuando cae sobre ellas. De ahí que en las formulaciones insecticidas sea necesaria la presencia de un tensoactivo para facilitar el contacto plaguicida-cera. En las hojas de la col el componente fundamental es el hidrocarburo nonaicosano (C29H60) y en las cutículas de los insectos el tritiacontano (C33H68).

1.10.1 Principales Aplicaciones de las Ceras. (Asención, T)

• Encerar papel

• Encerar textiles y cuero

• Encerar cerillas

• Ceras para depilar

• Lápices de colores, plastilina

• Lápices de ojos

• Barras de labios

• Protectores solares

• Recubrimiento de hilo dental

• Protectores de alimentos para evitar su deshidratación y el ataque de hongos (quesos y frutas)

• Protectoras para madera, abrillantadores

• Betunes para impermeabilizar tejados o terrazas, sellado de grietas, aislamientos eléctricos, insonorización y

• Fuegos artificiales, entre otros.

1.10.2.-La Cera de Abeja

(Grasas y Aceites Naturales. 2009) es la sustancia con que las abejas forman las celdas hexagonales de los panales de la colmena. Puede ser cera virgen o cera amarilla de estructura granulosa, de color amarillo claro, anaranjado e incluso pardo, de olor especialmente agradable o bien cera blanqueada (al aire o por procedimientos químicos), de color blanco o ligeramente amarillento y de olor tenue. Se utiliza principalmente en la fabricación de cirios, telas, papeles encerados, mástiques, betunes o encáusticos.

1.10.2.1- Composición de la Cera de Abejas.

(Medici, S.) Como toda sustancia natural, la composición de la cera de abejas es muy variable y compleja. La cera pura de Apis melífera, por ejemplo, está compuesta por al menos 284 compuestos diferentes, de los cuales no todos han sido identificados y cerca de 111 son volátiles. Alrededor de 48 compuestos contribuyen al aroma de la cera. Cuantitativamente, los compuestos mayoritarios son monoésteres saturados e insaturados, diésteres, hidrocarburos saturados e insaturados e hidroxipoliésteres.

Características de la Cera de Abejas.

La cera virgen, la cual es la que se recoge inmediatamente después de ser secretada, elaborada y formada, es de color blanco. Conforme va siendo utilizada y va pasando el tiempo en los panales, va tomando un color más oscuro debido a la incorporación y mezcla con el polen, propóleos, mudas y restos anatómicos. El punto de fusión de la cera no es constante, ya que la composición varía levemente según su origen. Sin embargo, el punto de fusión de varias ceras comprende un rango de entre 61 a 66ºC.

La cera es un material inerte con alta plasticidad a temperatura relativamente baja (alrededor de 32ºC). La cera de abeja es también insoluble en agua y resistente a varios ácidos, pero es soluble en la mayoría de los solventes orgánicos como éter, bencina, benzol, cloroformo, etc. y después del calentamiento, en alcohol y ácidos grasos.

1.10.2.2-Usos de la Cera de Abejas

(Cera de Abejas, Salud Natural) La mayoría de los productos de la colmena, como la miel y el propoleo, están destinados al consumo, sin embargo, la cera de abejas se utiliza también en la elaboración de un sinfín de productos cosméticos, aunque la gran mayoría es reciclada por la industria apícola y devuelta a las colmenas.

Entre las bondades de la cera de abejas encontramos que:

• La cera contiene 68 veces más vitaminas que la carne de res.

• Se usa para fabricar velas.

• Tiene propiedades cicatrizantes y antiinflamatorias.

• Es un excelente emoliente, por lo que se usa en cosmética para elaborar todo tipo de productos para la piel como cremas, pomadas, emplastos, lápiz labial, cremas astringentes, mascarillas, faciales, jabones, etc.

• Ayuda a reblandecer los tumores duros.

• La cera de abejas es rica en vitamina A. En 100 gramos de cera encontramos 4096 U.I. (Unidad Internacional), en donde hay 3300 U.I. de vitamina A.

• Ayuda a blanquear la piel.

• Al masticarla, limpia y fortalece encías, y elimina los cálculos dentarios y las concentraciones de nicotina en los fumadores.

• Al masticar un trozo de cera con miel se ayuda a limpiar la nasofaringe, y es un remedio recomendado en caso de sinusitis, asma y fiebre de heno.

1.10.2.3 Conservación de la Cera de Abeja.

La cera de abejas no se deteriora con el tiempo, incluso los apicultores la pueden recoger y almacenar hasta juntar las cantidades suficientes para la venta. Para su almacenamiento no se requieren contenedores especiales.

Jabón a partir de Cera de Abejas.

1.10.2.3.1 Jabón de Cera de Abejas

(McDaniel, R. 2002) La cera de abejas aporta una acción muy hidratante para las pieles secas y agrietadas. El alcohol monohidroxilado produce en la saponificación de la cera, y el glicerol en el caso de una grasa, se recuperan de las aguas madres por destilación en vacío.

En la preparación de jabones solubles si se emplea KOH se obtienen los llamados “jabones blandos” y con NAOH “jabones duros” Algunas veces emplean hidróxido de amonio.

Cuando se saponifica con hidróxidos de hierro, calcio, magnesio, plomo, cobre y otros metales, se obtienen jabones insolubles que no tienen acción detergente.

(Marimbo, O) La acción detergente o limpiadora de los jabones se debe a que disminuyen la tensión superficial del agua (desde 71,8 dinas/cm2 a 25 ºC , para el agua pura , hasta 25 a 30 dinas/cm2 ). Esto se atribuye a que la parte hidrófila (-COONa) del jabón se disuelve en agua, y la otra parte hidrófoba ( R ) de la molécula , va formando emulsión alrededor de las partículas de suciedad ,las cuales pueden ser arrastradas por el agua, algunos agentes tensoactivos se emplean comúnmente tales como los detergentes y sales de amonio cuaternarias. En estos últimos la carga del ion responsable de la misma acción en un jabón ordinario. Esto es, los jabones comunes son limpiadores aniónicos y las sales de amonio cuaternario son limpiadoras catiónicos y conocidos como jabones invertidos, general mente son germicidas.

A veces se emplea trietanolamina para formar jabones pero en este caso estos jabones son solubles en agua y en solventes orgánicos.

El jabón es una mezcla de sales de ácidos grasos y está conformado por sustancias de naturaleza muy contradictoria, es un surfactante. De esta manera el jabón forma una emulsión con la grasa y el agua removiendo la suciedad.

En el proceso de producción de jabón hay ciertas variables que deben ser controladas, entre estas están: la temperatura la cual se logra un mejor control en la reacción mientras menor sea la misma, normalmente a menos de 90 ºC; y la agitación, para que la reacción ocurra más rápido debe ser eficaz.

Existe una gran variedad de aditivos que se pueden formular para los jabones de barra, entre estos tenemos: los ácidos grasos libres los cuales se asocian con el jabón formando cristales ácidos de jabón, que cambian la textura, plasticidad y formación de espuma de la barra, además ayudan a mejorar el pH de la barra porque permiten que reaccione la base remanente; el glicerol (glicerina) es un ingrediente común para el cuidado de la piel debido a sus propiedades hidratantes; los colorantes, tintes y pigmentos , ayudan a modificar la apariencia y estética de la barra del jabón.

En el proceso de salado se le añade sal para producir grumos o gránulos, debido a que la sal es electrolito, esta reduce la solubilidad del jabón en la fase acuosa o lejía por lo que el jabón se separa de la solución.

En cuanto al secado, el sistema usado es el de vacío en spray, donde el agua se evapora y el jabón se expande a una presión de 20 a 40mbar. Industrialmente para la obtención del jabón existen varias formas de hacerlo, entre las que están: proceso por lotes (Kettleboiledbatchprocess), proceso continuo de saponificación y proceso por neutralización de ácidos grasos.

1.10.2.3.2-Reactivos.

NaOH al 30%.
Cera de Abejas.
Manteca de cerdo.
Aceite de ajonjolí.
Aceite de maíz.
Etanol.
Cloruro de sodio.

1.10.2.3.3.-Procedimiento.

Coloque en un vaso precipitado de 100 cc 50 cc la cera de abejas o grasa, caliente hasta que funda. Si quedan muchas impurezas filtre en caliente empleando una tela. Adicione 40cc de una solución de NaOH al 30%. Caliente en un baño María o con una llama pequeña agitando continuamente para acelerar la saponificación, añada 14cc de etanol y continúe calentando hasta que se termine la saponificación o sea cuando la masa adquiera un aspecto compacto y homogéneo. (Para comprobar que la saponificación es completa, disuelva un poco de jabón formado en 15cc de agua caliente; debe obtenerse una solución clara, sin gotas de grasa en la parte superior). Añada 120cc de agua destilada. Caliente y agite. Agregue 25cc de solución saturada de NaCl manteniendo caliente el recipiente para que el jabón se reúna en la superficie. Después del enfriamiento retire la masa compacta que flota. Lave el jabón varias veces con agua destilada para que no quede muy alcalino. Posteriormente exprima con una tela. Coloque la pasta de jabón en un molde (cristalizador, cápsula de porcelana, etc.) y déjelo secar.

1.10.2.4-Saponificación de la Cera de Abejas.

(Gutiérrez, J. 2012) Las palabras jabón y saponificación comparten el mismo antepasado etimológico: sapo, el ungüento limpiador que los antiguos galos preparaban con grasa animal mezclada con cenizas de madera. La química moderna ha refinado las materias primas, así como la técnica, pero la fabricación del jabón es básicamente igual que hace dos mil años. En una reacción química llamada saponificación, un ácido graso (de origen animal o vegetal) se combina con una solución de agua de un álcali (hidróxido de sodio o de potasio) para producir jabón y glicerina.

La saponificación es la hidrólisis con catálisis básica de grasas y aceites para producir jabón; donde una buena forma de acelerar el proceso de saponificación es agregar una pequeña porción de jabón ya formado a la mezcla de reacción, el jabón es un emulsor excelente la superficie de contacto entre la grasa y el álcali aumenta y la saponificación se produce con mayor rapidez. Esta reacción está dirigida por el calor, aunque no se aplica calor extremo a la mezcla, la propia reacción produce el calor y el jabón lo retiene y lo utiliza para que la reacción se pueda seguir produciendo. Se completa la saponificación cuando todo el álcali presente ha reaccionado con todo el ácido graso disponible. Además de producir jabón, esta reacción proporciona glicerina. Esta suele separarse del jabón comercial, junto con la sal común, y luego se vende como materia prima. El jabón artesanal conserva la glicerina, que aporta propiedades emolientes al producto final.

El índice de saponificación se define como la cantidad en miligramos (mg) de KOH necesarios para saponificar un gramo (g) de grasa o aceite.

1.10.2.5.-Determinación del Índice de Saponificación.

(Marimbo, O) Preparar una solución hidroalcohólica de hidróxido de potasio, disolviendo 1g de KOH en 5 ml de agua destilada y adicione 20 de etanol, si existe sólido sin disolver espere a que éstos se sedimenten.

Luego en un balón de fondo redondo de 100 ml pesar aproximadamente 0.250 g de la muestra (aceite o grasa) y agregar una alícuota de 10 ml (utilice una probeta de 10 ml) de la solución hidroetanólica. Adapte un refrigerante de bolas al balón, adicione perlas de ebullición (o trozos de porcelana) y hierva a reflujo la solución durante 30 min. Después de esto, la solución se enfría y el tubo del condensador (refrigerante) se lavar con 5 a 10 ml de agua (colecte ésta directamente en el balón)

Agregar dos gotas de fenolftaleína y agitar. Titule el hidróxido remanente en la muestra con solución estandarizada de HCl 0.2 M, manteniendo la agitación (puede utilizar un agitador magnético).

Colocar otra alícuota de 10 ml de solución hidroetanólica en un matraz Erlenmeyer de125mL, agregar dos gotas de fenolftaleína y titule utilizando una solución estandarizada de HCl 0.2 M. La diferencia entre los volúmenes requeridos de ácido representa la cantidad de álcali (KOH) consumido en la saponificación. Realice sus cálculos para obtener el índice de saponificación

1.11.-Agentes Surfactantes y Espumas

Según Miñana, M; Goncalves, E; (2011) los surfactantes por la diversidad de sus funciones, son los constituyentes de mayor importancia para la industria farmacéutica y cosmética. Su eficacia está íntimamente relacionada con su estructura molecular, en la que se pueden distinguir dos partes: una parte hidrófila (polar), soluble en el agua y en solventes polares, y otra parte lipofílica (apolar), solvente en las grasas y en los solventes no polares. Sus moléculas se orientan espontáneamente en las interfaces (agua-aire; agua-aceite), formando una película interfacial que modifica enormemente las propiedades del solvente.

Los surfactantes aniónicos son utilizados en las formulaciones para uso personal. Presentan el inconveniente de ser incompatibles con los surfactantes catiónicos y de precipitar en presencia de cationes divalentes. En solución, pueden producir por hidrólisis, un pH alcalino indeseable. Ejemplo: Estearato de potasio (jabón) Dodecil sulfato de sodio (shampoo) (Miñana, M; Goncalves, E; 2011)

1.11.1-Funciones de los surfactantes en las preparaciones cosméticas

1.11.1.1-Función espumante: La formación de espuma está íntimamente relacionada con la reducción de la tensión superficial y con la formación de una película de surfactantes absorbidos en la superficie de las burbujas de gas disperso. Los agentes espumantes son utilizados en la fabricación de cremas para afeitar. Esta actividad esta generalmente asociada a la acción de limpieza de numerosos jabones o champús, aunque esto no sea un indicativo de su eficacia. (Miñana, M; Goncalves, E; 2011)

Menciona Miñana, M; Goncalves, E; (2011) sobre la preparación de las formulaciones cosméticas para el rasurado o afeitado se pueden clasificar en dos categorías, según sean destinados a ser utilizados durante o después del rasurado. Los primeros deben contener productos que mejoren la mojabilidad de la barba, que produzca el hinchamiento de la queratina capilar por su reacción alcalina, que retarden la evaporación del agua por su contenido en agentes humectantes y sustancias higroscópicas, y de otros aditivos que faciliten el afeitado (agentes espumantes). Las formulaciones son elaboradas en función del mecanismo de afeitado deseado. Una crema de afeitar clásica contiene: ácido esteárico, ácidos grasos de aceite de coco, Hidróxido de potasio, Hidróxido de sodio, Bórax, Propilenglicol, Glicerol, Hexaclorofeno, Mentol, Perfume, Agua.

El ácido esteárico y los álcalis van a formar el jabón, y crean el medio alcalino deseado; la humectación se obtiene por glicerol; el hexaclorofeno actúa como desinfectante y el mentol tiene una acción refrescante. Se puede agregar también algunos componentes grasos que compensan el efecto desengrasante de los jabones utilizados.

1.11.2.-Influencia de la formulación sobre las espumas

La espuma se define como el conjunto de burbujas gaseosas separadas por películas delgadas de líquido que se forman en la superficie de un líquido. Al formarse las burbujas se amontonan unas sobre otras, formándose películas entre ellas. Estas películas son sometidas a esfuerzos de estiramiento por lo que es indispensable que no se rompan si se desea tener espuma.

Según Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) Los principales pasos en la vida de una espuma son: formación, maduración y ruptura. Las reglas para seleccionar los surfactantes y los aditivos, así como las condiciones para la formación de espumas (efecto de la temperatura) son descritas y deducidas por los fenómenos físico-químicos que envuelven el ciclo de vida de la espuma. La cinética de adsorción de los surfactantes y de los aditivos como la cohesión de los arreglos moleculares de los surfactantes en la superficie agua-aire son los principales fenómenos que explican el comportamiento de una espuma.

Se iniciará examinando brevemente los fenómenos que están en juego en las tres etapas, las cuales se han definido como: i) La formación de la espuma ii) La maduración de la espuma desde la espuma húmeda a la espuma seca donde el espesor de la película es todavía grande respecto a la escala coloidal iii) La persistencia de las espumas secas cuya estabilidad de la película depende de las interacciones coloidales (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

En el mismo orden de ideas, se conoce que la vida de las espumas se divide en tres etapas, la primera consiste en la formación de espuma desde algunos segundos hasta algunos minutos. La segunda consiste en la maduración de la espuma en la que el espesor de la película es grande respecto a la escala coloidal, fenómeno que ocurre de algunos minutos a algunas horas. La tercera etapa se refiere a su persistencia, cuya estabilidad depende de las interacciones coloidales (de horas a días). (Alva de Huerta, 2005)

1.11.2.1.-Formación de espuma

Se conocen dos métodos para formar espumas. En el primero un gas previamente disuelto en un líquido se libera por un cambio físico, por lo general por un descenso de la presión o un aumento de la temperatura. En el segundo caso un aparato mecánico permite introducir burbujas de gas en el seno del líquido, por lo general por agitación violenta o burbujeo. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

1.11.2.2.-Maduración de la Espuma

Ya cuando la espuma está formada, ésta sufre una degradación más o menos lenta, a una escala de tiempo de algunos minutos a algunas horas, transcurso en el que entran en juego diferentes mecanismos: (i) la segregación y el drenaje gravitacional, (ii) la succión capilar y (iii) la difusión gaseosa intra-burbuja. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

1.11.2.2.1.- Segregación y el drenaje gravitacional

Durante los primeros instantes se produce una segregación gravitacional de las burbujas del hecho que el empuje de Arquímedes es más fuerte sobre las burbujas grandes que sobre las pequeñas. El rearreglo relativo de las burbujas no se puede hacer fácilmente hasta que la espuma contenga una proporción volumétrica de líquido mínimo en el orden del 15-20 %. Por tanto, esto se produce sobre todo en los primeros momentos. El drenaje gravitacional del líquido hacia abajo se produce durante toda la vida de la espuma, pero es evidente que es más importante en la espuma húmeda. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

1.11.2.2.2.- Succión capilar

La proporción de líquido presente en la espuma disminuye rápidamente debido al drenaje del líquido hacia abajo, antes que nada por simple acción de la gravedad sobre el líquido que se encuentra en las burbujas, luego por fenómenos más complejos cuando las burbujas pierden su forma esférica para devenir poliédricas. En éste momento el contenido de líquido no excede al 10% y continua disminuyendo ya que la diferencia de curvatura entre los bordes de Plateau y la parte plana de las películas según la ley de Laplace producen un gradiente de presión. Esta es la fuerza motriz que desplaza el líquido del centro de las películas hacia los bordes de Plateau, gracias a un mecanismo llamado succión capilar. Este líquido es seguidamente drenado por la gravedad hacia la parte inferior de la espuma en los bordes de Plateau. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263))

1.11.2.2.3.-Difusión gaseosa intra-burbuja

Cuando las burbujas son poliédricas, las películas intra-burbujas se comportan como películas planas de poco espesor, pero a causa de la ley de Laplace la presión es mayor en las burbujas pequeñas que en las grandes. En consecuencia, existe por lo general un gradiente de presión de una parte y de la otra de una película, que induce una difusión gaseosa a través de ésta película. Este fenómeno, llamado maduración de Ostwald, hace que las pequeñas burbujas se desinflen lentamente en las grandes y desaparezcan. Este es el fenómeno que dominó la evolución de las espumas a escala de tiempos intermedios (algunos minutos a algunas horas). En otros términos, el número de burbujas disminuyen y las burbujas devienen grandes poco a poco sin que sea necesario que las películas se rompan (lo que se puede producir sin embargo al mismo tiempo). (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) )

Este fenómeno es a menudo importante en la práctica. Y puede ser inhibido por la presencia de una capa adsorbida insoluble como la que forman las proteínas en la clara de huevo batidas a punto de nieve en la preparación de merengues. En este caso, la disminución del diámetro de una burbuja (que se desinfla en sus vecinas más grandes) produce el aumento de la adsorción (ya que las moléculas adsorbidas son prácticamente insolubles y el valor de la elasticidad es muy elevada). En consecuencia, se produce una reducción de tensión suficiente para compensar la diferencia de presión debida a la ley de Laplace. Otra medida de bloquear la difusión intra-burbuja es de recubrir toda la superficie de partículas sólidas minúsculas (insolubles en el líquido) por ejemplo, los glóbulos de grasa de la leche en la crema batida llamada Chantilly o las partículas de asfáltenos en los petróleos brutos espumantes. (Salager, J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) )

1.11.2.2.4.-Estabilidad de la espuma

Termodinámicamente se demostró que si la concentración del soluto es muy pequeña, la capa superficial estaría formada prácticamente de moléculas del solvente, por lo que la formación de la espuma no sería posible. Un líquido puro no produce espuma, ya que no presenta variación de tensión superficial. Por el contrario, sí la concentración de soluto es relativamente grande, las capas superficiales están compuestas casi exclusivamente de moléculas de sustancia activa y no hay tampoco formación considerable de espuma. Debe haber una diferencia de tensión superficial entre la solución y la capa superficial, mientras mayor sea esta diferencia más consistencia y estabilidad tendrá la espuma. Lo que se desea es que ésta no sea estable, para que su ruptura sea rápida. (Alva de Huerta, 2005)

1.11.3Surfactantes y Aditivos

Según Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) el surfactante asume el papel principal en la formulación y persistencia de la espuma. En ésta óptica, se reserva entonces el término aditivo para todas las otras sustancias que sean co-surfactantes, los polímeros más o menos adsorbidos o los sólidos finamente divididos o los electrolitos disueltos en el líquido. No puede haber espuma sin la presencia de surfactantes y/o aditivos.

Es importante diferenciar bien dos propiedades de una solución espumante que no se han definido aún, estas son eficacia y efectividad.

La eficacia es la concentración a la cual el máximo de espumabilidad es afectado, y se sabe que se puede reducir o aumentar a voluntad en función de las obligaciones de costo, de toxicidad o de otras consideraciones; mientras que la efectividad mide la importancia del efecto producido, es decir la cantidad de espuma, la cual varía con la concentración y el tipo de surfactante. (Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

1.11.3.1.-Selección de los Surfactantes

Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) explican que se puede obtener una muy buena espuma con surfactantes aniónicos tal como el dodecilsulfonato de sodio o los jabones de ácidos grasos. Se puede decir de manera general que los aniónicos hidrosolubles con cadena alquil lineales, son mejores espumantes que los surfactantes no iónicos. Esto se le atribuye al hecho que ellos son solubles en el agua y migran rápidamente a la superficie, para formar una capa relativamente coherente (por combinación de las interacciones repulsivas entre las cabezas polares y la cohesión lipofílica entre las cadenas).

1.11.3.2.-Superespumantes. Ácidos grasos y jabones

Se conoce que a pH 8, se tiene cien veces más jabón que de ácido, es decir esencialmente todo el ácido en la fase acuosa es neutralizada. Se debe, de todas formas, notar que el ácido no disociado es mucho más hidrófobo que el jabón y que el va por tanto a absorberse de manera preferencial en la interfase. Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

La proporción de ácido libre en la fase acuosa disminuye cuándo el pH aumenta. Como éste ácido libre en fase acuosa está en equilibrio con el ácido libre adsorbido, se espera a que la cantidad de ácido no disociado en la interfase disminuya también cuando el pH aumenta. En efecto, cuando el pH aumenta, la espumabilidad pasa por un máximo. A pH inferior a éste pH óptimo en materia de espumabilidad, la mezcla jabón + ácido no disociado no es suficientemente hidrófilo (no hay suficiente jabón), y a pH superior no hay suficiente ácido disociado en el interior para mejorar la adsorción. Se notará que la constante de disociación es esencialmente la misma para todos los ácidos grasos de cadena larga y es de esperarse que el pH óptimo sea independiente del ácido, lo que es el caso para los ácidos puros, así sea que el valor óptimo de la espumabilidad dependa de la cadena del ácido. Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263) comentan que en ciertas formulaciones, se agrega una pequeña cantidad de aceite en los jabones, lo que puede parecer paradójico ya que se comprueba frecuentemente que el aceite tiene un efecto antiespumante. En éste caso, la presencia de aceite puede introducir un equilibrio de parte líquido-líquido del ácido no-disociado que entra en competencia con el equilibrio de disociación en fase acuosa. Como consecuencia, la constante de disociación aparente puede ser considerablemente modificada, lo que altera la combinación ácido-jabón en la interfase y por tanto el pH óptimo. En la práctica, un poco de aceite puede disminuir el pH del cual se obtiene la máxima espumabilidad, lo que puede ser ventajoso para obtener un producto menos irritante.

1.11.3.3.-Efecto de la Temperatura

Generalmente un aumento de la temperatura, tiende a reducir la adsorción, lo que es desfavorable para formar y estabilizar una espuma. Entre los surfactantes aniónicos, los mejores espumantes a 20 ºC son aquellos que poseen una cadena alilo en C12-C14; en cambio a 40 y 90 ºC, son aquellos que tienen un grupo lipofílico respectivamente en C16 y C18. Se comprueba por tanto que la pérdida de adsorción es compensada al aumentar la tendencia a adsorberse (producto más hidrófobo) y en mejorar la cohesión gracias a un grupo lipofílico más largo. Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

La experiencia indica que un aniónico ramificado en C20 es mejor espumante a 40ºC que el aniónico lineal de la misma familia en C12 a 20ºC. Con los no-iónicos polietoxilados, el aumento de temperatura reduce rápidamente la hidrofilicidad del surfactante por desolvatación del grupo polieter. Este efecto puede ser favorable al comienzo, ya que él tiende a bajar la CMC (concentración micelar critica) y a reflejar un producto más hidrófobo, lo que incrementa la adsorción; de todas formas, la disminución de la solubilidad del surfactante puede provocar el punto de turbidez y jugar un papel antiespumante. Por otra parte, el aumento de la temperatura se acompaña siempre de una reducción de la adsorción, lo cual para los surfactantes no-iónicos, no es bueno ni a temperatura ambiente. Salager,J; Andérez, J; (Cuaderno FIRP #263)

Alva de Huerta (2005) define la concentración micelar crítica como un fenómeno que presentan los surfactantes debido a la estructura polar-apolar de sus moléculas, éstos disminuyen la tensión superficial de la sustancia en concentraciones por debajo de la crítica, en que estos mismos han cubierto la totalidad de la superficie. Arriba de esta concentración las moléculas del surfactante se dirigen hacia el interior del líquido formando agregados de moléculas sencillas (micelas), como consecuencia se produce una estructura con una orientación específica de alto peso molecular. Debido a esto se observan cambios bruscos en las propiedades fisicoquímicas. Dicha concentración se consigue más fácilmente si el surfactante es predominantemente hidrofílico.

1.12.-Jabones Blandos

Para (Carmona Serna, 2009) citado por Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014) la obtención de jabón es una de las síntesis químicas más antiguas. Fenicios, griegos y romanos ya usaban un tipo de jabón que obtenían hirviendo sebo de cabra con una pasta formada por cenizas de fuego de leña y agua (i.e., potasa). Un jabón es una mezcla de sales de ácidos grasos de cadenas largas.

Como menciona (Quesada Mora, 2007) citado por Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014) el proceso de fabricación del jabón llamado saponificación, consiste en hervir las grasas en una disolución alcalina. Una receta tradicional parte de grasas animales saturadas que contienen de 12 a 18 átomos de carbono (p.ej., manteca de cerdo). La longitud de la cadena y el número de dobles enlaces determinan las propiedades del jabón. Por otro lado, la disolución alcalina se obtenía originalmente a partir de ceniza o mediante la evaporación de aguas alcalinas naturales, pero hoy en día se usa hidróxido de sodio (NaOH). Para separar el jabón, se añade sal común y el jabón precipita. Se lava para limpiarlo de restos de NaOH y se funde, dándole la forma que convenga.

Existen muchos tipos de jabones que son producto de diferentes condiciones de reacción. Así, los jabones blandos como las cremas de afeitar sustituyen el NaOH por hidróxido de potasio (KOH). Los jabones de tocador retienen un elevado porcentaje de glicerol formado en la hidrólisis para aumentar la suavidad y añaden diversos perfumes. Si se hace con aceite de oliva, se le puede agregar alcohol para hacerlo transparente; se le pueden añadir perfumes, colorantes, etc.; sin embargo, químicamente, es siempre lo mismo y cumple su función en todos los casos. El jabón no es más que la sal sódica (o potásica) de un ácido graso como, por ejemplo, el estereato sódico CH3 (CH2)16COO-Na+. Las moléculas de jabón poseen un catión2 sodio y una larga cadena de hidrocarburo con un grupo negativo carboxilato. Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

Existe una gran diferencia entre lo que es un jabón, un detergente y un champú. Este artículo familiar principalmente usado para lavar y emulsionar se compone de las sales de sodio o de potasio y de ácidos grasos de 12 a 18 átomos de carbono. Se obtienen saponificando grasas o aceites, o neutralizando ácidos grasos, con hidróxidos o carbonato de sodio o de potasio. Las sales de sodio fabricadas en grandes cantidades son los jabones duros, y los de potasio se denominan jabones blandos. . Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

El proceso de fabricación de jabón contiene la interacción de diversos reactivos, y diversos procesos según su tipo (jabones blandos, duros, líquidos).El jabón es el producto de la saponificación o reacción de hidrólisis alcalina entre una sustancia cáustica y una grasa. La reacción efectuada es la siguiente (Escuela de Ingeniería Agroindustrial, 2005) (Grasa y/o aceite + NaOH Jabón base + Glicerina). Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

1.12.1.-Método básico de fabricación

La mayor parte de los jabones se fabrican por uno de los dos métodos básicos siguientes: (i) saponificación de grasas y aceites; o (ii) Neutralización de ácidos grasos. El más utilizado es el primero (i) porque el equipo requerido para obtener productos de buena calidad es relativamente sencillo y poco costoso. La producción y manipulación de ácidos grasos requiere metales resistentes a los ácidos, caros y difíciles de conseguir. Por esta razón, resulta más fácil fabricar jabones de alta calidad con grasas y aceites neutros que instalar equipos especiales para hacer jabón con equipos especiales. Los ácidos grasos más convenientes en los jabones son el laúrico, el mirístico, el palmítico y el oleico, que contienen de 12 a 18 átomos de carbono. Es evidente que los caracteres de los jabones están directamente relacionados con los ácidos grasos de las materias primas utilizadas. Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

Ácido mirístico: CH3(CH )12 –COOH

Ácido palmístico: CH3(CH )14 –COOH

Acido esteárico: CH3(CH )16 –COOH

Ácido oléico: CH3-(CH2 )7 -CH=CH-(CH2)7-COOH

Ácido laúrico: CH3(CH )10 –COOH

Estos ácidos mencionados son saturados, excepto el oleico. Forman la mayor parte de la materia del sebo y del aceite de coco. Este aceite y el sebo, en relaciones de 3:1 y 4:1, se utilizan en la mayoría de los jabones fabricados para lavanderías y para el tocador. Las fórmulas dependen de la calidad deseada sobre el producto terminado. En esta industria se pueden incluir grasas tales como los sebos de bovinos, porcinos, avícolas y aceites de varias semillas de plantas. . Pinto Moreno, C; Castillo Mosquera; L (2014)

1.12.2.-Formulacion de Jabones y Cremas para Afeitar

Bailey, A.(1984) expone que tanto para los jabones de afeitar, como en los jabones de tocador es importante la detergencia. Los jabones de afeitar deben eliminar la grasa que recubre normalmente la barba, de forma que esta puede ser reblandecida por la absorción de agua. Además, la espuma producida suministra el agua absorbida, de manera que, las cualidades espumantes del jabón son igualmente importantes. Un buen jabón o crema para afeitar debe disolverse fácilmente, formando una espuma abundante, pesada y de grano fino que no debe romperse durante el afeitado y que no debe irritar la tierna superficie de la cara recientemente afeitada.

Las barras de jabón para afeitar se preparan, generalmente, por el proceso en frío o de semiebullicion, pues es deseable que, en el producto terminado haya alguna proporción de glicerina, por su efecto sobre la calidad de la espuma y para evitar que esta se seque. Es esencial que estos jabones no contengan álcali libre, ya sea en estado de hidróxido o como carbonato. Esto se garantiza superengrasando el jabón con un 0,5-1% de ácido esteárico. Puesto que es el jabón de ácido esteárico el que produce la espuma conveniente en los jabones de afeitar, en las grasas usadas debe haber un alto porcentaje de este constituyente. No menos de una tercera parte del total de dichas grasas están constituidas por ácido esteárico comercial. Los aceites de coco o de palmiste son también un ingrediente acostumbrado, en cantidad de 20-35% del total de las grasas. El resto puede ser sebo, aceite de palma, aceite de oliva,etc. Bailey, A.(1984)

Un jabón sódico, preparado con una formula aproximada a la indicada en el párrafo anterior, resultará demasiado duro e insoluble; por esto es necesario procurar una saponificación parcial, con potasa cáustica, en lugar de utilizar sosa cáustica. El porcentaje de jabones potásicos, en el producto terminado, variará algo, de acuerdo con la relación entre el contenido en ácido esteárico y el de ácido no saturados o saturados de cadena corta en la materia prima grasa. Las cremas de afeitar son distintas de los jabones en cuanto a composición; algunas constan solamente de jabones potásicos obtenidos a partir de una mezcla de aceites relativamente blandos. Sin embargo, el tipo de crema de afeitar más popular en los EE.UU tiene como ingredientes esenciales los mismos los mismos que los jabones de afeitar, con un cambio adecuado de proporciones, para mantener la crema blanda y plástica, de forma que pueda ser fácilmente expulsada del tubo.

Bailey, A.(1984) resalta que en este tipo de crema de afeitar se usa una mayor proporción de ácido esteárico que en los jabones de afeitar y, como consecuencia, una menor proporción de aceite de coco y sebo o grasas similares. Se usan también más potasa cáustica y menos sosa cáustica, así como más agua; además, a la crema se le añade un mayor exceso de agua. Las cremas de afeitar contienen ordinariamente alrededor de un 35% de jabón anhidro, en la proporción aproximada de una parte de jabón sódico, por cinco de jabón potásico. Contienen alrededor del 5% de ácidos grasos libres, que se forman, a partir del jabón, por la adición de la cantidad adecuada de ácido sulfúrico, clorhídrico o bórico. La causa del lustre característico de las cremas de afeitar es la presencia de un gran porcentaje de ácido esteárico libre, que se afirma que también contribuye, en gran medida, a la blandura del producto.

Las cremas de afeitar que no producen espuma, se han hecho populares recientemente, y son esencialmente emulsiones de aceite en agua, semejantes a las cremas de tocador. El aceite usado en ellas es, generalmente, un aceite mineral, aunque puede usarse también un aceite vegetal. Los agentes tensoactivos se añaden para estabilizar la emulsión y para cooperar al humedecimiento de la barba, de forma que ésta pueda absorber fácilmente el agua. En las diferentes preparaciones, se usa una considerable variedad de agentes tensoactivos. En un tipo de crema, la fase acuosa está formada por una pasta de jabón potásico, superengrasado, preparado, en gran parte con ácido esteárico; en otro tipo el estearato potásico se sustituye por los jabones de trietanolamina; y todavia otros emplean sebo u otras grasas sulfonadas. Todos los tipos contienen la cantidad máxima de agua que permite la consistencia adecuada del producto; es decir alrededor de 70-80%. Bailey, A. (1984)

1.13.-Jabon Lavaplatos

El Jabón se produce a partir de grasas de origen animal y de aceites vegetales mediante una reacción química conocida como saponificación, la cual consiste en calentar la grasa o aceite con soluciones concentradas de hidróxido de sodio o potasio, con lo que los ácidos grasos que se producen durante la hidrólisis reaccionan inmediatamente con el álcali para producir directamente la mezcla de las sales de sodio o potasio de los ácidos grasos (Brenda, Montiel y Aldana, 2014 p.9)

Según (“Jabones, detergentes y su impacto ambiental”, 2010). El jabón tienen amplias utilidades en: productos para lavado, limpieza e higiene. Los jabones se utilizan como agentes limpiadores debido a la estructura singular de estos iones orgánicos especiales. Cuando un objeto está sucio, casi siempre se debe a la adhesión de capas de grasa o aceite que a su vez contienen polvo y partículas extrañas. Al lavar un objeto con agua, no se elimina gran parte de la suciedad, por lo contrario al agregarle jabón al agua, puede disolverse para dar iones carboxilato, estos iones tienen un extremo iónico que es muy soluble en agua y en el otro extremo de la cadena larga de hidrocarburos, tiene una fuerte atracción para las moléculas de aceite y grasa; lo que causa el desprendimiento de las grasa presentes en el objeto.

En este sentido el jabón lavaplatos son compuestos tensioactivos aniónicos y pueden contener en menor cantidad tensoactivos no iónicos y anfóteros. Los tensoactivos aniónicos actúan contra las grasas de origen animal y Vegetal, por otra parte los tensoactivos no iónicos refuerzan la función de los tensoactivo aniónicos y presenta un poder mojante que facilita la eliminación de las grasas y por último los anfóteros aumentan la estabilidad de la espuma en presencia de los cuerpos grasos. (Martin, Rodríguez, 2013)

En conclusión un jabón es un producto de limpieza el cual posee varias propiedades químicas con un objetivo específico, remover la suciedad presente en un cuerpo u objeto.

1.13.1.-Función de los componentes de un Jabón Lavaplatos Solido

Es muy importante conocer los compuestos químicos que debe tener un jabón lavaplatos y que función cumplen, no solo este producto tiene que contener sustancias que remuevan la suciedad que se encuentra en los utensilios, sino también otros componentes que evite la irritación de la piel, que sea posible su uso cuando se lave el objeto en agua dura y otras características que son de suma importación en la elaboración de dicho producto.

De acuerdo a Kurlat, J. (2009). Elaboración de Detergente Lavavajilla. Cuadernillo para Unidades de Producción, 1(2). Estas son las funciones que deben cumplir los componentes químicos que posee un jabón lavaplatos:

1.13.1.1.-Tensioactivo

Es el componente principal del detergente lavavajilla. Es el encargado de arrastrar la suciedad durante el lavado. Los que se utilizan para este fin son los tensioactivos aniónicos, este compuesto químico tienen un gran poder de solubilidad son espumantes y actúan como dispersantes. Los más usados comercialmente son el lauril etoxisulfato de sodio, conocido también como lauril eter sulfato de sodio (LESS) y el dodecil bencenosulfonato de sodio (DDBS), comercializado como ácido sulfónico.

1.13.1.2.-Agua

Es el componente mayoritario y el medio en el cual se disuelve el resto de los componentes del detergente. Debido a que puede facilitar la contaminación es importante que sea microbiológicamente apta, ya sea corriente o de pozo.

1.13.1.3.- Aditivos Solubilizantes

Se utilizan para favorecer la solubilidad en agua de los tensioactivos. Dependiendo del tensioactivo elegido puede no ser necesaria su utilización.

1.13.1.4.-Aditivos con fines especiales

1.13.1.4.1.-Agentes secuestrantes

Se agrega para disminuir la dureza del agua. Es importante ya que si se utilizan aguas duras, las sales presentes pueden llegar a desestabilizar la fórmula y, en el corto plazo, el detergente obtenido podría cortarse.

1.13.1.4.2.-Conservantes

Es para mantener la estabilidad evitando la contaminación bacteriana del detergente.

1.13.1.4.3.-Colorante-esencias

Son para darle la terminación agradable al producto y disminuir posibles feos olores debido a los tensioactivos o algún otro componente. La elección de los mismos dependerá de la propia necesidad o de las preferencias de los clientes a los cuales se destinará.

1.13.1.4.4.-Espesante

Aumenta la viscosidad del detergente y mejora su apariencia generando una sensación de mayor calidad. Por lo general, debido a su bajo costo, se utiliza cloruro de sodio disuelto en agua.

1.13.1.4.5.-Aditivos protectores de la piel

Contrarrestan la acción nociva de los tensioactivos sobre la piel. Es importante que se utilicen para obtener un producto de calidad y seguro para su uso.

1.13.1.4.6.-Opacificantes

Su finalidad es dar un aspecto opaco o perlado al detergente. No cumple ninguna función específica más que una percepción visual diferente, por lo tanto su uso es opcional. Debe ser compatible con el resto de los componentes de la fórmula de tal manera que no la desestabilice.

1.13.1.4.7.-Regulador de pH

Dado que para obtener un detergente neutro el pH debe arrojar un valor entre 6 o 7, se utilizan reguladores de pH para ajustar el mismo.

1.14.-Características que debe poseer un Jabón Lavaplatos

Kurlat, J. (2009). Elaboración de Detergente Lavavajilla. Cuadernillo para Unidades de Producción, 1(2). Explica que características físicas y químicas, debería tener un jabón lavaplatos

Debe tener un alto poder de arrastre de suciedad.
Poco agresivo para la piel.
El tensioactivo empleado debe tener una calidad de excelencia y muy soluble en agua.
La fórmula tiene que permitir una manipulación segura.

1.15.-Usos del jabón Lavaplatos

Los jabones para lavar platos están disponibles en forma líquida y en polvo y se puede utilizar para lavar a mano o en máquina de lavar platos. Si bien son excelentes para limpiar todo después de una comida, los jabones convencionales pueden contener productos químicos potencialmente dañinos para el ser humano.

1.16.-Efectos Ambientales que causa el uso de un Jabón Lavaplatos

Los productos químicos del jabón para los platos contaminan el suministro de agua cuando se lavan por el desagüe y también diezman las poblaciones de peces y contribuyen al exceso de algas en el agua.

Los productos químicos en jabón para los platos pueden ser venenosos o cancerosos y pueden contribuir a problemas genéticos y al asma y pueden causar irritación de la piel.

Por lo tanto se sugiere que estos productos químicos se diluyan cuando se utilizan en detergentes y después se diluyan de nuevo cuando el detergente se usa, haciendo que sea menos peligroso cuando el detergente se utiliza adecuadamente. Sin embargo, los productos químicos dejan residuos que pueden quedarse en los alimentos que se consumen cuando la comida toca el plato.

1.17.-Formulaciones comerciales para la obtención de un Jabón Lavaplatos solido

Existen varias formulaciones para la producción de un jabón lavaplatos. Antes de su elaboración se debe tomar en cuenta ciertos parámetros, como el sucio o bacterias que se deseen remover del objeto y que compuestos químicos deberá tener el producto para cumplir con ese objetivo.

(Kurlat, J. 2009).en el la revista de “Elaboración de Detergente Lavavajilla. Cuadernillo para Unidades de Producción” Describe una técnica para la elaboración del jabón lavaplatos en el que se utiliza como ingredientes Lauriletoxisulfato de sodio, glicerina, EDTA, conservante, etanol 96°, espesante, agua, esencias y colorantes permitidos. Su producción consta de 4 etapas, la primera consiste en pesar y medir todos los ingredientes para su elaboración, en la segunda etapa en un recipiente con una parte del agua, se agrega el tensioactivo y se va agitando poco a poco para no generar espuma, luego se añade el agua restante y se adiciona lo aditivos por separados. Hay que tener cuidado con algunos de los aditivos, el EDTA y el etanol al 96% tiene que estar previamente diluido en agua para su uso. La tercera etapa procede a medir el pH del producto, este valor del pH tiene que estar entre un rango de 6.5 y 7, si no está dentro de ese rango, se procede a corregirlo con ácidos o bases, según lo que requiera el producto. En la última etapa se agrega el espesante, este agregado se debe añadir de forma lenta para obtener la viscosidad deseada.

Otra forma de obtener el producto es realizando los mismas etapas explicadas anteriormente pero utilizando como tensioactivo el dodecil sultanato de sodio el cual es derivado a partir del aceite de palma y de coco, este tensioactivo tiene en común, con el Lauriletoxisulfato de sodio que actúan como surfactantes aniónicos y este es el surfactante que se requiere para su producción óptima (Kurlat, J. 2009).

Asimismo (la biblioteca digital “Lavatraste en crema”) muestra otra técnica para realizar el jabón lavaplatos, en el que utilizan como materia prima: una pastilla blanca de jabón de lavandería, agua, alcohol etílico, lauril sulfato de sodio o dodecil sultanato de sodio, trietanolamina, bicarbonato de sodio, limones y colorante de vegetal verde, para su preparación se siguen los siguientes pasos: primero se ralla el jabón y se vierte en un recipiente, luego se coloca hervir el agua y cuando llegue a su punto de ebullición se vierte el jabón rallado, después se empieza a mezclar hasta que se disuelva todo el jabón y se obtenga una mezcla homogénea, sin dejar de mover se disminuye el fuego a su mínimo, y se le añade el alcohol, el jugo de limón y el bicarbonato, posteriormente se le agrega la trietanolamina, el lauril y el colorante moviendo lentamente para evitar la formación excesiva de espuma, por ultimo cuando la mezcla este espesa se le retira la llama, se deja entibiar y se deposita en un envase esterilizado.

Por otra parte (academia.edu, 2014) sugiere que para producir el jabón lavaplatos en crema se pueden emplear los siguientes componentes: glicerina, dodecil sultanato de sodio como tensioactivo, esencia de perfume, silicato de sodio neutro, sal de soda, colorante soluble al agua, metasilicato de sodio y carbonato de calcio, su formulación se obtiene de la siguiente manera: al principio se deposita el tensoactivo en una olla y se le suministra calor, luego se añade la sal de soda y se mezcla hasta que dicho componente se disuelva, después se agrega el carbonato de calcio que es un componente abrasivo y el metasilicato de sodio que servirá para absorber la humedad del producto, posteriormente se debe incorporar la esencia del perfume y seguir mezclando, se le debe añadir el colorante disuelto en una mínima cantidad de agua y consecutivamente se le adiciona la glicerina que actúa como suavizante y el silicato que es el elemento que se encarga de endurecer el producto, enseguida se vierte la mezcla en el envases adecuado y se deja reposar.

Capítulo 2

Objetivos y Plan de Trabajo

2.- Justificación

La alta demanda de productos de calidad y la poca accesibilidad de los mismos han causado en la población inseguridad a la hora de elegir dichos productos, aunado a eso, los altos costos de producción, distribución y almacenamiento han obligado la disminución de la oferta de tales productos. Pero no todo es malo, el aumento de la población mundial, los avances tecnológicos y la competencia de mercado han incentivado la manufactura de nuevos productos, con características físicas y químicas orientadas a una mayor satisfacción de las necesidades de la población.

En la actualidad existe una tendencia mundial de gente buscando consumir nuevos productos, con características particulares, métodos de producción amigables con el ambiente y menos agresivos con el cuerpo humano. Es posible afirmar que los consumidores están cambiando, se están informando de lo que consumen y de lo que es bueno o malo para ellos. Tal circunstancia abre un espacio para emprendedores motivados a cumplir con estos nuevos requerimientos, no obstante, casi todos los mercados incluyendo los de la belleza, higiene personal, aseo, salud, alimentos, entre otros han sido acaparados por las grandes multinacionales que con su poder deja muy poco espacio a estas compañías.

Por ende la elaboración de productos en el laboratorio de química industrial, busca orientar e incentivar a sus estudiantes en la obtención de productos de alta calidad. Es por ello que hemos conformado un grupo de trabajo que está dispuesto a mejorar, innovar y reducir costos de producción, orientando una manufactura amigable al ambiente y al poder adquisitivo de la población.

Los productos orgánicos significan una solución a los nuevos requerimientos de los consumidores por una serie de ventajas ya conocidas En este sentido y en el marco del emprendimiento y la invención hemos tomado el aceite de la semilla de aguate y otras, como base para la formulación de un jabón lavaplatos sólido y la formulación de una crema o espuma de afeitar.

Las razones por las que se ha decidido usar principalmente el aceite de aguacate es que tiene un alto contenido de vitamina E que sería beneficioso para la piel, la materia prima es fácil de obtener en nuestra ubicación geográfica y su costo es accesible. Además los procesos de extracción y procesamiento del aceite de aguacate no suponen una dificultad técnica.

La formulación de estos productos de uso doméstico con lleva una gran responsabilidad, debido a que dichos productos estarán disponible para el uso diario y cotidiano de la población. Es por esto que se hace necesario estudiar las propiedades químicas y características físicas de cada producto, de esta manera orientar la producción de los mismos en la mejora de estas propiedades.

Los estudios de propiedades físicas y químicas de productos manufacturados nos permitirán hacer mejoras en sus características organolépticas y en su constitución química, de esta manera poder establecer una relación entre calidad del producto y satisfacción de las necesidades de los consumidores.

La formulación de dichos productos se deberá hacer con la suficiente pericia y orientación del personal técnico y profesional que se encuentre dentro del laboratorio, de esta manera lograr un producto de altísima calidad, capaz de competir en un mercado altamente exigente.

La elaboración de este proyecto contará con el compromiso de trabajo de cada uno de sus integrantes, de esta manera incentivar el trabajo en grupo y de dar una visión general de todo lo que implica la formulación de un producto, extracción de la materia prima y la distribución equitativa de responsabilidades dentro de una empresa, lo cual generará una experiencia agradable y única a cada uno de nosotros.

2.1.- Objetivo principal

Formular productos estables a partir de aceites triglicéridos de palma, coco, ajonjolí y oliva, con propiedades organolépticas adecuadas, y características de un producto de gran valor y finalidad comercial.

2.2.- Objetivos específicos

Formular y elaborar un jabón lavaplatos solido a base de aceite
Formular y elaborar una crema/espuma de afeitar
Obtener algunos productos de aceites triglicéridos de palma, coco, ajonjolí y oliva.
Medirlas propiedades fisicoquímicas de los productos obtenidos en el laboratorio para optimizar la formulación.

Capítulo 3

Procedimiento Experimental

3.1.- Obtención de virutas de jabón a partir de Aceites triglicéridos.

3.1.1.-Reactivos y Material de Laboratorio.

Aceites triglicéridos (Cantidad a indicar en el laboratorio)
Hidróxido de sodio
Plancha de calentamiento.
Termómetro.
Probeta
Pipeta
Molde para el jabón
Envase de vidrio.
Olla pequeña de acero o aluminio.
Agitador
Bolsas de papel

3.1.2.- Metodología Experimental.

Índice de saponificación

Aceite	g NaOH/g Aceite
Coco	0,183
Oliva	0,135
Ajonjolí	0,134
Palma	0,142
Soya	0,136
Cera de abeja	0,069

Para la solución de NaOH se necesita la siguiente relación: 2,8 g H2O/g NaOH.

Se debe preparar una solución de Hidróxido de Sodio para 70% de saponificación (haciendo los cálculos correspondientes y agregando el Hidróxido de Sodio a una relación entre los aceites (indicada en el laboratorio), luego se debe llevar a un baño de maría, manteniéndose a una temperatura de 45°C. Agitar la mezcla constantemente durante 1 hora para mantenerla homogénea hasta la formación de una solución viscosa con espuma. Para saber si la reacción ha terminado, tomar una pequeña muestra de la mezcla y agregar agua, si la muestra no se disuelve, se debe continuar el calentamiento. Posteriormente envasar la pasta de jabón dentro de un recipiente de fácil desmolde para darle forma, al cabo de 3 días retirar la pasta y almacenarla dentro de una bolsa de papel hasta por 28 días. Medir el pH del jabón cada semana.

Para analizar estos distintos aceites, es necesario que cada grupo trabaje con distintas composiciones de ellos, para así obtener un jabón más óptimo. Utilizaremos la siguiente tabla para la utilización del aceite respectivo a cada grupo.

Grupo	Aceites
1	a) 80% Oliva, 20% Coco b) 40 g de Soya, 60 g de Coco.
3	a) 80% Soya, 20% Cera de Abeja b) 85% Oliva, 15% Cera de Abeja
4	a) 70% Coco, 30% Ajonjolí b) 70% Palma, 30% Oliva

3.2.- Obtención de jabón lava plato sólido.

3.2.1.- Reactivos y Material de Laboratorio.

Olla para el baño María.
Olla para batir la mezcla.
Recipiente plástico de capacidad 1L.
Cuchara grande de cocina.
Recipiente platico.
Batidor eléctrico.
Rallador.
Jabón en pasta.
Agua.
Bicarbonato de Sodio.
Alcohol etílico.
Esencia de limón.

3.2.2.- Metodología Experimental.

CANTIDADES A EMPLEAR PARA EL BARRIDO.

100g de Jabón.

223ml de agua.

Grupo 1: 17 g de bicarbonato.

Grupo 2: 20 g de bicarbonato.

Grupo 3: 23 g de bicarbonato.

En el recipiente plástico y con la ayuda del rallador, se ralla el jabón con la cuchilla más fina de este, de manera que se obtengan tiras lo más pequeñas y delgados posible, para que se diluya perfectamente en el agua y no queden grumos en el producto final.
En la olla se añade el agua junto con el colorante y se pone a calentar en el baño de maría, poco antes de que empiece a hervir se agrega la ralladura de jabón agitando con la ayuda del batidor y evitando que se forme espuma.
Cuando empiece a hervir se agrega el alcohol, la esencia de limón y el bicarbonato, se mezclan perfectamente los ingredientes, y se baja la temperatura, hasta que se vea una mezcla homogénea y el jabón este totalmente disuelto.
Por último se retira la olla del baño de maría y se vacía la pasta en el recipiente plástico.

3.3.- Obtención de Espuma de Afeitar.

3.3.1.- Reactivos y Material de Laboratorio.

Olla para el baño María.
Olla para batir la mezcla.
Recipiente plástico para la Espuma.
Batidor eléctrico.
Rallador.
Jabón en pasta.
Agua Destilada.
Aceite de Coco.
Mentol.
Carbopol (Polimero, Carboxi Metil Celulosa)
Aceite Esencial.
Paleta para mezclar.

3.3.2.- Metodología Experimental.

Cantidades a emplear para el barrido.

25g de Jabón. (De cada jabón producido por cada grupo, es decir, dos experiencias)
20ml de agua aproximadamente (Lo necesario para espesar la mezcla).
6 ml de Aceite de Coco.
1g de Carbopol. (Aproximadamente)

3.3.2.1.- Pasos a Seguir:

Rallar 25 g de jabón.
Una vez rallado todo, se debe agregar los 6 ml de aceite de coco y 1g de carbopol.
Agregar suficiente agua destilada para que el jabón comience a espesar (20 ml).
Mezclar (con la paleta) todo a 50 ºC hasta que todo se combine y el agua comience a evaporarse.
Cuando espese la mezcla, bajar la temperatura a 30 °C y agregar aceite esencial para darle fragancia y añadir a la mezcla un cuarto de cucharada de mentol disueltos en un cuarto de cucharada de aceite de coco. En este punto retirar una pequeña porción del líquido para los análisis respectivos.
Seguidamente mezclar con una batidora hasta obtener una espuma consistente y espesa con un diámetro de burbuja bajo. (Batir por un buen tiempo, unos 20 minutos).

3.4.- Sistemas Dispersos. Espumas

3.4.1.- Formulación

3.4.1.1.- Material de Laboratorio

Solución de jabón al 1%
Agua destilada
Plancha de calentamiento
Balanza analítica
Vasos de precipitado
Balones aforados
Cilindro graduado
Cinta Métrica

3.4.1.2.- Procedimiento Experimental

Para el análisis de la espuma se debe aplicar el método de Ross-Miles, el cual se emplea para la determinación de la espumabilidad, este es un método normalizado donde se fijan las condiciones de experimentación con la finalidad de reducir la espuma a partir de una solución de tensoactivo midiendo la altura de la espuma producida. La medición se basa en la norma ASTM D 1173-53.

Preparar 250 ml de una solución de jabón al 1%.
La solución espumante se calienta hasta 49°C (120°F).
Luego se adicionan 50 ml de la misma solución en el fondo de un cilindro de vidrio de 1 m de altura y 5 cm de diámetro el cual está termostatizado a 49°C, de la misma manera se llena una bureta de vidrio con la solución restante (200ml).
Posteriormente se debe medir 1 metro de altura entre la solución del cilindro y la boquilla del balón.
A continuación se calcula que la boquilla quede en dirección al cilindro y se abre totalmente la válvula de la bureta, dejando caer toda la solución sobre el cilindro.
En el momento exacto en el que se abre la válvula de la bureta, se inicia el cronometro. Se realizaran intervalos inicialmente de 30 segundos, luego de que los cambios de altura no sean muy notables se aumenta el intervalo a 1 minuto y finalmente 15 minutos. Las variaciones de altura deben ser reportadas al igual que las del tiempo.

La solución forma una espuma al caer sobre la solución del fondo del cilindro. La altura máxima alcanzada (Hmax) representa la espumabilidad de la solución, esta última se mide entre el tope de la espuma generada y la altura correspondiente a los 250 ml de la solución en el fondo del cilindro, es decir, cuando la espuma ha desaparecido completamente. La incertidumbre de las medidas está relacionada principalmente a la dificultad de la lectura de la altura de la espuma y corresponde a la apreciación del cilindro graduado.

3.4.2.-Barrido de la Formulación

3.4.2.1.- Materiales y Reactivos

Pipeta de 10ml
Pipeta de 5ml
Cilindro graduado de 10ml
Solución jabón de sodio al 10%
Solución de NaCl al 10%
Querosén
Pentanol
Agua destilada

3.4.2.2.- Procedimiento Experimental

1.- Se procede a agregar en un cilindro graduado 10ml (sin incluir los 0,5ml de pentanol) con la siguiente composición, en el orden reportado:

Solución de NaCl en la cantidad necesaria es decir cada grupo tendrá un % de NaCl en la solución diferente; ( 3%, 4%, 4.5%,5%,6%,7% de NaCl)
Agua destilada
Solución de jabón (1ml)
Queroseno (5ml)
Pentanol (0,5ml)

2.- Se diluye al porcentaje deseado la solución de NaCl al 10%

3.-Luego de finalizar la mezcla anterior se procede a agitar el tubo un par de veces; se vacía el contenido del tubo en un vaso precipitado y se continua agitando pero esta vez con un agitador magnético por aproximadamente 1 min. Posteriormente se traslada nuevamente al tubo de ensayo e inmediatamente comienza el cronometro, se hacen mediciones del volumen de los tubos aproximadamente cada 0,2 ml, culminando cuando en 2 o 3 medidas el volumen sea constante.

Capítulo 4

Resultados y Discusión

4.1.- Elaboración de virutas de jabón

La elaboración de jabones a partir de productos triglicéridos y grasos se llevó a cabo mediante la saponificación de los mismos, empleando para ello hidróxido de sodio. Dicho compuesto permitió la obtención de sales ácidas de sodio, quienes actúan como tensioactivos, a partir de ácidos grasos presentes en los aceites naturales empleados, siendo estos el de coco, palma, soya, oliva y cera de abeja. Las diferentes formulaciones producidas se muestran en la tabla N° 1.

Tabla N° 1. Relación de aceites empleados en la elaboración de jabones

Jabón Aceite	1	2	3	4	5	6
Coco	69,67 %	-	12,00 %	-	-	-
Oliva	30,33 %	29,96 %	88,00 %	-	-	84,95 %
Palma	-	70,04 %	-	60,07 %	-	-
Soya	-	-	-	39,93 %	79,98 %	-
Cera de abeja	-	-	-	-	20,02 %	15,05 %

Conociendo la composición en ácidos grasos de los diferentes aceites utilizados, fue posible la determinación de la relación de triglicéridos presentes en los mismos, lo que permitió a su vez obtener los valores teóricos de masa de jabón y rendimiento gracias a la relación estequiométrica con las sales ácidas que forman y a sus respectivas masas molares.

Los valores de las masas de jabón teóricas y experimentales se muestran en las tablas N° 2 y N° 3, donde se evidencia que no existe una gran discrepancia entre sí. Este hecho demuestra que las mermas inherentes al procedimiento no representan un factor importante de pérdidas de materia, permitiendo afirmar que el método empleado constituye una vía de producción simple y efectiva.

Tabla N° 2. Masas de los jabones húmedos

Jabón	mjabon húmedo teor.(g)	mjabon húmedo exp.(g)	Discrepancia (%)
1	320,97	327,61	2,07
2	303,15	307,13	1,31
3	287,75	274,86	4,48
4	274,72	274,62	0,04
5	265,20	265,29	0,04
6	278,66	266,36	4,41

Tabla N° 3. Masas de los jabones secos

Jabón	mjabon seco teor.(g)	mjabon seco exp.(g)	Discrepancia (%)
1	226,87	239,28	5,47
2	224,65	231,27	2,94
3	232,59	151,53	34,85
4	220,01	200,14	9,03
5	217,13	217,91	0,36
6	229,62	232,57	1,29

Además, las posibles diferencias se deben a pérdidas verdaderamente representativas causadas por errores del tipo aleatorio, como en el caso del jabón N° 3, obteniendo masas experimentales mucho menores a las teóricas. También es posible atribuir por la discrepancia a la inexactitud existente durante la etapa de formulación, pudiendo alcanzar un grado de saponificación mayor al deseado y por lo tanto una masa mayor de jabón.

Con respecto al rendimiento de la reacción se corrobora lo dicho anteriormente mediante la tabla N° 4. Se observa que tanto los valores teóricos como los experimentales no varían notablemente entre sí y además que son mayores a 100 %, hecho que se puede justificar por el método de cálculo empleado, que no considera el aumento de la masa de jabón obtenido gracias a la adición del hidróxido de sodio necesario para conseguir la saponificación de la muestra.

Tabla N° 4. Porcentajes de rendimiento y humedad

Jabón	Rend. teor. (%)	Rend. exp. (%)	Hum. teor. (%)	Hum. exp. (%)
1	113,72	119,94	29,32	26,96
2	111,99	115,29	25,89	24,70
3	116,30	75,77	19,17	44,87
4	109,80	99,89	19,91	27,12
5	108,54	108,93	18,13	17,86
6	114,93	116,41	17,60	12,69

La humedad juega un papel fundamental en la consistencia y textura del jabón, por lo que es necesario controlarla durante la producción. Puede decirse que, salvo por el jabón N° 3, los jabones elaborados presentan una humedad menor al 30 %, siendo este un valor relativamente alto para la obtención de virutas de jabón, en donde se desea cierta facilidad para rallar el producto, atributo encontrado en sólidos menos húmedos.

4.2.- Producción de jabón lavaplatos a partir de virutas de jabón

El principio activo empleado en la formulación del jabón lavaplatos corresponde a la mezcla tensoactiva sintetizada en las virutas de jabón. Partiendo de una proporción fija 5:10 entre el agua y las virutas de jabón se elaboraron 6 jabones lavaplatos variando únicamente el tipo aceite del cual proviene el principio activo.

A fin de conocer el efecto de una variable de composición sobre la formulación, adicionalmente se elaboró un duplicado de los jabones 70% Coco – 30% Oliva, 70% Palpa – 30% Oliva y 80% Soya – 30% Cera, pero empleando una proporción 4:10 entre el agua y las virutas de jabón. El primer estudio realizado sobre el producto terminado consistió en un análisis sensorial de las características que definen la efectividad del jabón lavaplatos como un producto de uso común para la limpieza de superficies.

Las características sensoriales estudiadas fueron la apariencia, textura, consistencia, olor, suavidad, detergencia y espumabilidad de las formulaciones que presentan un duplicado. Una muestra conformada por 17 personas hizo uso del producto bajo las mismas condiciones de limpieza, y su percepción respecto a cada característica sensorial se estratificó en una escala de enteros con rango 5-1 referida a las clases muy bueno, bueno, regular, malo y muy malo respectivamente. De esta manera a partir de la frecuencia obtenida y el valor de la clase se determinó una puntuación para el producto respecto a la característica estudiada, que luego fue normalizada a una escala con rango 100-0, que define el “atributo” o “calificación” del producto.

En las figuras Nº1, Nº2 y Nº3 se resume el atributo determinado en las características sensoriales apariencia, textura y consistencia para los formulaciones 70% Coco – 30% Oliva, 70% Palma – 30% Oliva y 80% Soya – 20% Cera, definidas en términos de la longitud promedio de la cadena hidrocarbonada del grupo lipofílico del surfactante (HC prom.), con proporciones de agua inicial 5:10 y 4:10. Al considerar condiciones idénticas en el protocolo de elaboración de cada jabón puede generalizarse que el producto terminado con surfactantes de longitud de cadena mayor (HC prom. igual a 17,6) presenta la mejor apariencia, una consistencia aceptable para su empleo y textura suave al tacto, seguido de las formulaciones con HC prom. de 16,6 y 13,8. Se destaca que la apariencia de los jabones mejora en más de 10 puntos cuando se varía la proporción de agua inicial de 4:10 a 5:10 tanto en la formulación con HC prom. de 17,6 como en la de 13,8.

Figura Nº 1. Estudio sensorial de la apariencia del jabón lavaplatos elaborado

Figura Nº 2. Estudio sensorial de la textura del jabón lavaplatos elaborado

Figura Nº 3. Estudio sensorial de la consistencia del jabón lavaplatos elaborado

En la figura Nº 4 se muestra el atributo del olor en cada jabón elaborado. Como es de esperar el jabón que parte del aceite de coco presenta el mayor atributo debido al agradable olor que posee este aceite esencial, seguido del jabón de aceite de soya y finalizando con el jabón de aceite de palma, cuyo atributo es menor a 50 puntos ya que este aceite representa el caso contrario al del aceite de coco puesto que su olor natural no es agradable. Se destaca que durante la elaboración del producto se incluyó la adición de una fragancia de mandarina, sin embargo su incorporación resultó compleja debido a la dificultad que supone la captación de este aceite en la matriz del jabón.

Figura Nº 4. Estudio sensorial del olor del jabón lavaplatos elaborado

El efecto abrasivo del jabón se consideró por medio de la característica suavidad, que cuantifica que tan poco agresivo resulta el jabón a la piel; en la figura Nº 5 se muestra el atributo en esta característica para cada formulación. En general los jabones 70% Coco – 30% Oliva y 80% Soya – 20% Cera son menos abrasivos que el jabón 70% Palma – 30% Oliva, que visto en una escala de suavidad resulta en una diferencia de aproximadamente 20 puntos. Los resultados obtenidos no se corresponden completamente con lo esperado, ya que en una escala relativa se espera que mientras menor sea la longitud hidrocarbonada del surfactante más agresivo resulte para la piel, esto ya que es más hidrofílico y por lo tanto puede difundirse más fácilmente en un medio acuoso. Sin embargo debe considerarse que en este caso se tiene una mezcla de surfactantes y además se desconocen posibles fenómenos de sinergia entre la mezcla y el ambiente fisicoquímico que podría generar efectos opuestos.

Figura Nº 5. Estudio sensorial de la suavidad del jabón lavaplatos elaborado E

La figura Nº 6 corresponde a la detergencia, parámetro que define la efectividad del jabón como producto de limpieza. Se evidencia una tendencia similar a la obtenida para la suavidad, ya que en general los jabones 70% Coco – 30% Oliva y 80% Soya – 20% Cera poseen mejor acción detergente que el jabón 70% Palma – 30% Oliva, al presentar una diferencia en la escala de detergencia de 22,5 y 17,5 puntos respectivamente. Lo anterior permite corroborar que el jabón cuya mezcla tensoactiva posee la cadena hidrocarbonada más corta presenta la mayor acción detergente, destacándose además que el cambio en la proporción inicial de agua no tiene un efecto significativo sobre la detergencia del jabón.

Figura Nº 6. Estudio sensorial de la detergencia del jabón lavaplatos elaborado

Finalmente en la figura Nº 7 se muestra el atributo cuantificado para la espumabilidad de los jabones elaborados. De manera marcada el jabón 70% Coco – 30% Oliva posee la máxima espumabilidad (84 puntos), resultando superior en más de 30 puntos respecto al jabón 80% Soya – 20% Cera y en más de 40 puntos respecto al jabón 70% Palma – 30% Oliva, por lo que la acción espumante de este jabón rico en laureato de sodio se verifica a partir del análisis sensorial. En la sección siguiente de esta investigación se presenta un estudio de la espumabilidad de las formulaciones realizadas y se describen las implicaciones teóricas que guarda este comportamiento.

Figura Nº 7. Estudio sensorial de la espumabilidad del jabón lavaplatos elaborado

Con el objeto de determinar la mejor formulación con la proporción de agua inicial adecuada, se definió mediante una escala porcentual la importancia relativa que posee cada una de las características sensoriales estudiadas sobre la percepción-uso-efectividad del jabón lavaplatos, quedando de la siguiente manera: 8% apariencia, 12% textura, 12% consistencia, 12% olor, 25% detergencia, 16% espumabilidad y 15% suavidad. De esta manera se determina que el jabón lavaplatos que posee el mejor desempeño es el elaborado a partir de la mezcla 70% de aceite de coco y 30% de aceite de oliva con una proporción de agua a virutas de jabón de 5:10.

Figura Nº 8. Desempeño de los jabones elaborados

4.3.- Estudio de espumabilidad para jabones y espumas

Tal y como se observa en la figura N° 9, las formulaciones hechas a base de 70% aceite de coco – 30% aceite de oliva y 70% aceite de palma – 30% aceite de oliva mostraron la mayor espumabilidad entre los jabones estudiados. Es importante resaltar que la tendencia esperada no se corresponde con los resutados obtenidos, ya que se conoce que a medida que aumenta la cadena del grupo lipofílico del surfactante, la espumabilidad disminuye lo que no ocurrió en esta experiencia.

Figura N° 9. Espumabilidad versus Longitud promedio cadena hidrofílica

En la figura N° 10 se estudia la variación de la espumabilidad en función del tiempo, es decir, la estabilidad de la espuma. La espuma formada por la formulación 60% palma – 40% soya es muy inestable, en tan sólo 20 segundos disminuyó en un 70% su volumen de espuma. La formulación 80% soya-20% cera de abeja disminuyó su tamaño rápidamente hasta un 40% de su volumen inicial y se mantuvo constante por algunos segundos, para luego sufrir una nueva degradación rápida hasta colapsar. Para las formulaciones 70% coco – 30% oliva y 70% palma – 30% oliva se observó que en el tiempo estudiado, las espumas fueron estables, ya que la etapa de drenaje fue más lenta en comparación con las otras formulaciones. De este modo, puede afirmarse que un menor número de carbonos promedio en la cola lipofílica del surfactante contribuye a una mayor estabilidad en la espuma formada.

Figura N° 10: Fracción de espuma rota versus tiempo

Se conoce que lo que permite la formación de la espuma es la disminución de la tensión superficial debido al agente tensoactivo, a mayor tensión superficial disminuida, mayor será el área superficial o interfacial creada. De tal forma, se intuye que las formulaciones 70%coco-30%oliva y 70%palma-30%oliva disminuyen mucho más la tensión superficial con respecto al resto de formulaciones debido a que se formó mayor cantidad de espuma. Es posible que debido a la gran disminución de tensión superficial en estas dos formulaciones, el efecto de inestabilidad de Marangoni sea más pronunciado, por lo que parte de líquido que no se encuentre en las zonas estiradas burbuja-burbuja (mayor tensión) tenderá a fluir hacia estas zonas para compensar la diferencia de fuerzas, lo que permite que las espumas sean muy estables, ya que mantienen una capa gruesa de líquido que no permite que una burbuja se vacíe en otra, ni permite el drenaje de líquido.

Para el estudio de espumabilidad de las espumas llevado a cabo se consideró la variación de la composición de uno de las sustancias que integran la mezcla de tensoactivos dejando fija la fracción de coco en 30% según se muestra en la figura N° 11. Se empleó carbopol como sustancia estabilizante de la espuma, la cual actúa en sinergia junto al pentanol y a la mezcla de surfactantes en el sistema fomentando el efecto de Gibbs-Marangoni que permite la restitución de la película delgada drenada por un gradiente de tensión en la interfase gas-líquido. Este hecho se evidenció en la gran estabilidad existente para ambos sistemas formulados que impidió la realización de un estudio de colapso de la espuma. A su vez, se aprecia que el sistema formulado con 70% Palma – 30% Oliva presentó una mayor espumabilidad respecto a su equivalente formulado con 70% Coco – 30% Oliva. Tal comportamiento puede atribuirse al efecto que tiene la mayor longitud promedio en la cadena lipofílica del surfactante en el desarrollo una mayor sinergia junto al carbopol, polímero reticulado del ácido acrílico, que permite una mayor estabilización de la interfase gas-líquido.

Figura N° 11. Espumabilidad versus Longitud promedio cadena hidrofílica

4.4.- Barridos de formulación. Estudios de estabilidad

Finalmente, se realizaron una serie de barridos de formulación considerando la variación en la salinidad de la fase acuosa. Para tal fin se emplearon distintas sustancias tensoactivas constituyendo el ternario surfactante-agua-aceite objeto de estudio. De esta manera se formularon sistemas con la misma relación agua-aceite (WOR=1), 10% de jabón y pentanol, alcohol que actuó como cosurfactante facilitando la dinámica del tensoactivo en el sistema, llevándose a cabo una variación del porcentaje de cloruro de sodio (%NaCl) desde 3,0%, 3,5%, 4,0% y 4,5%. La mezcla de sustancias tensoactivas con los cuales realizó el barrido, obtenidas mediante la saponificación de aceites triglicéridos se muestran a la tabla N° 5.

Tabla N° 5. Sustancias tensoactivas empleadas en barridos de formulación

Mezcla de tensoactivo

Jabón 60% Ac. Palma – 40% Ac. Soya

Jabón 70% Ac. Coco – 30% Ac. Oliva

Jabón 70% Ac. Palma – 30% Ac. Oliva

Jabón 80% Ac. Soya – 20% Cera de abeja

Las medidas de estabilidad para los tubos realizadas a partir del seguimiento del volumen de fase oleosa coalescida se muestran en las Figuras N° 12, 13, 14 y 15 para la mezcla de tensoactivos previamente indicada.

Figura N° 12. Estabilidad Sistema WOR 1, Jabón 60% Ac. Palma – 40% Ac. Soya

Figura N° 13. Estabilidad Sistema WOR 1, Jabón 70% Ac. Coco – 30% Ac. Oliva

Figura N° 14. Estabilidad Sistema WOR 1, Jabón 70% Ac. Palma – 30% Ac. Oliva

Figura N° 15. Estabilidad Sistema WOR 1, Jabón 80% Ac. Soya – 20% Cera de abeja

Al representar la fracción de volumen coalescido de la fase oleosa versus el tiempo se aprecia que en general la curva de estabilidad presenta un comportamiento sigmoidal iniciando en una zona de coalescencia lenta, seguida por un aumento en la pendiente brusco que corresponde con una coalescencia rápida del querosén, y finalizando con un una suavización en la pendiente que corresponde a una zona de coalescencia muy lenta del volumen de aceite que se encuentra estabilizando en la fase acuosa debido a la presencia de la mezcla de tensoactivos en el sistema.

Se evidencia además que para los barridos N° 1, 2 y 4 según se aumenta la fracción de sal añadida la estabilidad del sistema se ve afectada teniéndose que para 3,0% y 4,5% de NaCl los sistemas presentan la mayor estabilidad, mientras que para 3,5% y 4,0% de NaCl el sistema presenta una estabilidad menor. Para el caso del barrido N° 3, tal comportamiento se rompe por la curva de estabilidad correspondiente a una fracción de sal de 4,0%, sistema que según el barrido presenta mayor estabilidad que su homólogo para fracciones de 3,5 y 4,5%, tendencia que no se corresponde con el comportamiento conocido para este tipo de sistema de surfactantes aniónicos y que por lo tanto se atribuye a un error de tipo experimental durante la realización del barrido para este tubo.

Las Figuras N° 16, 17, 18 y 19 muestran para cada sistema en estudio la curva de estabilidad versus la fracción porcentual de NaCl en fase acuosa construidas para una relación de volumen coalescido de 0,70.

Figura N° 16. Barrido de formulación: Sistema WOR 1, Jabón 60% Ac. Palma – 40% Ac. Soya

Figura N° 17. Barrido de formulación: Sistema WOR 1, Jabón 70% Ac. Coco – 30% Ac. Oliva

Figura N° 18. Barrido de formulación: Sistema WOR 1, Jabón 70% Ac. Palma – 30% Ac. Oliva

Figura N° 19. Barrido de formulación: Sistema WOR 1, Jabón 80% Ac. Soya – 20% Cera de abeja

Se aprecia que según se aumenta el contenido de sal en la fase acuosa la estabilidad del sistema disminuye, pasando por un mínimo de estabilidad para posteriormente constituir un sistema nuevamente estable. En la primera zona de estabilidad el sistema constituye un ternario Winsor I, en donde se tiene una fase externa acuosa con la fase oleosa dispersa y estabilizada por la mezcla de surfactantes. Para el caso de la segunda zona de estabilidad el sistema constituye un ternario Winsor II con el aceite como fase externa y el agua dispersa como fase interna estabilizada nuevamente por el conjunto de tensoactivos.

Tal comportamiento se atribuye a la influencia sobre la formulación físicoquímica que representa la adición de sal en el comportamiento del sistema. La presencia de iones en la fase acuosa genera una disminución en las interacciones surfactante-agua, debido a una mayor tendencia del agua a solubilizar los iones Na+ y Cl-, situación que trae consigo una inversión transicional del surfactante hacia la fase oleosa según aumenta la concentración de iones en solución, viéndose favorecidas las interacciones aceite-surfactante en esta fase.

Se evidencia que la zona de estabilidad mínima para los sistemas en estudio existe para un porcentaje de NaCl comprendido entre 3,5 y 4,0% según la tendencia encontrada. Se tiene por lo tanto que la formulación óptima deberá encontrarse en este intervalo de composición constituyendo un sistema ternario Winsor III, en el cual coexiste la fase acuosa, la fase oleosa y una fase microemulsión en la cual se encuentran las sustancias tensoactivas en su mayoría. Bajo tales condiciones el sistema presenta un radio de curvatura cero según explica la teoría de la cuña, lo cual permite una “libre” segregación de las fases y por lo tanto la presencia de tal mínimo de estabilidad.

Capítulo 5

Conclusiones y Recomendaciones

5.1.- Conclusiones

Las principales aplicaciones industriales de grasas y aceites se centran en la fabricación de jabones y de polímeros para la preparación de pinturas y barnices, si bien están siendo desplazados por productos derivados del petróleo que resultan más competitivos.

Los diversos análisis físicos y químicos realizados a las diversas formulaciones de jabón, nos permiten generar una serie de conclusiones, de manera tal, de adecuarnos para la producción de un producto de gran calidad comercial.

Del análisis sensorial pudo notarse que la formulación (lavaplatos) que poseía mejor consistencia, apariencia y mayor poder de lavado lo presentó la formulación que presentó el surfactante de mayor longitud (aceite de 80% soya – 20% aceite de cera).
Mientras menor es la longitud hidrocarbonada del surfactante más agresivo resulta para la piel, esto ya que es más hidrofílico y por lo tanto puede difundirse más fácilmente en un medio acuoso.
La formulación que contiene la mezcla tensoactiva de cadena hidrocarbonada más corta, presenta la mayor acción detergente (70% coco- 30% oliva), debido a que existe mayor presencia de grasas insaturadas.
Pudo observarse que al existir un menor número de carbonos en la cadena lipofílica del surfactante, existirá tendencia hacia una mayor estabilidad en la espuma formada (formulación de 70% aceite de coco- 30% aceite de oliva y 70% aceite de palma- y 30% aceite de oliva)
La formación de la espuma se favorece al disminuir la tensión superficial, debido a la acción del tensoactivo, lo cual favorece el aumento del área interfacial. La formulación que representa mejor este fenómeno son las formulaciones de 70% de aceite de coco- 30% aceite de oliva y 70% de aceite de palma- 30% aceite de oliva.
Pudo observarse que la formulación que presenta mayor espumabilidad es la de 70% aceite de palma- 30% aceite de oliva, en contraste a la de 70% aceite de coco- 30% oliva, esto se debe a la presencia de mayor longitud en la cadena lipofílica del surfactante.
En los estudios de estabilidad (barridos de formulación), las curvas que representan este fenómeno son del tipo sigmoidal, en dichas curvas pueden apreciarse las coalescencia de fases, unas más lentas que otras, esto se debe a la presencia de tensoactivos en el sistema. Además, al aumentar la presencia de sal (NaCl), la estabilidad del sistema se verá disminuida, esto se debe a que el agua tiene mayor afinidad química a los iones Na+ y Cl-.

5.2.- Recomendaciones

A los jabones a base de aceite de palma, es recomendable agregarle alguna esencia para mejorar su olor, ya que en las pruebas realizadas, el olor de los jabones a base de palma no fue el más agradable.
Realizar las mismas pruebas pero en jabones a base de aceites usados para poder apreciar si hay alguna diferencia en los productos obtenidos y así mejorar la investigación, a la vez de poder hacer una comparación de los resultados obtenidos en ambos jabones.

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