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Para la identificacioacuten y posterior cuantificacioacuten de los diferentes metileacutesteres se prepara una solucioacuten madre con los estaacutendares o patrones individuales de cada metileacutester a cuantificar Los patrones adquiridos de marca sigma vienen certificados para tener una pureza del 99
En la preparacioacuten de la solucioacuten madre los estaacutendares de acuerdo con las proporciones defmidas se pesan en una balanza analiacutetica previamente calibrada en un baloacuten certificados de 1 mI el cual se enrasan hasta la marca indicada con eacuteter etiacutelico
De la solucioacuten primaria con un micropipeteador certificado se toman I 00 ~L en otro baloacuten volumeacutetrico de I mI y se realiza la dilucioacuten de la solucioacuten patroacuten inicial luego de la solucioacuten previamente preparada se toman 1 00 ~l Y se repite el mismo procedimiento hasta obtener cinco soluciones de calibracioacuten en unidades de ppm (mgl) En la tabla 27 se presentan las concentraciones de metileacutesteres en las cinco soluciones de calibracioacuten preparadas
Tabla 2 7 Soluciones de Calibracioacuten
Muestra de Calibracioacuten
( ] Solucioacuten madre ppm
( ] Solucioacuten
Estaacutendar 1 ppm
( ] Solucioacuten
Estaacutendar 2 ppm
[ ] Solucioacuten
Estaacutendar 3 ppm
1 ] Solucioacuten
Estaacutendar 4 ppm
( ] Solucioacuten
Estaacutendar 5 ppm
Metileacutester de aacutecido laacuteurico
14652 14652 14652 14652 14652 014652
Metileacutester de aacutecido miriacutestico
12474 12474 12474 12474 12474 012474
Metileacutester de aacutecido palmiacutetico
9405 9405 9405 9405 09405 009405
Metileacutester de aacutecido esteaacuterico
10494 10494 10494 10494 10494 010494
Metileacutester de aacutecido oleico
14355 14355 14355 14355 14355 014355
Metileacutester de aacutecido linoleico
13167 13167 13167 13167 13167 013167
214 Obtencioacuten de las Curvas de Calibracioacuten
Una vez preparadas las soluciones de calibracioacuten y teniendo el cromatoacutegrafo de gases bajo las condiciones de operacioacuten se procede a inyectar manualmente por el puerto de inyeccioacuten con una jeringa de 1 ~l una cantidad de muestra de 0 02 ~l de cada una de las soluciones estaacutendares Una vez realizada la inyeccioacuten de tales soluciones el software Varian Star Workstation proporciona las curvas de calibracioacuten para cada uno de los metileacutesteres presentes
La figura 22 ilustra la fonna de un cromatograma tiacutepico mostrando los picos correspondientes a los seis metileacutesteres que se quieren cuantificar La tabla 28 presenta los tiempos de retencioacuten correspondientes a cada metileacutester y el coeficiente de correlacioacuten para cada curva de calibracioacuten La figura 23 corresponde a la curva de calibracioacuten arrojada por el software para el metiJeacutester de aacutecido miriacutestico
18
3
5
6
1 4
oOOOo-t--------1
05 ID 15 3D
Figura 22 Cromatograma MetiJeacutesteres Aacutecidos grasos del Aceite Crudo de Palma
Tabla 28 Tiempos de Retencioacuten para los Metileacutesteres de Referencia
PICO TIEMPO DE RETENOON
mm
COEFICIENTES DE CORRELACIOacuteN
CURVA DE CALIBRAOOacuteN
NOMBRE DEL COMPUESTO
1 0785 0988440 Metileacutester de Acido Laacuteurico
2 0922 0997386 Metileacutester de Acido Miriacutestico
3 1203 0948829 Metileacutester de Acido Palnuacutetico
4 1727 0994063 Metileacutester middotde Acido Esteaacuterico
5 1842 0992377 Metileacutester de Acido Oleico
6 2088 0994063 Metileacutester de Acido Linoleico
Calibratlon Curve Report File c stergabrleI1 mth Detector 3800 GC Address 44 Channel ID M iddle
Ex1ernal Standard Analysis Curve Type Llneer Orlgln Force (Edlled) y = +2598522000x
Re I cates 11 1
MyrlsUc Methyl Resp Facl RSD 13091 Coeff Del (r) 0 997386
lt
30000
25000
P e a k
S 1 z e
20000
15000
~
10000
5000
~j
Of
2500 Am~~P(ppm) 7500 10000
Figura 23 Curva de Calibracioacuten para el Metileacutester de Aacutecido Miristico
215 Cuantificacioacuten de Metileacutesteres
Una vez identificados los picos y los tiempos de retencioacuten para cada uno de los metileacutesteres de los aacutecidos grasos presentes en el aceite de palma se procede a inyectar una misma cantidad de muestra problema derivatizada como se indicoacute en la seccioacuten 211 y con el uso de la curva de calibracioacuten se detennina la composicioacuten de dicha muestra
Las moles de cada metileacutester por gramo de muestra de aceite analizada se pueden calcular mediante la siguiente ecuacioacuten
CME x VI x FD MMEI middot
IOOO x PMiexcl x MMU
20
Donde MMEiexcl = moles del metileacutester i por gramo de muestra aceite analizada CMEiexcl = Concentracioacuten del Metileacutester ~ resultado del anaacutelisis cromatograacutefico PMiexcl = Peso Molecular del Metileacutester i
1 () nr PIRT rnTF VI = Volumen de Inyeccioacuten (valor fijo = 002 JlI) bullbull _l u1 L L f jvll~ FD = Factor de Dilucioacuten MMU= Masa de muestra utilizada
216 Resultados Experimentales
El aceite crudo de palma para ser usado en este proyecto se comproacute a la empresa Gravetal SA Dicho aceite a una temperatura ambiente de 25 oC se separaba faacutecilmente en las fases oleiacutena y estearina claramente diferenciadas como se puede ver en la figura 24
Figura 24 Separacioacuten de las Fases Oleiacutena y Estearina a Temperatura Ambiente
Para efectos de tener una buena caracterizacioacuten quimica de la materia prima baacutesica a ser usada en este proyecto se procedioacute a tomar 10 muestras de aceite crudo y 10 de cada fase para determinar una composicioacuten promedia para cada caso
La Tabla 29 presenta los valores promedios obtenidos para el porcentaje molar de cada metileacutester en cada fase de aceite derivatizada Puede notarse el menor contenido de metileacutesteres de aacutecido palnuacutetico (compuesto saturado presente en mayor proporcioacuten) en la fase oleiacutena
Tabla 29 Fracciones Molares de Metileacutesteres en las Muestras Derivatizadas de Aceite Crudo Oleina y estearina
FASE
Molar Metileacutester de Aacutecido Laacuteurico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Miriacutestico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Palnuacutetico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Esteaacuterico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Oleico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Linoleico
Aceite Crudo
0267 1434 46129 3684 37466 11 020
Estearina 0190 l244 47700 3892 36240 10733
Oleina 0253 1349 44646 3869 38576 11 308
Las fracciones molares de metileacutesteres son iguales a las fracciones molares de aacutecidos grasos ligados a los trigliceacuteridos Los valores reportados en la tabla 29 para el aceite crudo caen en el rango de los valores estipulados en la tabla 23
22 PROPIEDADES DEL ACEITE CRUDO
Al aceite crudo de palma se le determinaron sus principales propiedades fisicas (densidad y viscosidad) sus indices caracteriacutesticos y su peso molecular
221 Propiedades Fiacutesicas
La tabla 210 presenta los valores medidos en el laboratorio de Crudos y Derivados de la Universidad Nacional para la gravedad especiacutefica y la viscosidad del aceite crudo de palma a 40 oC Adicionalmente se reporta el valor del punto de fusioacuten reportado por el proveedor
Tabla 2l0 Principales Propiedades Fiacutesicas del Aceite Crudo de Palma
ANALISIS UNIDADES NORMA RESULTADO
VISCOSIDAD CINEMATICA 40 oC Centiestokes (mm2s)
ASTMD 445
425
VISCOSIDAD ABSOLUTA 40 oC Centipoises Calculada 382 GRAVEDAD ESPECIFICA 30 oC Adimensional ASTMD
287 09047
GRAVEDAD ESPEOFICA 40 oC Adimensional ASTMD 287
08984
PUNTO DE FUSION oC AOCS 380
22
222 Iacutendices Caracteriacutesticos
Existen una serie de iacutendices especificados por las nonnas iacutentemacionales para la caracterizacioacuten teacutecnica y comercial de los aceites y grasas de los cuales los maacutes representativos son el de saponificacioacuten yodo y acidez
Iacutendice de Yodo
El Iacutendice de yodo de un aceite o una grasa se defme como los gramos de yodo que reaccionan con 100 gramos de aceite Este paraacutemetro da una idea del nuacutemero de enlaces muacuteltiples o insaturaciones presentes en el trigliceacuterido aunque no indica su posicioacuten en la cadena del aacutecido graso esterificado
En la praacutectica la muestra se trata con un exceso de solucioacuten de Wijs (monocloruro de yodo - yodo aceacutetico) la cual es valorada con una solucioacuten estaacutendar de tiosulfato de sodio hasta la desaparicioacuten del color azul de un complejo de yodo almidoacuten
El procedimiento para la detenninacioacuten del nuacutemero de yodo que se sigue en el Laboratorio de Crudos y Derivados adaptado de las nonnas iacutentemacionales es el siguiente
bull El aceite se precalienta a una temperatura aproximada de 40degC Debe tenerse cuidado con temperaturas mayores de 80degC que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 015 a 018 g de muestra en un erlenmeyer de 250 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de clorofonno en el erlenmeyer de muestra y simultaacuteneamente a un erlenmeyer limpio y seco para la preparacioacuten del blanco
bull Es importante agitar la muestra con el clorofonno hasta una disolucioacuten completa del aceite bull En esta etapa se adiciona a cada uno de los erlenmeyer un exceso de solucioacuten de Wijis
representada en una cantidad de 25 m1 La mezcla fonnada debe dejarse en reposo y oscuridad por un tiempo de una hora dado que el yodo reacciona en presencia de luz
bull Despueacutes del tiempo necesario de reposo se agrega a la muestra un volumen de agua destilada de 50 a 100 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de yoduro de potasio y 10 m1 de aacutecido clorhiacutedrico concentrado (37)
bull Tenniacutenada la preparacioacuten de la muestra se valora con una solucioacuten de tiosulfato de sodio (aproximadamente 01 N) con el fin de conocer la cantidad de yodo que no reaccionoacute con los radicales insaturados del aceite
bull A medida que se adiciona el tiosulfato de sodio el color de la muestra cambia de azul oscuro a amarillo cuando se alcanza este punto se adicionan unas 10 gotas de almidoacuten y se continua titulando hasta antes de que la muestra se tome transparente
El caacutelculo del nuacutemero de Yodo se ilustra en la siguiente expresioacuten
d d (Vb- Vrn)xNxI269IndIce e yo 0= --=------------- shy
W
Donde Vb Volumen de tiosulfato de sodio gastado en el blanco Vm Volumen de tiosulfato de sodio gastado en la muestra N Normalidad del tiosulfato de sodio W Peso de la muestra
Numero de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten se defme como la cantidad en mg de hidroacutexido de potasio necesarios para saponificar l gramo de sustancia grasa
En resumen en eacuteste meacutetodo se hace saponificar una cantidad en exceso de hidroacutexido de potasio con cada uno de los aacutecidos grasos presentes en el trigliceacuterido titulaacutendose luego el exceso de KOH con un aacutecido fuerte de concentracioacuten conocida
A continuacioacuten se describen los pasos necesarios para encontrar el valor del numero de saponificacioacuten
bull El aceite debe precalentarse a una temperatura aproximada de 40degC hasta su punto de fusioacuten Debe tenerse cuidado con temperaturas altas (mayor de 80degC) que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 300 +- 05 gramos de muestra en un erlenmeyer de 250 mI
bull Luego de pesar el aceite se adicionan 25 mi de solucioacuten alcohoacutelica de hidroacutexido de potasio Simultaacuteneamente se adiciona dicha solucioacuten a un erlenmeyer vaciacuteo para la preparacioacuten del blanco La preparacioacuten de la solucioacuten alcohoacutelica se rige mediante la norma ASTM D 1962 - 85 Primero se adiciona una pequentildea cantidad de hidroacutexido de potasio (75 +- 05 g) en 15 L de alcohol etiacutelico (95-96) la mezcla se dispone en un bantildeo de agua con un condensador de reflujo durante un lapso de tiempo de 60 mino Posteriormente el alcohol etiacutelico es destilado y colectado Por cada litro de alcohol colectado se deben adicionar 40 g de KOH manteniendo la temperatura por debajo de 15degC
bull Cada uno de los erlenmeyer (blanco - muestra) se someten a calentamiento hasta ebullicioacuten en un bantildeo mariacutea por una hora en reflujo con un condensador
bull Una vez transcurrido el tiempo se deja enfriar y se le adicionan 10 gotas de indicador de fenoftaleiacutena para luego ser valorada con aacutecido clorhiacutedrico a una concentracioacuten de (aproximadamente 05 N) A medida que se realiza la titulacioacuten debe agitarse continuamente La titulacioacuten fmaliza al presentase un viraje de color rojo a amarillo
bull Es recomendable que el anaacutelisis a cada una de las fases se realice nuacutenimo tres veces para llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico calculando un coeficiente de variacioacuten el cual no debe exceder el 2 Si dicho coeficiente es mayor del valor recomendado debe repetirse el anaacutelisis o buscar posibles causas que afecten la variabilidad de los ensayos
24
----
Despueacutes de realizar la prueba se calcula el nuacutemero de saponificacioacuten mediante la siguiente expresioacuten
d S fiacute (B - V) x N x 561Numero e aporu lcaClOn == ------W
Donde B Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten del blanco en ml
iexcl) 1 umiddot I fiexclJ lt11 V Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi )j u IIt
N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio utilizada PI () DE 111 RUOTrl W Peso de la muestra da lUllLA 1iexclA~
Iacutendice y Porcentaje de Acidez
La acidez se determinoacute por titulacioacuten aacutecido - base meacutetodo que se fundamenta en el cambio de color (incoloro a fucsia) de una sustancia indicadora (fenolftaleiacutena) debido al cambio en el pH de aacutecido a baacutesico al agregarse una base fuerte de concentracioacuten conocida Para tal efecto se adaptoacute un procedimiento utilizado por Cenipalma en el cual se expresa la acidez del aceite como porcentaje en peso de aacutecido palmiacutetico el principal aacutecido graso presente en los trigliceacuteridos del aceite crudo de palma [5]
La presencia de sustancias de fuerte coloracioacuten en el aceite crudo de palma dificultan una correcta determinacioacuten del punto final de la titulacioacuten con indicadores de color especialmente para contenidos bajos de AGLs Se decidioacute entonces realizar este meacutetodo con el uso de un potencioacutemetro de manera que el punto final de la titulacioacuten no dependa del observador sino que se determine numeacutericamente Dado que la lectura proporcionada por el electrodo es afectada por la presencia del aceite es necesaria la extraccioacuten de los AGLs con metanol para realizar posteriormente la valoracioacuten con una base previamente estandarizada
A continuacioacuten se describe el procedimiento para determinar la acidez
bull Se debe homogenizar la muestra para asegurar representatividad debido a la cantidad de soacutelidos presentes en el aceite crudo de palma y su tendencia a separarse en sus fases liacutequida y soacutelida
bull Se pesan 200 +- 020 g de aceite en un vaso de precipitados de 100 mi Para la extraccioacuten de los AGLs en dos etapas se agregan 20 mi y 10 mi de metanol respectivamente agitando durante un periodo de 5 minutos a una velocidad determinada para cada adicioacuten
bull Una vez transcurrido el lapso de tiempo el volumen de metanol y los AGLs extraiacutedos se transfieren al recipiente de valoracioacuten al cual se le agregan 10 gotas de fenolftaleiacutena para corroborar el alcance del punto fmal de la valoracioacuten
bull Posteriormente se valora la solucioacuten con hidroacutexido de sodio estandarizado Con la lectura proporcionada por el potencioacutemetro (mV) se halla el punto fmal de la valoracioacuten Para estose adicionan pequentildeos voluacutemenes de la base de forma que la lectura del potencioacutemetro presente cambios pequentildeos (menores a 10mV) Se grafica entonces la segunda derivada de voltaje vs volumen adicionado Una vez obtenida esta informacioacuten se determina el volumen en el cual la segunda derivada cambia de signo volumen que corresponde al punto fmal de la valoracioacuten
Finalmente el porcentaje de acidez se calcula mediante la siguiente ecuacioacuten
AGL= VxNx256 W
Donde V Volumen de NaOH requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio o potasio utilizada W peso de muestra en g
La tabla 211 presenta los resultados de las pruebas realizadas al aceite crudo y a las fases oleina y estearina
Tabla 211 Iacutendices Caracteriacutesticos y Contenido de Humedad del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
PRUEBA ACEITE CRUDO
OLEINA ESTEARINA
Acidez ( peso) 355 411 342 Numero de saponificacioacuten
(mg KOH g aceite) 1945 1916 1970
N umero de yodo (g de Yodo 100 g de aceite)
575 595 545
Humedad (Karl Fisher) ()
027 0200 0307
223 Peso Molecular
Caacutelculo a partir del Iacutendice de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los aacutecidos grasos ligados PMAG Dicho peso molecular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacioacuten
PMAG = Ig de muestra x 5610 gKOH x 1000 mg
numero saponificacioacuten (mgKOH) 1mol KOH 19
El peso molecular de una moleacutecula de trigliceacuterido PMTG se puede estimar como
PMTG = 3 x PMAG + 3 x PMC + 2 x PMH
Donde PMC peso molecular del carbono PMH peso molecular del hidroacutegeno
26
La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
28
3
5
6
1 4
oOOOo-t--------1
05 ID 15 3D
Figura 22 Cromatograma MetiJeacutesteres Aacutecidos grasos del Aceite Crudo de Palma
Tabla 28 Tiempos de Retencioacuten para los Metileacutesteres de Referencia
PICO TIEMPO DE RETENOON
mm
COEFICIENTES DE CORRELACIOacuteN
CURVA DE CALIBRAOOacuteN
NOMBRE DEL COMPUESTO
1 0785 0988440 Metileacutester de Acido Laacuteurico
2 0922 0997386 Metileacutester de Acido Miriacutestico
3 1203 0948829 Metileacutester de Acido Palnuacutetico
4 1727 0994063 Metileacutester middotde Acido Esteaacuterico
5 1842 0992377 Metileacutester de Acido Oleico
6 2088 0994063 Metileacutester de Acido Linoleico
Calibratlon Curve Report File c stergabrleI1 mth Detector 3800 GC Address 44 Channel ID M iddle
Ex1ernal Standard Analysis Curve Type Llneer Orlgln Force (Edlled) y = +2598522000x
Re I cates 11 1
MyrlsUc Methyl Resp Facl RSD 13091 Coeff Del (r) 0 997386
lt
30000
25000
P e a k
S 1 z e
20000
15000
~
10000
5000
~j
Of
2500 Am~~P(ppm) 7500 10000
Figura 23 Curva de Calibracioacuten para el Metileacutester de Aacutecido Miristico
215 Cuantificacioacuten de Metileacutesteres
Una vez identificados los picos y los tiempos de retencioacuten para cada uno de los metileacutesteres de los aacutecidos grasos presentes en el aceite de palma se procede a inyectar una misma cantidad de muestra problema derivatizada como se indicoacute en la seccioacuten 211 y con el uso de la curva de calibracioacuten se detennina la composicioacuten de dicha muestra
Las moles de cada metileacutester por gramo de muestra de aceite analizada se pueden calcular mediante la siguiente ecuacioacuten
CME x VI x FD MMEI middot
IOOO x PMiexcl x MMU
20
Donde MMEiexcl = moles del metileacutester i por gramo de muestra aceite analizada CMEiexcl = Concentracioacuten del Metileacutester ~ resultado del anaacutelisis cromatograacutefico PMiexcl = Peso Molecular del Metileacutester i
1 () nr PIRT rnTF VI = Volumen de Inyeccioacuten (valor fijo = 002 JlI) bullbull _l u1 L L f jvll~ FD = Factor de Dilucioacuten MMU= Masa de muestra utilizada
216 Resultados Experimentales
El aceite crudo de palma para ser usado en este proyecto se comproacute a la empresa Gravetal SA Dicho aceite a una temperatura ambiente de 25 oC se separaba faacutecilmente en las fases oleiacutena y estearina claramente diferenciadas como se puede ver en la figura 24
Figura 24 Separacioacuten de las Fases Oleiacutena y Estearina a Temperatura Ambiente
Para efectos de tener una buena caracterizacioacuten quimica de la materia prima baacutesica a ser usada en este proyecto se procedioacute a tomar 10 muestras de aceite crudo y 10 de cada fase para determinar una composicioacuten promedia para cada caso
La Tabla 29 presenta los valores promedios obtenidos para el porcentaje molar de cada metileacutester en cada fase de aceite derivatizada Puede notarse el menor contenido de metileacutesteres de aacutecido palnuacutetico (compuesto saturado presente en mayor proporcioacuten) en la fase oleiacutena
Tabla 29 Fracciones Molares de Metileacutesteres en las Muestras Derivatizadas de Aceite Crudo Oleina y estearina
FASE
Molar Metileacutester de Aacutecido Laacuteurico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Miriacutestico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Palnuacutetico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Esteaacuterico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Oleico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Linoleico
Aceite Crudo
0267 1434 46129 3684 37466 11 020
Estearina 0190 l244 47700 3892 36240 10733
Oleina 0253 1349 44646 3869 38576 11 308
Las fracciones molares de metileacutesteres son iguales a las fracciones molares de aacutecidos grasos ligados a los trigliceacuteridos Los valores reportados en la tabla 29 para el aceite crudo caen en el rango de los valores estipulados en la tabla 23
22 PROPIEDADES DEL ACEITE CRUDO
Al aceite crudo de palma se le determinaron sus principales propiedades fisicas (densidad y viscosidad) sus indices caracteriacutesticos y su peso molecular
221 Propiedades Fiacutesicas
La tabla 210 presenta los valores medidos en el laboratorio de Crudos y Derivados de la Universidad Nacional para la gravedad especiacutefica y la viscosidad del aceite crudo de palma a 40 oC Adicionalmente se reporta el valor del punto de fusioacuten reportado por el proveedor
Tabla 2l0 Principales Propiedades Fiacutesicas del Aceite Crudo de Palma
ANALISIS UNIDADES NORMA RESULTADO
VISCOSIDAD CINEMATICA 40 oC Centiestokes (mm2s)
ASTMD 445
425
VISCOSIDAD ABSOLUTA 40 oC Centipoises Calculada 382 GRAVEDAD ESPECIFICA 30 oC Adimensional ASTMD
287 09047
GRAVEDAD ESPEOFICA 40 oC Adimensional ASTMD 287
08984
PUNTO DE FUSION oC AOCS 380
22
222 Iacutendices Caracteriacutesticos
Existen una serie de iacutendices especificados por las nonnas iacutentemacionales para la caracterizacioacuten teacutecnica y comercial de los aceites y grasas de los cuales los maacutes representativos son el de saponificacioacuten yodo y acidez
Iacutendice de Yodo
El Iacutendice de yodo de un aceite o una grasa se defme como los gramos de yodo que reaccionan con 100 gramos de aceite Este paraacutemetro da una idea del nuacutemero de enlaces muacuteltiples o insaturaciones presentes en el trigliceacuterido aunque no indica su posicioacuten en la cadena del aacutecido graso esterificado
En la praacutectica la muestra se trata con un exceso de solucioacuten de Wijs (monocloruro de yodo - yodo aceacutetico) la cual es valorada con una solucioacuten estaacutendar de tiosulfato de sodio hasta la desaparicioacuten del color azul de un complejo de yodo almidoacuten
El procedimiento para la detenninacioacuten del nuacutemero de yodo que se sigue en el Laboratorio de Crudos y Derivados adaptado de las nonnas iacutentemacionales es el siguiente
bull El aceite se precalienta a una temperatura aproximada de 40degC Debe tenerse cuidado con temperaturas mayores de 80degC que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 015 a 018 g de muestra en un erlenmeyer de 250 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de clorofonno en el erlenmeyer de muestra y simultaacuteneamente a un erlenmeyer limpio y seco para la preparacioacuten del blanco
bull Es importante agitar la muestra con el clorofonno hasta una disolucioacuten completa del aceite bull En esta etapa se adiciona a cada uno de los erlenmeyer un exceso de solucioacuten de Wijis
representada en una cantidad de 25 m1 La mezcla fonnada debe dejarse en reposo y oscuridad por un tiempo de una hora dado que el yodo reacciona en presencia de luz
bull Despueacutes del tiempo necesario de reposo se agrega a la muestra un volumen de agua destilada de 50 a 100 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de yoduro de potasio y 10 m1 de aacutecido clorhiacutedrico concentrado (37)
bull Tenniacutenada la preparacioacuten de la muestra se valora con una solucioacuten de tiosulfato de sodio (aproximadamente 01 N) con el fin de conocer la cantidad de yodo que no reaccionoacute con los radicales insaturados del aceite
bull A medida que se adiciona el tiosulfato de sodio el color de la muestra cambia de azul oscuro a amarillo cuando se alcanza este punto se adicionan unas 10 gotas de almidoacuten y se continua titulando hasta antes de que la muestra se tome transparente
El caacutelculo del nuacutemero de Yodo se ilustra en la siguiente expresioacuten
d d (Vb- Vrn)xNxI269IndIce e yo 0= --=------------- shy
W
Donde Vb Volumen de tiosulfato de sodio gastado en el blanco Vm Volumen de tiosulfato de sodio gastado en la muestra N Normalidad del tiosulfato de sodio W Peso de la muestra
Numero de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten se defme como la cantidad en mg de hidroacutexido de potasio necesarios para saponificar l gramo de sustancia grasa
En resumen en eacuteste meacutetodo se hace saponificar una cantidad en exceso de hidroacutexido de potasio con cada uno de los aacutecidos grasos presentes en el trigliceacuterido titulaacutendose luego el exceso de KOH con un aacutecido fuerte de concentracioacuten conocida
A continuacioacuten se describen los pasos necesarios para encontrar el valor del numero de saponificacioacuten
bull El aceite debe precalentarse a una temperatura aproximada de 40degC hasta su punto de fusioacuten Debe tenerse cuidado con temperaturas altas (mayor de 80degC) que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 300 +- 05 gramos de muestra en un erlenmeyer de 250 mI
bull Luego de pesar el aceite se adicionan 25 mi de solucioacuten alcohoacutelica de hidroacutexido de potasio Simultaacuteneamente se adiciona dicha solucioacuten a un erlenmeyer vaciacuteo para la preparacioacuten del blanco La preparacioacuten de la solucioacuten alcohoacutelica se rige mediante la norma ASTM D 1962 - 85 Primero se adiciona una pequentildea cantidad de hidroacutexido de potasio (75 +- 05 g) en 15 L de alcohol etiacutelico (95-96) la mezcla se dispone en un bantildeo de agua con un condensador de reflujo durante un lapso de tiempo de 60 mino Posteriormente el alcohol etiacutelico es destilado y colectado Por cada litro de alcohol colectado se deben adicionar 40 g de KOH manteniendo la temperatura por debajo de 15degC
bull Cada uno de los erlenmeyer (blanco - muestra) se someten a calentamiento hasta ebullicioacuten en un bantildeo mariacutea por una hora en reflujo con un condensador
bull Una vez transcurrido el tiempo se deja enfriar y se le adicionan 10 gotas de indicador de fenoftaleiacutena para luego ser valorada con aacutecido clorhiacutedrico a una concentracioacuten de (aproximadamente 05 N) A medida que se realiza la titulacioacuten debe agitarse continuamente La titulacioacuten fmaliza al presentase un viraje de color rojo a amarillo
bull Es recomendable que el anaacutelisis a cada una de las fases se realice nuacutenimo tres veces para llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico calculando un coeficiente de variacioacuten el cual no debe exceder el 2 Si dicho coeficiente es mayor del valor recomendado debe repetirse el anaacutelisis o buscar posibles causas que afecten la variabilidad de los ensayos
24
----
Despueacutes de realizar la prueba se calcula el nuacutemero de saponificacioacuten mediante la siguiente expresioacuten
d S fiacute (B - V) x N x 561Numero e aporu lcaClOn == ------W
Donde B Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten del blanco en ml
iexcl) 1 umiddot I fiexclJ lt11 V Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi )j u IIt
N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio utilizada PI () DE 111 RUOTrl W Peso de la muestra da lUllLA 1iexclA~
Iacutendice y Porcentaje de Acidez
La acidez se determinoacute por titulacioacuten aacutecido - base meacutetodo que se fundamenta en el cambio de color (incoloro a fucsia) de una sustancia indicadora (fenolftaleiacutena) debido al cambio en el pH de aacutecido a baacutesico al agregarse una base fuerte de concentracioacuten conocida Para tal efecto se adaptoacute un procedimiento utilizado por Cenipalma en el cual se expresa la acidez del aceite como porcentaje en peso de aacutecido palmiacutetico el principal aacutecido graso presente en los trigliceacuteridos del aceite crudo de palma [5]
La presencia de sustancias de fuerte coloracioacuten en el aceite crudo de palma dificultan una correcta determinacioacuten del punto final de la titulacioacuten con indicadores de color especialmente para contenidos bajos de AGLs Se decidioacute entonces realizar este meacutetodo con el uso de un potencioacutemetro de manera que el punto final de la titulacioacuten no dependa del observador sino que se determine numeacutericamente Dado que la lectura proporcionada por el electrodo es afectada por la presencia del aceite es necesaria la extraccioacuten de los AGLs con metanol para realizar posteriormente la valoracioacuten con una base previamente estandarizada
A continuacioacuten se describe el procedimiento para determinar la acidez
bull Se debe homogenizar la muestra para asegurar representatividad debido a la cantidad de soacutelidos presentes en el aceite crudo de palma y su tendencia a separarse en sus fases liacutequida y soacutelida
bull Se pesan 200 +- 020 g de aceite en un vaso de precipitados de 100 mi Para la extraccioacuten de los AGLs en dos etapas se agregan 20 mi y 10 mi de metanol respectivamente agitando durante un periodo de 5 minutos a una velocidad determinada para cada adicioacuten
bull Una vez transcurrido el lapso de tiempo el volumen de metanol y los AGLs extraiacutedos se transfieren al recipiente de valoracioacuten al cual se le agregan 10 gotas de fenolftaleiacutena para corroborar el alcance del punto fmal de la valoracioacuten
bull Posteriormente se valora la solucioacuten con hidroacutexido de sodio estandarizado Con la lectura proporcionada por el potencioacutemetro (mV) se halla el punto fmal de la valoracioacuten Para estose adicionan pequentildeos voluacutemenes de la base de forma que la lectura del potencioacutemetro presente cambios pequentildeos (menores a 10mV) Se grafica entonces la segunda derivada de voltaje vs volumen adicionado Una vez obtenida esta informacioacuten se determina el volumen en el cual la segunda derivada cambia de signo volumen que corresponde al punto fmal de la valoracioacuten
Finalmente el porcentaje de acidez se calcula mediante la siguiente ecuacioacuten
AGL= VxNx256 W
Donde V Volumen de NaOH requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio o potasio utilizada W peso de muestra en g
La tabla 211 presenta los resultados de las pruebas realizadas al aceite crudo y a las fases oleina y estearina
Tabla 211 Iacutendices Caracteriacutesticos y Contenido de Humedad del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
PRUEBA ACEITE CRUDO
OLEINA ESTEARINA
Acidez ( peso) 355 411 342 Numero de saponificacioacuten
(mg KOH g aceite) 1945 1916 1970
N umero de yodo (g de Yodo 100 g de aceite)
575 595 545
Humedad (Karl Fisher) ()
027 0200 0307
223 Peso Molecular
Caacutelculo a partir del Iacutendice de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los aacutecidos grasos ligados PMAG Dicho peso molecular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacioacuten
PMAG = Ig de muestra x 5610 gKOH x 1000 mg
numero saponificacioacuten (mgKOH) 1mol KOH 19
El peso molecular de una moleacutecula de trigliceacuterido PMTG se puede estimar como
PMTG = 3 x PMAG + 3 x PMC + 2 x PMH
Donde PMC peso molecular del carbono PMH peso molecular del hidroacutegeno
26
La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
28
Calibratlon Curve Report File c stergabrleI1 mth Detector 3800 GC Address 44 Channel ID M iddle
Ex1ernal Standard Analysis Curve Type Llneer Orlgln Force (Edlled) y = +2598522000x
Re I cates 11 1
MyrlsUc Methyl Resp Facl RSD 13091 Coeff Del (r) 0 997386
lt
30000
25000
P e a k
S 1 z e
20000
15000
~
10000
5000
~j
Of
2500 Am~~P(ppm) 7500 10000
Figura 23 Curva de Calibracioacuten para el Metileacutester de Aacutecido Miristico
215 Cuantificacioacuten de Metileacutesteres
Una vez identificados los picos y los tiempos de retencioacuten para cada uno de los metileacutesteres de los aacutecidos grasos presentes en el aceite de palma se procede a inyectar una misma cantidad de muestra problema derivatizada como se indicoacute en la seccioacuten 211 y con el uso de la curva de calibracioacuten se detennina la composicioacuten de dicha muestra
Las moles de cada metileacutester por gramo de muestra de aceite analizada se pueden calcular mediante la siguiente ecuacioacuten
CME x VI x FD MMEI middot
IOOO x PMiexcl x MMU
20
Donde MMEiexcl = moles del metileacutester i por gramo de muestra aceite analizada CMEiexcl = Concentracioacuten del Metileacutester ~ resultado del anaacutelisis cromatograacutefico PMiexcl = Peso Molecular del Metileacutester i
1 () nr PIRT rnTF VI = Volumen de Inyeccioacuten (valor fijo = 002 JlI) bullbull _l u1 L L f jvll~ FD = Factor de Dilucioacuten MMU= Masa de muestra utilizada
216 Resultados Experimentales
El aceite crudo de palma para ser usado en este proyecto se comproacute a la empresa Gravetal SA Dicho aceite a una temperatura ambiente de 25 oC se separaba faacutecilmente en las fases oleiacutena y estearina claramente diferenciadas como se puede ver en la figura 24
Figura 24 Separacioacuten de las Fases Oleiacutena y Estearina a Temperatura Ambiente
Para efectos de tener una buena caracterizacioacuten quimica de la materia prima baacutesica a ser usada en este proyecto se procedioacute a tomar 10 muestras de aceite crudo y 10 de cada fase para determinar una composicioacuten promedia para cada caso
La Tabla 29 presenta los valores promedios obtenidos para el porcentaje molar de cada metileacutester en cada fase de aceite derivatizada Puede notarse el menor contenido de metileacutesteres de aacutecido palnuacutetico (compuesto saturado presente en mayor proporcioacuten) en la fase oleiacutena
Tabla 29 Fracciones Molares de Metileacutesteres en las Muestras Derivatizadas de Aceite Crudo Oleina y estearina
FASE
Molar Metileacutester de Aacutecido Laacuteurico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Miriacutestico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Palnuacutetico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Esteaacuterico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Oleico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Linoleico
Aceite Crudo
0267 1434 46129 3684 37466 11 020
Estearina 0190 l244 47700 3892 36240 10733
Oleina 0253 1349 44646 3869 38576 11 308
Las fracciones molares de metileacutesteres son iguales a las fracciones molares de aacutecidos grasos ligados a los trigliceacuteridos Los valores reportados en la tabla 29 para el aceite crudo caen en el rango de los valores estipulados en la tabla 23
22 PROPIEDADES DEL ACEITE CRUDO
Al aceite crudo de palma se le determinaron sus principales propiedades fisicas (densidad y viscosidad) sus indices caracteriacutesticos y su peso molecular
221 Propiedades Fiacutesicas
La tabla 210 presenta los valores medidos en el laboratorio de Crudos y Derivados de la Universidad Nacional para la gravedad especiacutefica y la viscosidad del aceite crudo de palma a 40 oC Adicionalmente se reporta el valor del punto de fusioacuten reportado por el proveedor
Tabla 2l0 Principales Propiedades Fiacutesicas del Aceite Crudo de Palma
ANALISIS UNIDADES NORMA RESULTADO
VISCOSIDAD CINEMATICA 40 oC Centiestokes (mm2s)
ASTMD 445
425
VISCOSIDAD ABSOLUTA 40 oC Centipoises Calculada 382 GRAVEDAD ESPECIFICA 30 oC Adimensional ASTMD
287 09047
GRAVEDAD ESPEOFICA 40 oC Adimensional ASTMD 287
08984
PUNTO DE FUSION oC AOCS 380
22
222 Iacutendices Caracteriacutesticos
Existen una serie de iacutendices especificados por las nonnas iacutentemacionales para la caracterizacioacuten teacutecnica y comercial de los aceites y grasas de los cuales los maacutes representativos son el de saponificacioacuten yodo y acidez
Iacutendice de Yodo
El Iacutendice de yodo de un aceite o una grasa se defme como los gramos de yodo que reaccionan con 100 gramos de aceite Este paraacutemetro da una idea del nuacutemero de enlaces muacuteltiples o insaturaciones presentes en el trigliceacuterido aunque no indica su posicioacuten en la cadena del aacutecido graso esterificado
En la praacutectica la muestra se trata con un exceso de solucioacuten de Wijs (monocloruro de yodo - yodo aceacutetico) la cual es valorada con una solucioacuten estaacutendar de tiosulfato de sodio hasta la desaparicioacuten del color azul de un complejo de yodo almidoacuten
El procedimiento para la detenninacioacuten del nuacutemero de yodo que se sigue en el Laboratorio de Crudos y Derivados adaptado de las nonnas iacutentemacionales es el siguiente
bull El aceite se precalienta a una temperatura aproximada de 40degC Debe tenerse cuidado con temperaturas mayores de 80degC que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 015 a 018 g de muestra en un erlenmeyer de 250 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de clorofonno en el erlenmeyer de muestra y simultaacuteneamente a un erlenmeyer limpio y seco para la preparacioacuten del blanco
bull Es importante agitar la muestra con el clorofonno hasta una disolucioacuten completa del aceite bull En esta etapa se adiciona a cada uno de los erlenmeyer un exceso de solucioacuten de Wijis
representada en una cantidad de 25 m1 La mezcla fonnada debe dejarse en reposo y oscuridad por un tiempo de una hora dado que el yodo reacciona en presencia de luz
bull Despueacutes del tiempo necesario de reposo se agrega a la muestra un volumen de agua destilada de 50 a 100 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de yoduro de potasio y 10 m1 de aacutecido clorhiacutedrico concentrado (37)
bull Tenniacutenada la preparacioacuten de la muestra se valora con una solucioacuten de tiosulfato de sodio (aproximadamente 01 N) con el fin de conocer la cantidad de yodo que no reaccionoacute con los radicales insaturados del aceite
bull A medida que se adiciona el tiosulfato de sodio el color de la muestra cambia de azul oscuro a amarillo cuando se alcanza este punto se adicionan unas 10 gotas de almidoacuten y se continua titulando hasta antes de que la muestra se tome transparente
El caacutelculo del nuacutemero de Yodo se ilustra en la siguiente expresioacuten
d d (Vb- Vrn)xNxI269IndIce e yo 0= --=------------- shy
W
Donde Vb Volumen de tiosulfato de sodio gastado en el blanco Vm Volumen de tiosulfato de sodio gastado en la muestra N Normalidad del tiosulfato de sodio W Peso de la muestra
Numero de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten se defme como la cantidad en mg de hidroacutexido de potasio necesarios para saponificar l gramo de sustancia grasa
En resumen en eacuteste meacutetodo se hace saponificar una cantidad en exceso de hidroacutexido de potasio con cada uno de los aacutecidos grasos presentes en el trigliceacuterido titulaacutendose luego el exceso de KOH con un aacutecido fuerte de concentracioacuten conocida
A continuacioacuten se describen los pasos necesarios para encontrar el valor del numero de saponificacioacuten
bull El aceite debe precalentarse a una temperatura aproximada de 40degC hasta su punto de fusioacuten Debe tenerse cuidado con temperaturas altas (mayor de 80degC) que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 300 +- 05 gramos de muestra en un erlenmeyer de 250 mI
bull Luego de pesar el aceite se adicionan 25 mi de solucioacuten alcohoacutelica de hidroacutexido de potasio Simultaacuteneamente se adiciona dicha solucioacuten a un erlenmeyer vaciacuteo para la preparacioacuten del blanco La preparacioacuten de la solucioacuten alcohoacutelica se rige mediante la norma ASTM D 1962 - 85 Primero se adiciona una pequentildea cantidad de hidroacutexido de potasio (75 +- 05 g) en 15 L de alcohol etiacutelico (95-96) la mezcla se dispone en un bantildeo de agua con un condensador de reflujo durante un lapso de tiempo de 60 mino Posteriormente el alcohol etiacutelico es destilado y colectado Por cada litro de alcohol colectado se deben adicionar 40 g de KOH manteniendo la temperatura por debajo de 15degC
bull Cada uno de los erlenmeyer (blanco - muestra) se someten a calentamiento hasta ebullicioacuten en un bantildeo mariacutea por una hora en reflujo con un condensador
bull Una vez transcurrido el tiempo se deja enfriar y se le adicionan 10 gotas de indicador de fenoftaleiacutena para luego ser valorada con aacutecido clorhiacutedrico a una concentracioacuten de (aproximadamente 05 N) A medida que se realiza la titulacioacuten debe agitarse continuamente La titulacioacuten fmaliza al presentase un viraje de color rojo a amarillo
bull Es recomendable que el anaacutelisis a cada una de las fases se realice nuacutenimo tres veces para llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico calculando un coeficiente de variacioacuten el cual no debe exceder el 2 Si dicho coeficiente es mayor del valor recomendado debe repetirse el anaacutelisis o buscar posibles causas que afecten la variabilidad de los ensayos
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Despueacutes de realizar la prueba se calcula el nuacutemero de saponificacioacuten mediante la siguiente expresioacuten
d S fiacute (B - V) x N x 561Numero e aporu lcaClOn == ------W
Donde B Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten del blanco en ml
iexcl) 1 umiddot I fiexclJ lt11 V Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi )j u IIt
N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio utilizada PI () DE 111 RUOTrl W Peso de la muestra da lUllLA 1iexclA~
Iacutendice y Porcentaje de Acidez
La acidez se determinoacute por titulacioacuten aacutecido - base meacutetodo que se fundamenta en el cambio de color (incoloro a fucsia) de una sustancia indicadora (fenolftaleiacutena) debido al cambio en el pH de aacutecido a baacutesico al agregarse una base fuerte de concentracioacuten conocida Para tal efecto se adaptoacute un procedimiento utilizado por Cenipalma en el cual se expresa la acidez del aceite como porcentaje en peso de aacutecido palmiacutetico el principal aacutecido graso presente en los trigliceacuteridos del aceite crudo de palma [5]
La presencia de sustancias de fuerte coloracioacuten en el aceite crudo de palma dificultan una correcta determinacioacuten del punto final de la titulacioacuten con indicadores de color especialmente para contenidos bajos de AGLs Se decidioacute entonces realizar este meacutetodo con el uso de un potencioacutemetro de manera que el punto final de la titulacioacuten no dependa del observador sino que se determine numeacutericamente Dado que la lectura proporcionada por el electrodo es afectada por la presencia del aceite es necesaria la extraccioacuten de los AGLs con metanol para realizar posteriormente la valoracioacuten con una base previamente estandarizada
A continuacioacuten se describe el procedimiento para determinar la acidez
bull Se debe homogenizar la muestra para asegurar representatividad debido a la cantidad de soacutelidos presentes en el aceite crudo de palma y su tendencia a separarse en sus fases liacutequida y soacutelida
bull Se pesan 200 +- 020 g de aceite en un vaso de precipitados de 100 mi Para la extraccioacuten de los AGLs en dos etapas se agregan 20 mi y 10 mi de metanol respectivamente agitando durante un periodo de 5 minutos a una velocidad determinada para cada adicioacuten
bull Una vez transcurrido el lapso de tiempo el volumen de metanol y los AGLs extraiacutedos se transfieren al recipiente de valoracioacuten al cual se le agregan 10 gotas de fenolftaleiacutena para corroborar el alcance del punto fmal de la valoracioacuten
bull Posteriormente se valora la solucioacuten con hidroacutexido de sodio estandarizado Con la lectura proporcionada por el potencioacutemetro (mV) se halla el punto fmal de la valoracioacuten Para estose adicionan pequentildeos voluacutemenes de la base de forma que la lectura del potencioacutemetro presente cambios pequentildeos (menores a 10mV) Se grafica entonces la segunda derivada de voltaje vs volumen adicionado Una vez obtenida esta informacioacuten se determina el volumen en el cual la segunda derivada cambia de signo volumen que corresponde al punto fmal de la valoracioacuten
Finalmente el porcentaje de acidez se calcula mediante la siguiente ecuacioacuten
AGL= VxNx256 W
Donde V Volumen de NaOH requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio o potasio utilizada W peso de muestra en g
La tabla 211 presenta los resultados de las pruebas realizadas al aceite crudo y a las fases oleina y estearina
Tabla 211 Iacutendices Caracteriacutesticos y Contenido de Humedad del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
PRUEBA ACEITE CRUDO
OLEINA ESTEARINA
Acidez ( peso) 355 411 342 Numero de saponificacioacuten
(mg KOH g aceite) 1945 1916 1970
N umero de yodo (g de Yodo 100 g de aceite)
575 595 545
Humedad (Karl Fisher) ()
027 0200 0307
223 Peso Molecular
Caacutelculo a partir del Iacutendice de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los aacutecidos grasos ligados PMAG Dicho peso molecular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacioacuten
PMAG = Ig de muestra x 5610 gKOH x 1000 mg
numero saponificacioacuten (mgKOH) 1mol KOH 19
El peso molecular de una moleacutecula de trigliceacuterido PMTG se puede estimar como
PMTG = 3 x PMAG + 3 x PMC + 2 x PMH
Donde PMC peso molecular del carbono PMH peso molecular del hidroacutegeno
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La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
28
Donde MMEiexcl = moles del metileacutester i por gramo de muestra aceite analizada CMEiexcl = Concentracioacuten del Metileacutester ~ resultado del anaacutelisis cromatograacutefico PMiexcl = Peso Molecular del Metileacutester i
1 () nr PIRT rnTF VI = Volumen de Inyeccioacuten (valor fijo = 002 JlI) bullbull _l u1 L L f jvll~ FD = Factor de Dilucioacuten MMU= Masa de muestra utilizada
216 Resultados Experimentales
El aceite crudo de palma para ser usado en este proyecto se comproacute a la empresa Gravetal SA Dicho aceite a una temperatura ambiente de 25 oC se separaba faacutecilmente en las fases oleiacutena y estearina claramente diferenciadas como se puede ver en la figura 24
Figura 24 Separacioacuten de las Fases Oleiacutena y Estearina a Temperatura Ambiente
Para efectos de tener una buena caracterizacioacuten quimica de la materia prima baacutesica a ser usada en este proyecto se procedioacute a tomar 10 muestras de aceite crudo y 10 de cada fase para determinar una composicioacuten promedia para cada caso
La Tabla 29 presenta los valores promedios obtenidos para el porcentaje molar de cada metileacutester en cada fase de aceite derivatizada Puede notarse el menor contenido de metileacutesteres de aacutecido palnuacutetico (compuesto saturado presente en mayor proporcioacuten) en la fase oleiacutena
Tabla 29 Fracciones Molares de Metileacutesteres en las Muestras Derivatizadas de Aceite Crudo Oleina y estearina
FASE
Molar Metileacutester de Aacutecido Laacuteurico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Miriacutestico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Palnuacutetico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Esteaacuterico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Oleico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Linoleico
Aceite Crudo
0267 1434 46129 3684 37466 11 020
Estearina 0190 l244 47700 3892 36240 10733
Oleina 0253 1349 44646 3869 38576 11 308
Las fracciones molares de metileacutesteres son iguales a las fracciones molares de aacutecidos grasos ligados a los trigliceacuteridos Los valores reportados en la tabla 29 para el aceite crudo caen en el rango de los valores estipulados en la tabla 23
22 PROPIEDADES DEL ACEITE CRUDO
Al aceite crudo de palma se le determinaron sus principales propiedades fisicas (densidad y viscosidad) sus indices caracteriacutesticos y su peso molecular
221 Propiedades Fiacutesicas
La tabla 210 presenta los valores medidos en el laboratorio de Crudos y Derivados de la Universidad Nacional para la gravedad especiacutefica y la viscosidad del aceite crudo de palma a 40 oC Adicionalmente se reporta el valor del punto de fusioacuten reportado por el proveedor
Tabla 2l0 Principales Propiedades Fiacutesicas del Aceite Crudo de Palma
ANALISIS UNIDADES NORMA RESULTADO
VISCOSIDAD CINEMATICA 40 oC Centiestokes (mm2s)
ASTMD 445
425
VISCOSIDAD ABSOLUTA 40 oC Centipoises Calculada 382 GRAVEDAD ESPECIFICA 30 oC Adimensional ASTMD
287 09047
GRAVEDAD ESPEOFICA 40 oC Adimensional ASTMD 287
08984
PUNTO DE FUSION oC AOCS 380
22
222 Iacutendices Caracteriacutesticos
Existen una serie de iacutendices especificados por las nonnas iacutentemacionales para la caracterizacioacuten teacutecnica y comercial de los aceites y grasas de los cuales los maacutes representativos son el de saponificacioacuten yodo y acidez
Iacutendice de Yodo
El Iacutendice de yodo de un aceite o una grasa se defme como los gramos de yodo que reaccionan con 100 gramos de aceite Este paraacutemetro da una idea del nuacutemero de enlaces muacuteltiples o insaturaciones presentes en el trigliceacuterido aunque no indica su posicioacuten en la cadena del aacutecido graso esterificado
En la praacutectica la muestra se trata con un exceso de solucioacuten de Wijs (monocloruro de yodo - yodo aceacutetico) la cual es valorada con una solucioacuten estaacutendar de tiosulfato de sodio hasta la desaparicioacuten del color azul de un complejo de yodo almidoacuten
El procedimiento para la detenninacioacuten del nuacutemero de yodo que se sigue en el Laboratorio de Crudos y Derivados adaptado de las nonnas iacutentemacionales es el siguiente
bull El aceite se precalienta a una temperatura aproximada de 40degC Debe tenerse cuidado con temperaturas mayores de 80degC que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 015 a 018 g de muestra en un erlenmeyer de 250 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de clorofonno en el erlenmeyer de muestra y simultaacuteneamente a un erlenmeyer limpio y seco para la preparacioacuten del blanco
bull Es importante agitar la muestra con el clorofonno hasta una disolucioacuten completa del aceite bull En esta etapa se adiciona a cada uno de los erlenmeyer un exceso de solucioacuten de Wijis
representada en una cantidad de 25 m1 La mezcla fonnada debe dejarse en reposo y oscuridad por un tiempo de una hora dado que el yodo reacciona en presencia de luz
bull Despueacutes del tiempo necesario de reposo se agrega a la muestra un volumen de agua destilada de 50 a 100 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de yoduro de potasio y 10 m1 de aacutecido clorhiacutedrico concentrado (37)
bull Tenniacutenada la preparacioacuten de la muestra se valora con una solucioacuten de tiosulfato de sodio (aproximadamente 01 N) con el fin de conocer la cantidad de yodo que no reaccionoacute con los radicales insaturados del aceite
bull A medida que se adiciona el tiosulfato de sodio el color de la muestra cambia de azul oscuro a amarillo cuando se alcanza este punto se adicionan unas 10 gotas de almidoacuten y se continua titulando hasta antes de que la muestra se tome transparente
El caacutelculo del nuacutemero de Yodo se ilustra en la siguiente expresioacuten
d d (Vb- Vrn)xNxI269IndIce e yo 0= --=------------- shy
W
Donde Vb Volumen de tiosulfato de sodio gastado en el blanco Vm Volumen de tiosulfato de sodio gastado en la muestra N Normalidad del tiosulfato de sodio W Peso de la muestra
Numero de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten se defme como la cantidad en mg de hidroacutexido de potasio necesarios para saponificar l gramo de sustancia grasa
En resumen en eacuteste meacutetodo se hace saponificar una cantidad en exceso de hidroacutexido de potasio con cada uno de los aacutecidos grasos presentes en el trigliceacuterido titulaacutendose luego el exceso de KOH con un aacutecido fuerte de concentracioacuten conocida
A continuacioacuten se describen los pasos necesarios para encontrar el valor del numero de saponificacioacuten
bull El aceite debe precalentarse a una temperatura aproximada de 40degC hasta su punto de fusioacuten Debe tenerse cuidado con temperaturas altas (mayor de 80degC) que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 300 +- 05 gramos de muestra en un erlenmeyer de 250 mI
bull Luego de pesar el aceite se adicionan 25 mi de solucioacuten alcohoacutelica de hidroacutexido de potasio Simultaacuteneamente se adiciona dicha solucioacuten a un erlenmeyer vaciacuteo para la preparacioacuten del blanco La preparacioacuten de la solucioacuten alcohoacutelica se rige mediante la norma ASTM D 1962 - 85 Primero se adiciona una pequentildea cantidad de hidroacutexido de potasio (75 +- 05 g) en 15 L de alcohol etiacutelico (95-96) la mezcla se dispone en un bantildeo de agua con un condensador de reflujo durante un lapso de tiempo de 60 mino Posteriormente el alcohol etiacutelico es destilado y colectado Por cada litro de alcohol colectado se deben adicionar 40 g de KOH manteniendo la temperatura por debajo de 15degC
bull Cada uno de los erlenmeyer (blanco - muestra) se someten a calentamiento hasta ebullicioacuten en un bantildeo mariacutea por una hora en reflujo con un condensador
bull Una vez transcurrido el tiempo se deja enfriar y se le adicionan 10 gotas de indicador de fenoftaleiacutena para luego ser valorada con aacutecido clorhiacutedrico a una concentracioacuten de (aproximadamente 05 N) A medida que se realiza la titulacioacuten debe agitarse continuamente La titulacioacuten fmaliza al presentase un viraje de color rojo a amarillo
bull Es recomendable que el anaacutelisis a cada una de las fases se realice nuacutenimo tres veces para llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico calculando un coeficiente de variacioacuten el cual no debe exceder el 2 Si dicho coeficiente es mayor del valor recomendado debe repetirse el anaacutelisis o buscar posibles causas que afecten la variabilidad de los ensayos
24
----
Despueacutes de realizar la prueba se calcula el nuacutemero de saponificacioacuten mediante la siguiente expresioacuten
d S fiacute (B - V) x N x 561Numero e aporu lcaClOn == ------W
Donde B Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten del blanco en ml
iexcl) 1 umiddot I fiexclJ lt11 V Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi )j u IIt
N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio utilizada PI () DE 111 RUOTrl W Peso de la muestra da lUllLA 1iexclA~
Iacutendice y Porcentaje de Acidez
La acidez se determinoacute por titulacioacuten aacutecido - base meacutetodo que se fundamenta en el cambio de color (incoloro a fucsia) de una sustancia indicadora (fenolftaleiacutena) debido al cambio en el pH de aacutecido a baacutesico al agregarse una base fuerte de concentracioacuten conocida Para tal efecto se adaptoacute un procedimiento utilizado por Cenipalma en el cual se expresa la acidez del aceite como porcentaje en peso de aacutecido palmiacutetico el principal aacutecido graso presente en los trigliceacuteridos del aceite crudo de palma [5]
La presencia de sustancias de fuerte coloracioacuten en el aceite crudo de palma dificultan una correcta determinacioacuten del punto final de la titulacioacuten con indicadores de color especialmente para contenidos bajos de AGLs Se decidioacute entonces realizar este meacutetodo con el uso de un potencioacutemetro de manera que el punto final de la titulacioacuten no dependa del observador sino que se determine numeacutericamente Dado que la lectura proporcionada por el electrodo es afectada por la presencia del aceite es necesaria la extraccioacuten de los AGLs con metanol para realizar posteriormente la valoracioacuten con una base previamente estandarizada
A continuacioacuten se describe el procedimiento para determinar la acidez
bull Se debe homogenizar la muestra para asegurar representatividad debido a la cantidad de soacutelidos presentes en el aceite crudo de palma y su tendencia a separarse en sus fases liacutequida y soacutelida
bull Se pesan 200 +- 020 g de aceite en un vaso de precipitados de 100 mi Para la extraccioacuten de los AGLs en dos etapas se agregan 20 mi y 10 mi de metanol respectivamente agitando durante un periodo de 5 minutos a una velocidad determinada para cada adicioacuten
bull Una vez transcurrido el lapso de tiempo el volumen de metanol y los AGLs extraiacutedos se transfieren al recipiente de valoracioacuten al cual se le agregan 10 gotas de fenolftaleiacutena para corroborar el alcance del punto fmal de la valoracioacuten
bull Posteriormente se valora la solucioacuten con hidroacutexido de sodio estandarizado Con la lectura proporcionada por el potencioacutemetro (mV) se halla el punto fmal de la valoracioacuten Para estose adicionan pequentildeos voluacutemenes de la base de forma que la lectura del potencioacutemetro presente cambios pequentildeos (menores a 10mV) Se grafica entonces la segunda derivada de voltaje vs volumen adicionado Una vez obtenida esta informacioacuten se determina el volumen en el cual la segunda derivada cambia de signo volumen que corresponde al punto fmal de la valoracioacuten
Finalmente el porcentaje de acidez se calcula mediante la siguiente ecuacioacuten
AGL= VxNx256 W
Donde V Volumen de NaOH requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio o potasio utilizada W peso de muestra en g
La tabla 211 presenta los resultados de las pruebas realizadas al aceite crudo y a las fases oleina y estearina
Tabla 211 Iacutendices Caracteriacutesticos y Contenido de Humedad del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
PRUEBA ACEITE CRUDO
OLEINA ESTEARINA
Acidez ( peso) 355 411 342 Numero de saponificacioacuten
(mg KOH g aceite) 1945 1916 1970
N umero de yodo (g de Yodo 100 g de aceite)
575 595 545
Humedad (Karl Fisher) ()
027 0200 0307
223 Peso Molecular
Caacutelculo a partir del Iacutendice de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los aacutecidos grasos ligados PMAG Dicho peso molecular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacioacuten
PMAG = Ig de muestra x 5610 gKOH x 1000 mg
numero saponificacioacuten (mgKOH) 1mol KOH 19
El peso molecular de una moleacutecula de trigliceacuterido PMTG se puede estimar como
PMTG = 3 x PMAG + 3 x PMC + 2 x PMH
Donde PMC peso molecular del carbono PMH peso molecular del hidroacutegeno
26
La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
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Tabla 29 Fracciones Molares de Metileacutesteres en las Muestras Derivatizadas de Aceite Crudo Oleina y estearina
FASE
Molar Metileacutester de Aacutecido Laacuteurico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Miriacutestico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Palnuacutetico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Esteaacuterico
Molar
Metileacutester de Aacutecido
Oleico
Molar
Metileacutester de Aacutecido Linoleico
Aceite Crudo
0267 1434 46129 3684 37466 11 020
Estearina 0190 l244 47700 3892 36240 10733
Oleina 0253 1349 44646 3869 38576 11 308
Las fracciones molares de metileacutesteres son iguales a las fracciones molares de aacutecidos grasos ligados a los trigliceacuteridos Los valores reportados en la tabla 29 para el aceite crudo caen en el rango de los valores estipulados en la tabla 23
22 PROPIEDADES DEL ACEITE CRUDO
Al aceite crudo de palma se le determinaron sus principales propiedades fisicas (densidad y viscosidad) sus indices caracteriacutesticos y su peso molecular
221 Propiedades Fiacutesicas
La tabla 210 presenta los valores medidos en el laboratorio de Crudos y Derivados de la Universidad Nacional para la gravedad especiacutefica y la viscosidad del aceite crudo de palma a 40 oC Adicionalmente se reporta el valor del punto de fusioacuten reportado por el proveedor
Tabla 2l0 Principales Propiedades Fiacutesicas del Aceite Crudo de Palma
ANALISIS UNIDADES NORMA RESULTADO
VISCOSIDAD CINEMATICA 40 oC Centiestokes (mm2s)
ASTMD 445
425
VISCOSIDAD ABSOLUTA 40 oC Centipoises Calculada 382 GRAVEDAD ESPECIFICA 30 oC Adimensional ASTMD
287 09047
GRAVEDAD ESPEOFICA 40 oC Adimensional ASTMD 287
08984
PUNTO DE FUSION oC AOCS 380
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222 Iacutendices Caracteriacutesticos
Existen una serie de iacutendices especificados por las nonnas iacutentemacionales para la caracterizacioacuten teacutecnica y comercial de los aceites y grasas de los cuales los maacutes representativos son el de saponificacioacuten yodo y acidez
Iacutendice de Yodo
El Iacutendice de yodo de un aceite o una grasa se defme como los gramos de yodo que reaccionan con 100 gramos de aceite Este paraacutemetro da una idea del nuacutemero de enlaces muacuteltiples o insaturaciones presentes en el trigliceacuterido aunque no indica su posicioacuten en la cadena del aacutecido graso esterificado
En la praacutectica la muestra se trata con un exceso de solucioacuten de Wijs (monocloruro de yodo - yodo aceacutetico) la cual es valorada con una solucioacuten estaacutendar de tiosulfato de sodio hasta la desaparicioacuten del color azul de un complejo de yodo almidoacuten
El procedimiento para la detenninacioacuten del nuacutemero de yodo que se sigue en el Laboratorio de Crudos y Derivados adaptado de las nonnas iacutentemacionales es el siguiente
bull El aceite se precalienta a una temperatura aproximada de 40degC Debe tenerse cuidado con temperaturas mayores de 80degC que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 015 a 018 g de muestra en un erlenmeyer de 250 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de clorofonno en el erlenmeyer de muestra y simultaacuteneamente a un erlenmeyer limpio y seco para la preparacioacuten del blanco
bull Es importante agitar la muestra con el clorofonno hasta una disolucioacuten completa del aceite bull En esta etapa se adiciona a cada uno de los erlenmeyer un exceso de solucioacuten de Wijis
representada en una cantidad de 25 m1 La mezcla fonnada debe dejarse en reposo y oscuridad por un tiempo de una hora dado que el yodo reacciona en presencia de luz
bull Despueacutes del tiempo necesario de reposo se agrega a la muestra un volumen de agua destilada de 50 a 100 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de yoduro de potasio y 10 m1 de aacutecido clorhiacutedrico concentrado (37)
bull Tenniacutenada la preparacioacuten de la muestra se valora con una solucioacuten de tiosulfato de sodio (aproximadamente 01 N) con el fin de conocer la cantidad de yodo que no reaccionoacute con los radicales insaturados del aceite
bull A medida que se adiciona el tiosulfato de sodio el color de la muestra cambia de azul oscuro a amarillo cuando se alcanza este punto se adicionan unas 10 gotas de almidoacuten y se continua titulando hasta antes de que la muestra se tome transparente
El caacutelculo del nuacutemero de Yodo se ilustra en la siguiente expresioacuten
d d (Vb- Vrn)xNxI269IndIce e yo 0= --=------------- shy
W
Donde Vb Volumen de tiosulfato de sodio gastado en el blanco Vm Volumen de tiosulfato de sodio gastado en la muestra N Normalidad del tiosulfato de sodio W Peso de la muestra
Numero de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten se defme como la cantidad en mg de hidroacutexido de potasio necesarios para saponificar l gramo de sustancia grasa
En resumen en eacuteste meacutetodo se hace saponificar una cantidad en exceso de hidroacutexido de potasio con cada uno de los aacutecidos grasos presentes en el trigliceacuterido titulaacutendose luego el exceso de KOH con un aacutecido fuerte de concentracioacuten conocida
A continuacioacuten se describen los pasos necesarios para encontrar el valor del numero de saponificacioacuten
bull El aceite debe precalentarse a una temperatura aproximada de 40degC hasta su punto de fusioacuten Debe tenerse cuidado con temperaturas altas (mayor de 80degC) que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 300 +- 05 gramos de muestra en un erlenmeyer de 250 mI
bull Luego de pesar el aceite se adicionan 25 mi de solucioacuten alcohoacutelica de hidroacutexido de potasio Simultaacuteneamente se adiciona dicha solucioacuten a un erlenmeyer vaciacuteo para la preparacioacuten del blanco La preparacioacuten de la solucioacuten alcohoacutelica se rige mediante la norma ASTM D 1962 - 85 Primero se adiciona una pequentildea cantidad de hidroacutexido de potasio (75 +- 05 g) en 15 L de alcohol etiacutelico (95-96) la mezcla se dispone en un bantildeo de agua con un condensador de reflujo durante un lapso de tiempo de 60 mino Posteriormente el alcohol etiacutelico es destilado y colectado Por cada litro de alcohol colectado se deben adicionar 40 g de KOH manteniendo la temperatura por debajo de 15degC
bull Cada uno de los erlenmeyer (blanco - muestra) se someten a calentamiento hasta ebullicioacuten en un bantildeo mariacutea por una hora en reflujo con un condensador
bull Una vez transcurrido el tiempo se deja enfriar y se le adicionan 10 gotas de indicador de fenoftaleiacutena para luego ser valorada con aacutecido clorhiacutedrico a una concentracioacuten de (aproximadamente 05 N) A medida que se realiza la titulacioacuten debe agitarse continuamente La titulacioacuten fmaliza al presentase un viraje de color rojo a amarillo
bull Es recomendable que el anaacutelisis a cada una de las fases se realice nuacutenimo tres veces para llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico calculando un coeficiente de variacioacuten el cual no debe exceder el 2 Si dicho coeficiente es mayor del valor recomendado debe repetirse el anaacutelisis o buscar posibles causas que afecten la variabilidad de los ensayos
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Despueacutes de realizar la prueba se calcula el nuacutemero de saponificacioacuten mediante la siguiente expresioacuten
d S fiacute (B - V) x N x 561Numero e aporu lcaClOn == ------W
Donde B Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten del blanco en ml
iexcl) 1 umiddot I fiexclJ lt11 V Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi )j u IIt
N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio utilizada PI () DE 111 RUOTrl W Peso de la muestra da lUllLA 1iexclA~
Iacutendice y Porcentaje de Acidez
La acidez se determinoacute por titulacioacuten aacutecido - base meacutetodo que se fundamenta en el cambio de color (incoloro a fucsia) de una sustancia indicadora (fenolftaleiacutena) debido al cambio en el pH de aacutecido a baacutesico al agregarse una base fuerte de concentracioacuten conocida Para tal efecto se adaptoacute un procedimiento utilizado por Cenipalma en el cual se expresa la acidez del aceite como porcentaje en peso de aacutecido palmiacutetico el principal aacutecido graso presente en los trigliceacuteridos del aceite crudo de palma [5]
La presencia de sustancias de fuerte coloracioacuten en el aceite crudo de palma dificultan una correcta determinacioacuten del punto final de la titulacioacuten con indicadores de color especialmente para contenidos bajos de AGLs Se decidioacute entonces realizar este meacutetodo con el uso de un potencioacutemetro de manera que el punto final de la titulacioacuten no dependa del observador sino que se determine numeacutericamente Dado que la lectura proporcionada por el electrodo es afectada por la presencia del aceite es necesaria la extraccioacuten de los AGLs con metanol para realizar posteriormente la valoracioacuten con una base previamente estandarizada
A continuacioacuten se describe el procedimiento para determinar la acidez
bull Se debe homogenizar la muestra para asegurar representatividad debido a la cantidad de soacutelidos presentes en el aceite crudo de palma y su tendencia a separarse en sus fases liacutequida y soacutelida
bull Se pesan 200 +- 020 g de aceite en un vaso de precipitados de 100 mi Para la extraccioacuten de los AGLs en dos etapas se agregan 20 mi y 10 mi de metanol respectivamente agitando durante un periodo de 5 minutos a una velocidad determinada para cada adicioacuten
bull Una vez transcurrido el lapso de tiempo el volumen de metanol y los AGLs extraiacutedos se transfieren al recipiente de valoracioacuten al cual se le agregan 10 gotas de fenolftaleiacutena para corroborar el alcance del punto fmal de la valoracioacuten
bull Posteriormente se valora la solucioacuten con hidroacutexido de sodio estandarizado Con la lectura proporcionada por el potencioacutemetro (mV) se halla el punto fmal de la valoracioacuten Para estose adicionan pequentildeos voluacutemenes de la base de forma que la lectura del potencioacutemetro presente cambios pequentildeos (menores a 10mV) Se grafica entonces la segunda derivada de voltaje vs volumen adicionado Una vez obtenida esta informacioacuten se determina el volumen en el cual la segunda derivada cambia de signo volumen que corresponde al punto fmal de la valoracioacuten
Finalmente el porcentaje de acidez se calcula mediante la siguiente ecuacioacuten
AGL= VxNx256 W
Donde V Volumen de NaOH requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio o potasio utilizada W peso de muestra en g
La tabla 211 presenta los resultados de las pruebas realizadas al aceite crudo y a las fases oleina y estearina
Tabla 211 Iacutendices Caracteriacutesticos y Contenido de Humedad del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
PRUEBA ACEITE CRUDO
OLEINA ESTEARINA
Acidez ( peso) 355 411 342 Numero de saponificacioacuten
(mg KOH g aceite) 1945 1916 1970
N umero de yodo (g de Yodo 100 g de aceite)
575 595 545
Humedad (Karl Fisher) ()
027 0200 0307
223 Peso Molecular
Caacutelculo a partir del Iacutendice de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los aacutecidos grasos ligados PMAG Dicho peso molecular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacioacuten
PMAG = Ig de muestra x 5610 gKOH x 1000 mg
numero saponificacioacuten (mgKOH) 1mol KOH 19
El peso molecular de una moleacutecula de trigliceacuterido PMTG se puede estimar como
PMTG = 3 x PMAG + 3 x PMC + 2 x PMH
Donde PMC peso molecular del carbono PMH peso molecular del hidroacutegeno
26
La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
28
222 Iacutendices Caracteriacutesticos
Existen una serie de iacutendices especificados por las nonnas iacutentemacionales para la caracterizacioacuten teacutecnica y comercial de los aceites y grasas de los cuales los maacutes representativos son el de saponificacioacuten yodo y acidez
Iacutendice de Yodo
El Iacutendice de yodo de un aceite o una grasa se defme como los gramos de yodo que reaccionan con 100 gramos de aceite Este paraacutemetro da una idea del nuacutemero de enlaces muacuteltiples o insaturaciones presentes en el trigliceacuterido aunque no indica su posicioacuten en la cadena del aacutecido graso esterificado
En la praacutectica la muestra se trata con un exceso de solucioacuten de Wijs (monocloruro de yodo - yodo aceacutetico) la cual es valorada con una solucioacuten estaacutendar de tiosulfato de sodio hasta la desaparicioacuten del color azul de un complejo de yodo almidoacuten
El procedimiento para la detenninacioacuten del nuacutemero de yodo que se sigue en el Laboratorio de Crudos y Derivados adaptado de las nonnas iacutentemacionales es el siguiente
bull El aceite se precalienta a una temperatura aproximada de 40degC Debe tenerse cuidado con temperaturas mayores de 80degC que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 015 a 018 g de muestra en un erlenmeyer de 250 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de clorofonno en el erlenmeyer de muestra y simultaacuteneamente a un erlenmeyer limpio y seco para la preparacioacuten del blanco
bull Es importante agitar la muestra con el clorofonno hasta una disolucioacuten completa del aceite bull En esta etapa se adiciona a cada uno de los erlenmeyer un exceso de solucioacuten de Wijis
representada en una cantidad de 25 m1 La mezcla fonnada debe dejarse en reposo y oscuridad por un tiempo de una hora dado que el yodo reacciona en presencia de luz
bull Despueacutes del tiempo necesario de reposo se agrega a la muestra un volumen de agua destilada de 50 a 100 m1
bull Luego se adicionan 10 m1 de yoduro de potasio y 10 m1 de aacutecido clorhiacutedrico concentrado (37)
bull Tenniacutenada la preparacioacuten de la muestra se valora con una solucioacuten de tiosulfato de sodio (aproximadamente 01 N) con el fin de conocer la cantidad de yodo que no reaccionoacute con los radicales insaturados del aceite
bull A medida que se adiciona el tiosulfato de sodio el color de la muestra cambia de azul oscuro a amarillo cuando se alcanza este punto se adicionan unas 10 gotas de almidoacuten y se continua titulando hasta antes de que la muestra se tome transparente
El caacutelculo del nuacutemero de Yodo se ilustra en la siguiente expresioacuten
d d (Vb- Vrn)xNxI269IndIce e yo 0= --=------------- shy
W
Donde Vb Volumen de tiosulfato de sodio gastado en el blanco Vm Volumen de tiosulfato de sodio gastado en la muestra N Normalidad del tiosulfato de sodio W Peso de la muestra
Numero de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten se defme como la cantidad en mg de hidroacutexido de potasio necesarios para saponificar l gramo de sustancia grasa
En resumen en eacuteste meacutetodo se hace saponificar una cantidad en exceso de hidroacutexido de potasio con cada uno de los aacutecidos grasos presentes en el trigliceacuterido titulaacutendose luego el exceso de KOH con un aacutecido fuerte de concentracioacuten conocida
A continuacioacuten se describen los pasos necesarios para encontrar el valor del numero de saponificacioacuten
bull El aceite debe precalentarse a una temperatura aproximada de 40degC hasta su punto de fusioacuten Debe tenerse cuidado con temperaturas altas (mayor de 80degC) que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 300 +- 05 gramos de muestra en un erlenmeyer de 250 mI
bull Luego de pesar el aceite se adicionan 25 mi de solucioacuten alcohoacutelica de hidroacutexido de potasio Simultaacuteneamente se adiciona dicha solucioacuten a un erlenmeyer vaciacuteo para la preparacioacuten del blanco La preparacioacuten de la solucioacuten alcohoacutelica se rige mediante la norma ASTM D 1962 - 85 Primero se adiciona una pequentildea cantidad de hidroacutexido de potasio (75 +- 05 g) en 15 L de alcohol etiacutelico (95-96) la mezcla se dispone en un bantildeo de agua con un condensador de reflujo durante un lapso de tiempo de 60 mino Posteriormente el alcohol etiacutelico es destilado y colectado Por cada litro de alcohol colectado se deben adicionar 40 g de KOH manteniendo la temperatura por debajo de 15degC
bull Cada uno de los erlenmeyer (blanco - muestra) se someten a calentamiento hasta ebullicioacuten en un bantildeo mariacutea por una hora en reflujo con un condensador
bull Una vez transcurrido el tiempo se deja enfriar y se le adicionan 10 gotas de indicador de fenoftaleiacutena para luego ser valorada con aacutecido clorhiacutedrico a una concentracioacuten de (aproximadamente 05 N) A medida que se realiza la titulacioacuten debe agitarse continuamente La titulacioacuten fmaliza al presentase un viraje de color rojo a amarillo
bull Es recomendable que el anaacutelisis a cada una de las fases se realice nuacutenimo tres veces para llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico calculando un coeficiente de variacioacuten el cual no debe exceder el 2 Si dicho coeficiente es mayor del valor recomendado debe repetirse el anaacutelisis o buscar posibles causas que afecten la variabilidad de los ensayos
24
----
Despueacutes de realizar la prueba se calcula el nuacutemero de saponificacioacuten mediante la siguiente expresioacuten
d S fiacute (B - V) x N x 561Numero e aporu lcaClOn == ------W
Donde B Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten del blanco en ml
iexcl) 1 umiddot I fiexclJ lt11 V Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi )j u IIt
N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio utilizada PI () DE 111 RUOTrl W Peso de la muestra da lUllLA 1iexclA~
Iacutendice y Porcentaje de Acidez
La acidez se determinoacute por titulacioacuten aacutecido - base meacutetodo que se fundamenta en el cambio de color (incoloro a fucsia) de una sustancia indicadora (fenolftaleiacutena) debido al cambio en el pH de aacutecido a baacutesico al agregarse una base fuerte de concentracioacuten conocida Para tal efecto se adaptoacute un procedimiento utilizado por Cenipalma en el cual se expresa la acidez del aceite como porcentaje en peso de aacutecido palmiacutetico el principal aacutecido graso presente en los trigliceacuteridos del aceite crudo de palma [5]
La presencia de sustancias de fuerte coloracioacuten en el aceite crudo de palma dificultan una correcta determinacioacuten del punto final de la titulacioacuten con indicadores de color especialmente para contenidos bajos de AGLs Se decidioacute entonces realizar este meacutetodo con el uso de un potencioacutemetro de manera que el punto final de la titulacioacuten no dependa del observador sino que se determine numeacutericamente Dado que la lectura proporcionada por el electrodo es afectada por la presencia del aceite es necesaria la extraccioacuten de los AGLs con metanol para realizar posteriormente la valoracioacuten con una base previamente estandarizada
A continuacioacuten se describe el procedimiento para determinar la acidez
bull Se debe homogenizar la muestra para asegurar representatividad debido a la cantidad de soacutelidos presentes en el aceite crudo de palma y su tendencia a separarse en sus fases liacutequida y soacutelida
bull Se pesan 200 +- 020 g de aceite en un vaso de precipitados de 100 mi Para la extraccioacuten de los AGLs en dos etapas se agregan 20 mi y 10 mi de metanol respectivamente agitando durante un periodo de 5 minutos a una velocidad determinada para cada adicioacuten
bull Una vez transcurrido el lapso de tiempo el volumen de metanol y los AGLs extraiacutedos se transfieren al recipiente de valoracioacuten al cual se le agregan 10 gotas de fenolftaleiacutena para corroborar el alcance del punto fmal de la valoracioacuten
bull Posteriormente se valora la solucioacuten con hidroacutexido de sodio estandarizado Con la lectura proporcionada por el potencioacutemetro (mV) se halla el punto fmal de la valoracioacuten Para estose adicionan pequentildeos voluacutemenes de la base de forma que la lectura del potencioacutemetro presente cambios pequentildeos (menores a 10mV) Se grafica entonces la segunda derivada de voltaje vs volumen adicionado Una vez obtenida esta informacioacuten se determina el volumen en el cual la segunda derivada cambia de signo volumen que corresponde al punto fmal de la valoracioacuten
Finalmente el porcentaje de acidez se calcula mediante la siguiente ecuacioacuten
AGL= VxNx256 W
Donde V Volumen de NaOH requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio o potasio utilizada W peso de muestra en g
La tabla 211 presenta los resultados de las pruebas realizadas al aceite crudo y a las fases oleina y estearina
Tabla 211 Iacutendices Caracteriacutesticos y Contenido de Humedad del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
PRUEBA ACEITE CRUDO
OLEINA ESTEARINA
Acidez ( peso) 355 411 342 Numero de saponificacioacuten
(mg KOH g aceite) 1945 1916 1970
N umero de yodo (g de Yodo 100 g de aceite)
575 595 545
Humedad (Karl Fisher) ()
027 0200 0307
223 Peso Molecular
Caacutelculo a partir del Iacutendice de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los aacutecidos grasos ligados PMAG Dicho peso molecular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacioacuten
PMAG = Ig de muestra x 5610 gKOH x 1000 mg
numero saponificacioacuten (mgKOH) 1mol KOH 19
El peso molecular de una moleacutecula de trigliceacuterido PMTG se puede estimar como
PMTG = 3 x PMAG + 3 x PMC + 2 x PMH
Donde PMC peso molecular del carbono PMH peso molecular del hidroacutegeno
26
La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
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Donde Vb Volumen de tiosulfato de sodio gastado en el blanco Vm Volumen de tiosulfato de sodio gastado en la muestra N Normalidad del tiosulfato de sodio W Peso de la muestra
Numero de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten se defme como la cantidad en mg de hidroacutexido de potasio necesarios para saponificar l gramo de sustancia grasa
En resumen en eacuteste meacutetodo se hace saponificar una cantidad en exceso de hidroacutexido de potasio con cada uno de los aacutecidos grasos presentes en el trigliceacuterido titulaacutendose luego el exceso de KOH con un aacutecido fuerte de concentracioacuten conocida
A continuacioacuten se describen los pasos necesarios para encontrar el valor del numero de saponificacioacuten
bull El aceite debe precalentarse a una temperatura aproximada de 40degC hasta su punto de fusioacuten Debe tenerse cuidado con temperaturas altas (mayor de 80degC) que ayudan a la oxidacioacuten del aceite y por tanto a su descomposicioacuten Despueacutes del calentamiento se pesa una cantidad de 300 +- 05 gramos de muestra en un erlenmeyer de 250 mI
bull Luego de pesar el aceite se adicionan 25 mi de solucioacuten alcohoacutelica de hidroacutexido de potasio Simultaacuteneamente se adiciona dicha solucioacuten a un erlenmeyer vaciacuteo para la preparacioacuten del blanco La preparacioacuten de la solucioacuten alcohoacutelica se rige mediante la norma ASTM D 1962 - 85 Primero se adiciona una pequentildea cantidad de hidroacutexido de potasio (75 +- 05 g) en 15 L de alcohol etiacutelico (95-96) la mezcla se dispone en un bantildeo de agua con un condensador de reflujo durante un lapso de tiempo de 60 mino Posteriormente el alcohol etiacutelico es destilado y colectado Por cada litro de alcohol colectado se deben adicionar 40 g de KOH manteniendo la temperatura por debajo de 15degC
bull Cada uno de los erlenmeyer (blanco - muestra) se someten a calentamiento hasta ebullicioacuten en un bantildeo mariacutea por una hora en reflujo con un condensador
bull Una vez transcurrido el tiempo se deja enfriar y se le adicionan 10 gotas de indicador de fenoftaleiacutena para luego ser valorada con aacutecido clorhiacutedrico a una concentracioacuten de (aproximadamente 05 N) A medida que se realiza la titulacioacuten debe agitarse continuamente La titulacioacuten fmaliza al presentase un viraje de color rojo a amarillo
bull Es recomendable que el anaacutelisis a cada una de las fases se realice nuacutenimo tres veces para llevar a cabo un anaacutelisis estadiacutestico calculando un coeficiente de variacioacuten el cual no debe exceder el 2 Si dicho coeficiente es mayor del valor recomendado debe repetirse el anaacutelisis o buscar posibles causas que afecten la variabilidad de los ensayos
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Despueacutes de realizar la prueba se calcula el nuacutemero de saponificacioacuten mediante la siguiente expresioacuten
d S fiacute (B - V) x N x 561Numero e aporu lcaClOn == ------W
Donde B Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten del blanco en ml
iexcl) 1 umiddot I fiexclJ lt11 V Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi )j u IIt
N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio utilizada PI () DE 111 RUOTrl W Peso de la muestra da lUllLA 1iexclA~
Iacutendice y Porcentaje de Acidez
La acidez se determinoacute por titulacioacuten aacutecido - base meacutetodo que se fundamenta en el cambio de color (incoloro a fucsia) de una sustancia indicadora (fenolftaleiacutena) debido al cambio en el pH de aacutecido a baacutesico al agregarse una base fuerte de concentracioacuten conocida Para tal efecto se adaptoacute un procedimiento utilizado por Cenipalma en el cual se expresa la acidez del aceite como porcentaje en peso de aacutecido palmiacutetico el principal aacutecido graso presente en los trigliceacuteridos del aceite crudo de palma [5]
La presencia de sustancias de fuerte coloracioacuten en el aceite crudo de palma dificultan una correcta determinacioacuten del punto final de la titulacioacuten con indicadores de color especialmente para contenidos bajos de AGLs Se decidioacute entonces realizar este meacutetodo con el uso de un potencioacutemetro de manera que el punto final de la titulacioacuten no dependa del observador sino que se determine numeacutericamente Dado que la lectura proporcionada por el electrodo es afectada por la presencia del aceite es necesaria la extraccioacuten de los AGLs con metanol para realizar posteriormente la valoracioacuten con una base previamente estandarizada
A continuacioacuten se describe el procedimiento para determinar la acidez
bull Se debe homogenizar la muestra para asegurar representatividad debido a la cantidad de soacutelidos presentes en el aceite crudo de palma y su tendencia a separarse en sus fases liacutequida y soacutelida
bull Se pesan 200 +- 020 g de aceite en un vaso de precipitados de 100 mi Para la extraccioacuten de los AGLs en dos etapas se agregan 20 mi y 10 mi de metanol respectivamente agitando durante un periodo de 5 minutos a una velocidad determinada para cada adicioacuten
bull Una vez transcurrido el lapso de tiempo el volumen de metanol y los AGLs extraiacutedos se transfieren al recipiente de valoracioacuten al cual se le agregan 10 gotas de fenolftaleiacutena para corroborar el alcance del punto fmal de la valoracioacuten
bull Posteriormente se valora la solucioacuten con hidroacutexido de sodio estandarizado Con la lectura proporcionada por el potencioacutemetro (mV) se halla el punto fmal de la valoracioacuten Para estose adicionan pequentildeos voluacutemenes de la base de forma que la lectura del potencioacutemetro presente cambios pequentildeos (menores a 10mV) Se grafica entonces la segunda derivada de voltaje vs volumen adicionado Una vez obtenida esta informacioacuten se determina el volumen en el cual la segunda derivada cambia de signo volumen que corresponde al punto fmal de la valoracioacuten
Finalmente el porcentaje de acidez se calcula mediante la siguiente ecuacioacuten
AGL= VxNx256 W
Donde V Volumen de NaOH requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio o potasio utilizada W peso de muestra en g
La tabla 211 presenta los resultados de las pruebas realizadas al aceite crudo y a las fases oleina y estearina
Tabla 211 Iacutendices Caracteriacutesticos y Contenido de Humedad del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
PRUEBA ACEITE CRUDO
OLEINA ESTEARINA
Acidez ( peso) 355 411 342 Numero de saponificacioacuten
(mg KOH g aceite) 1945 1916 1970
N umero de yodo (g de Yodo 100 g de aceite)
575 595 545
Humedad (Karl Fisher) ()
027 0200 0307
223 Peso Molecular
Caacutelculo a partir del Iacutendice de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los aacutecidos grasos ligados PMAG Dicho peso molecular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacioacuten
PMAG = Ig de muestra x 5610 gKOH x 1000 mg
numero saponificacioacuten (mgKOH) 1mol KOH 19
El peso molecular de una moleacutecula de trigliceacuterido PMTG se puede estimar como
PMTG = 3 x PMAG + 3 x PMC + 2 x PMH
Donde PMC peso molecular del carbono PMH peso molecular del hidroacutegeno
26
La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
28
----
Despueacutes de realizar la prueba se calcula el nuacutemero de saponificacioacuten mediante la siguiente expresioacuten
d S fiacute (B - V) x N x 561Numero e aporu lcaClOn == ------W
Donde B Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten del blanco en ml
iexcl) 1 umiddot I fiexclJ lt11 V Volumen de HCI requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi )j u IIt
N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio utilizada PI () DE 111 RUOTrl W Peso de la muestra da lUllLA 1iexclA~
Iacutendice y Porcentaje de Acidez
La acidez se determinoacute por titulacioacuten aacutecido - base meacutetodo que se fundamenta en el cambio de color (incoloro a fucsia) de una sustancia indicadora (fenolftaleiacutena) debido al cambio en el pH de aacutecido a baacutesico al agregarse una base fuerte de concentracioacuten conocida Para tal efecto se adaptoacute un procedimiento utilizado por Cenipalma en el cual se expresa la acidez del aceite como porcentaje en peso de aacutecido palmiacutetico el principal aacutecido graso presente en los trigliceacuteridos del aceite crudo de palma [5]
La presencia de sustancias de fuerte coloracioacuten en el aceite crudo de palma dificultan una correcta determinacioacuten del punto final de la titulacioacuten con indicadores de color especialmente para contenidos bajos de AGLs Se decidioacute entonces realizar este meacutetodo con el uso de un potencioacutemetro de manera que el punto final de la titulacioacuten no dependa del observador sino que se determine numeacutericamente Dado que la lectura proporcionada por el electrodo es afectada por la presencia del aceite es necesaria la extraccioacuten de los AGLs con metanol para realizar posteriormente la valoracioacuten con una base previamente estandarizada
A continuacioacuten se describe el procedimiento para determinar la acidez
bull Se debe homogenizar la muestra para asegurar representatividad debido a la cantidad de soacutelidos presentes en el aceite crudo de palma y su tendencia a separarse en sus fases liacutequida y soacutelida
bull Se pesan 200 +- 020 g de aceite en un vaso de precipitados de 100 mi Para la extraccioacuten de los AGLs en dos etapas se agregan 20 mi y 10 mi de metanol respectivamente agitando durante un periodo de 5 minutos a una velocidad determinada para cada adicioacuten
bull Una vez transcurrido el lapso de tiempo el volumen de metanol y los AGLs extraiacutedos se transfieren al recipiente de valoracioacuten al cual se le agregan 10 gotas de fenolftaleiacutena para corroborar el alcance del punto fmal de la valoracioacuten
bull Posteriormente se valora la solucioacuten con hidroacutexido de sodio estandarizado Con la lectura proporcionada por el potencioacutemetro (mV) se halla el punto fmal de la valoracioacuten Para estose adicionan pequentildeos voluacutemenes de la base de forma que la lectura del potencioacutemetro presente cambios pequentildeos (menores a 10mV) Se grafica entonces la segunda derivada de voltaje vs volumen adicionado Una vez obtenida esta informacioacuten se determina el volumen en el cual la segunda derivada cambia de signo volumen que corresponde al punto fmal de la valoracioacuten
Finalmente el porcentaje de acidez se calcula mediante la siguiente ecuacioacuten
AGL= VxNx256 W
Donde V Volumen de NaOH requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio o potasio utilizada W peso de muestra en g
La tabla 211 presenta los resultados de las pruebas realizadas al aceite crudo y a las fases oleina y estearina
Tabla 211 Iacutendices Caracteriacutesticos y Contenido de Humedad del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
PRUEBA ACEITE CRUDO
OLEINA ESTEARINA
Acidez ( peso) 355 411 342 Numero de saponificacioacuten
(mg KOH g aceite) 1945 1916 1970
N umero de yodo (g de Yodo 100 g de aceite)
575 595 545
Humedad (Karl Fisher) ()
027 0200 0307
223 Peso Molecular
Caacutelculo a partir del Iacutendice de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los aacutecidos grasos ligados PMAG Dicho peso molecular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacioacuten
PMAG = Ig de muestra x 5610 gKOH x 1000 mg
numero saponificacioacuten (mgKOH) 1mol KOH 19
El peso molecular de una moleacutecula de trigliceacuterido PMTG se puede estimar como
PMTG = 3 x PMAG + 3 x PMC + 2 x PMH
Donde PMC peso molecular del carbono PMH peso molecular del hidroacutegeno
26
La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
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Finalmente el porcentaje de acidez se calcula mediante la siguiente ecuacioacuten
AGL= VxNx256 W
Donde V Volumen de NaOH requeridos en la titulacioacuten de la muestra en mi N Normalidad de la solucioacuten de hidroacutexido de sodio o potasio utilizada W peso de muestra en g
La tabla 211 presenta los resultados de las pruebas realizadas al aceite crudo y a las fases oleina y estearina
Tabla 211 Iacutendices Caracteriacutesticos y Contenido de Humedad del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
PRUEBA ACEITE CRUDO
OLEINA ESTEARINA
Acidez ( peso) 355 411 342 Numero de saponificacioacuten
(mg KOH g aceite) 1945 1916 1970
N umero de yodo (g de Yodo 100 g de aceite)
575 595 545
Humedad (Karl Fisher) ()
027 0200 0307
223 Peso Molecular
Caacutelculo a partir del Iacutendice de SaponifICacioacuten
El nuacutemero de saponificacioacuten es inversamente proporcional al peso molecular promedio de los aacutecidos grasos ligados PMAG Dicho peso molecular se puede calcular por medio de la siguiente ecuacioacuten
PMAG = Ig de muestra x 5610 gKOH x 1000 mg
numero saponificacioacuten (mgKOH) 1mol KOH 19
El peso molecular de una moleacutecula de trigliceacuterido PMTG se puede estimar como
PMTG = 3 x PMAG + 3 x PMC + 2 x PMH
Donde PMC peso molecular del carbono PMH peso molecular del hidroacutegeno
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La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
28
La tabla 212 presenta los pesos moleculares para las diferentes fases estimados por el meacutetodo descrito arriba Adicionalmente en dicha tabla se muestran los pesos moleculares calculados con base en la composicioacuten quiacutemica mostrada en la tabla 29
Tabla 212 Pesos Moleculares del Aceite Crudo de Palma y sus Fases
FASE PMAG PMTG Saponificacioacuten Composicioacuten Saponificacioacuten Composicioacuten
Aceite Crudo 28843 26886 90329 8446 Estearina 28477 26863 89231 8439
Oleina 29279 2693 91639 8459
Determinacioacuten Experimental por Crioscopia
La disminucioacuten del punto de fusioacuten de un solvente puro por la adicioacuten de pequentildeas cantidades de un soluto no volaacutetil es una propiedad coligativa llamada crioscopia este fenoacutemeno depende principalmente del nuacutemero de moles de soluto adicionadas y de las propiedades fisicoquiacutemicas del solvente y por lo tanto puede usarse para determinar el peso molecular de una amplia gama de sustancias
Con el fm de determinar el peso molecular del aceite de palma y sus fases se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones para la seleccioacuten de un solvente apropiado faacutecil consecucioacuten alcance del punto de fusioacuten bajo condiciones nonnales de enfriamiento y solubilidad adecuada con el aceite En ese orden de ideas se ensayaron solventes alifaacuteticos como etanol metanol y acetona y solventes aromaacuteticos como tolueno xiacuteleno y benceno
La principal dificultad con los solventes alifaacuteticos fue la baja solubilidad del aceite de palma en ellos Ademaacutes poseen puntos de fusioacuten muy por debajo del correspondiente al agua
En el caso de los solventes aromaacuteticos se presentaron dificultades con el xileno y el tolueno debido a su iruniscibilidad con el agua emulsionada presente en el aceite de palma Tales solventes fueron descartados debido a que no cumpliacutean el objetivo propuesto que era conocer el peso molecular promedio del aceite tal y como viene de su fuente Definitivamente se seleccionoacute el benceno por aproximarse maacutes a las condiciones ideales del caso de trabajo
A continuacioacuten se describe el procedimiento seguido en laboratorio para determinar el peso molecular promedio del aceite de palma y sus fases
bull Determinacioacuten de la temperatura de fusioacuten del solvente puro (Benceno)
Para determinar la temperatura de congelamiento del solvente puro se utilizoacute un frasco de Dewar como el que se ilustra en la siguiente figura
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
28
Corcho
gt----JI-+I-- Tub o de ensayo
I I 1I I I Termometro
Frasco de Dewar
~ 1 1 Aguador
Figura 25 Frasco de Dewar para Punto de Congelamiento
En el tubo de ensayo se adiciona una cantidad conocida de solvente y luego se ensambla un agitador y un termoacutemetro adecuado Una vez preparado el tubo de ensayo se sumerge en un liquido refrigerante (mezcla de avigas - hielo seco) a muy baja temperatura El volumen de refrigerante debe ser tal que cubra en su totalidad la superficie mojada del tubo de ensayo asegurando un enfriamiento uniforme de la muestra
Se realiza entonces una curva de enfriamiento del solvente tomando datos de temperatura vs tiempo Se debe agitar continuamente para asegurar una temperatura uniforme en la muestra Se toman datos hasta poco despueacutes de observar la formacioacuten de cristales hecho que indica el alcance del punto de congelamiento El tubo de ensayo posee una recaacutemara interna que contiene aire y cuya finalidad es aislar teacutermicamente a la muestra del refrigerante lograacutendose asiacute un enfriamiento maacutes lento y por tanto una mejor lectura de los datos
Se grafican los datos de la curva de enfriamiento y el punto correspondiente a un cambio repentino en la tendencia (pendiente) entre un par de datos consecutivos corresponde al punto de congelamiento de la muestra Se debe ajustar una ecuacioacuten lineal que represente los datos anteriores al cambio de pendiente y otra para los datos posteriores a dicho punto Se encuentra la solucioacuten comuacuten para ambas ecuaciones la cual corresponde al punto de congelacioacuten de la muestra
bull Determinacioacuten de la Constante Crioscoacutepica del Solvente
Para conocer la constante crioscoacutepica del solvente se adiciona al tubo de ensayo un soluto patroacuten como el aacutecido benwico en una proporcioacuten aproximada de l a 20 y se procede a determinar nuevamente la temperatura de fusioacuten de acuerdo con el procedimiento descrito en el paso anterior La figura 26 ilustra la curva de enfriamiento obtenida
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![Pureza de maria[1]](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/559238681a28ab4a158b47bc/pureza-de-maria1.jpg)
