Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Trabajo Final“Industria de jabones en barra a partir de

aceite vegetal de desecho ”

I. INTRODUCCION

Los avances tecnológicos y el aumento de la población han producido un cambio en la forma de vida, por lo cual la alimentación en la actualidad ha cambiado a tal punto que la mayoría dependemos de la comida rápida y frituras, aumentando el uso de los aceites comestibles.

El consumo de aceite vegetal aumentó rápidamente, en un 3,5 %, casi dos veces más que la población mundial, la cual aumentó en 1,6 % entre los años 1980 y 2000 (Alade, Jameel y Muyubi, 2011, p. 162), por consiguiente aumentó la generación de aceite vegetal de desecho. Se estima que más de 10 millones de toneladas de aceite vegetal de desecho se generan en el mundo cada año.

Los aceites vegetales de desecho, son aquellos que han sido utilizados en los procesos de cocción en restaurantes, comedores colectivos, industrias alimenticias, etc. Un restaurante puede llegar a originar 50 litros o más al mes de aceite vegetal de desecho; por cada litro de aceite comestible usado que es vertido indiscriminadamente se contamina alrededor de 1000 litros de agua (López, 2012, p.7; Ruiz, 2006, p. 11).

Durante el proceso de fritura el aceite presenta un gran número de reacciones químicas complejas, por lo que el aceite empieza a degradarse; es de suma importancia la purificación del aceite vegetal de desecho para eliminar los potenciales contaminantes del mismo y así obtener un producto de suficiente calidad como para ser fuente de materias primas en procesos de transformación que permitan obtener nuevos productos.

La falta de una legislación específica para los aceites procedentes de usos alimenticios, junto con el hecho de que la población en general produce los aceites vegetales de desecho, provoca que la mayor

parte de éstos tengan como destino la red de alcantarillas.

Según el INEC (2010) el 73,14 % de la población no trata el aceite vegetal de desecho y lo descarga al desagüe con las debidas consecuencias como malos olores, suciedad, sirve como alimento de ratas, cucarachas y otros insectos, obstrucciones en las alcantarillas, disminución de la cantidad de oxígeno disuelto afectando negativamente a la supervivencia de la vida acuática, además produce una interferencia con el tratamiento aeróbico biológico que recibe el agua en las diferentes plantas de tratamiento debido a problemas de sabor, olor desagradable y turbidez necesitando métodos más eficaces para su tratamiento, generando un incremento en los costos de tratamiento, es por esto que surge la necesidad de plantear una alternativa para el aprovechamiento de aceites vegetales de desecho como materias primas en la elaboración de jabones para así contribuir al medio ambiente minimizando los vertidos incontrolados de los mismos (Alade, Jameel y Muyubi, 2011, p. 163; INEC, 2010, p.1).

Las grasas y aceites más comunes utilizados para la producción de jabón son: sebo animal, aceite de coco, aceite de palma, aceite de semilla de palma y aceite de linaza. La demanda de estos materiales para diversas aplicaciones industriales da como resultado un incremento en sus costos por lo que existe la necesidad de explorar fuentes no convencionales de aceites para la producción de jabón que aseguren que estén dentro de las especificaciones de normas establecidas (Girgis, 2004, p. 264; Mak y Firempong, 2011, p. 1).

Con el funcionamiento de una planta con capacidad a tratar 120 L/día de aceite vegetal de desecho, se estaría retirando de circulación, en esta ciudad, alrededor de 43 200 L/año de aceite vegetal de desecho.

Con este proyecto se contribuye a cuidar el medio ambiente, además que los datos obtenidos en este estudio pueden resultar de interés para empresas dedicadas El método de árbol es una herramienta que ayuda a identificar los efectos y causas del problema de forma adecuada, es por esto que se esperaobtener, las actividades necesarias para alcanzar dichos resultados y los recursos que se necesitaran para la evaluación del proyecto.

a la elaboración de jabones para lavar ropa, debido a que se puede abaratar costos en el proceso productivo.

II. JUSTIFICACIONLos diagramas de causa y efecto ayudara a comprender los problemas ambientales que se presentan en la industria de jabones de barra.

III. PROCESO PRODUCTIVO

Saponificación directa de grasas y aceites mediante el proceso en caliente es el procedimiento tradicional utilizado para la fabricación industrial de jabón.

El proceso general de la fabricación de jabón consiste básicamente en la saponificación de grasas en una solución de hidróxido de sodio en un reactor cilíndrico con sección cónica en el fondo, equipado con sistema de calentamiento y salidas para el jabón y la lejía; además cuenta con un sistema de agitación que puede ser mecánico o con vapor directo, el cual es de suma importancia debido a las bajas miscibilidades entre el aceite o grasa y la lejía.

Posteriormente se añade solución de cloruro de sodio cuando la reacción de saponificación se ha completado, dándose lugar a la precipitación de los coágulos gruesos de jabón; con este lavado se reduce la solubilidad del jabón en la fase acuosa, debido a que la solución de salmuera actúa como electrolito causando la separación de fases (Fieser, 1981, p. 304).

La glicerina que se forma en la reacción de saponificación se encuentra en la capa acuosa, se purifica por destilación al vacío. Para separar las impurezas que contiene el jabón crudo como glicerina, álcali y sal, se hierve con suficiente cantidad de agua para que se forme un líquido homogéneo, con la adición de sal precipita nuevamente el jabón.

En las plantas de saponificación actuales se ha buscado la manera de ahorrar recursos y mejorar el proceso, por lo que se ha investigado la recirculación de lejía gastada en la etapa de saponificación, obteniéndose como resultados una saponificación completa del aceite; determinándose que en una proporción del 13 al 25 % de recirculación de lejía gastada es suficiente para mejorar resultados en la saponificación (Chupa, Misner, Sachdev, Wisniewski y Smith, 2012, p. 1435)

Finalmente, se hierve con agua suficiente para que se forme una mezcla blanda que al dejarla en reposo forma dos capas, la superior es jabón de caldera, la cual contiene 70 % de jabón, 0,2 - 0,5 % de sal y alrededor de un 30 % de agua (Fieser, 1981, p. 304).

En la Figura 1. se presenta el diagrama de flujo de la fabricación industrial tanto para el jabón de ropa como el jabón de tocador.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

Fig. 1 Diagrama de flujo de proceso de producción de jabón en barra

El presente trabajo selecciono la industria de jabones procesados a partir de aceites vegetales de desecho.

Proceso de producción de jabón a partir de aceites vegetales de desechoLas técnicas de medio ambiente de Estados Unidos (EU), define por tratamiento de residuos, cualquier método o procedimiento que transforme el carácter químico, físico y/o biológico con el fin de disminuir o anular la toxicidad y otras características peligrosas para la salud humana, recursos naturales y medio ambiente, manera de facilitar el transporte, almacenamiento, eliminación y recuperación de los recursos contenidos.

La tabla 1 presenta una breve descripción de las más usuales tecnologías aplicables a la gestión de residuos.

Tabla 1 Resumen de las técnicas de tratamiento de residuo

Los parámetros a tener en cuenta para la selección del proceso de tratamiento de residuos, pueden ser:

Naturaleza del residuo Objetivo del tratamiento Adecuación tecnica de las diversas alternativas Consideraciones económicas

Durante el proceso de fritura el aceite presenta un gran número de reacciones químicas complejas, por lo que el aceite empieza a degradarse, la molécula de triglicérido se descompone en compuestos volátiles y no volátiles, que son solubles en el aceite.

Considerando que el aceite de triglicérido es un material no polar, los productos de degradación del aceite, son materiales polares. La fracción polar del aceite vegetal de desecho se compone de ácidos grasos libres, mono y di glicéridos, triglicéridos oxidados, y triglicéridos oligomericos.

Las reacciones principales que tienen durante el proceso de fritura son:

Hidrolisis Termooxidativas Isomerizacion

Los métodos de purificación son:

Filtración Tratamientos con adsorbentes Extracción a alta presion Desacidificacion

Caracterización del aceite vegetal de desecho

Se recolecta el aceite de vegetal de desecho teniéndose el volumen total de aceite el cual se caracteriza a través del índice de acidez y acidez de acuerdo a la norma ISO 600 (2003) cuyo procedimiento se puede observar en el anexo , definiéndose de esta manera el método para procesar el aceite vegetal de desecho.

Purificación del aceite vegetal de desechoEl aceite vegetal desechado recolectado se calienta a 90 Celsius y se lava con solución de salmuera caliente que contenía 5 % de NaCl , en una proporción de aceite vegetal de desecho con respeto a solución de salmuera de 10:1 la mezcla se agita a una velocidad de 60 rpm durante 60 min. Después, la mezcla se deja en reposo durante 8 horas con el fin de separar la mezcla en dos fases (GIrgis,2004, p.265).

La fase inferior compuesta por solución de salmuera e impurezas se separó de la fase superior obteniéndose así el aceite vegetal purificado 40 g de sulfito de sodio se añadió para capturar las trazas de humedad del aceite vegetal de desecho y se filtró ( Girgis,2004, p.265). Posteriormente se determinó el porcentaje de impurezas insolubles en el aceite vegetal de acuerdo a la norma INEN 180 (1999).

Para el blanqueo del aceite vegetal de desecho primero se determinó la cantidad de solución de peróxido de hidrogeno al 2 % a emplearse, se realizó pruebas con proporciones de aceite con respecto de solución de peróxido de hidrogeno de 1:0,5, 1:0,75, 1:1 , 1: 1,25, 1: 1,5 .

Una vez que se determinó la mejor proporción se calentó el aceite a 70 Celsius y se blanqueó con la solución de peróxido de hidrogeno al 2%. La muestra se agito a una velocidad de 80 rpm durante 30 min, manteniéndose la temperatura a 70 Celsius, finalmente el aceite se filtra.

FIg 2. Diagrama de proceso de jabón hecho a partir de aceite vegetal de desecho

Problemas ambientales asociados al rubro:

afecta la vida en la tierra de muchas criaturas y seres vivientes debido a que, el suelo al ser alterado física y químicamente

afecta el grado en que éste puede producir nutrientes que sirven de alimento a plantas que los absorben por las raíces y en parte a animales que ingieren dichas plantas que nacen en esos suelos.

altera las propiedades de los suelos y produce una descomposición excesiva que en lugar de solucionar de manera natural el problema, lo hace peor, aunque ha habido otras ocasiones en las que el suelo más bien hace que microorganismos, bacterias y plantas se reproduzcan en exceso, de modo que cuando las mismas mueren, la descomposición, no sólo afecta al suelo.Explicar la problemática ambiental asociada, mediante relaciones de causalidad (causa efecto) (mejor si encuentra relaciones no lineales)

Fig.3 Enfoque sistémico del problema que representa el vertido de aceite vegetal de desecho al medio ambiente

Explicar porque es importante utilizar el enfoque sistémico, para implementar un Sistema de Gestión Ambiental.

La importancia del enfoque sistémico se realiza para entender y analizar una organización, es tener una visión de sistema, este enfoque en la aplicación sostiene la aplicación del pensamiento deductivo (ir de lo general a lo particular), es decir, analizar primero la organización como sistema para luego descender a los detalles de los subsistemas de esta manera se conoce mejor al sistema y esto ayuda a implementar un Sistema de Gestión de Calidad.