Hidrogenación (aceites)

En la industria de los aceites vegetales, la hidrogenación es un proceso químico mediante el cual los aceites se transforman en grasas sólidas mediante la adición de hidrógeno a altas presiones y temperaturas, y en presencia de un catalizador.

Desde principios del s. XX, y aún en la acualidad, es el método más utilizado para aumentar el punto de fusión a grasas alimentarias.

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Reacción

Se trata de una reacción química de hidrogenación. El hidrógeno, gracias a la acción de un catalizador, satura los enlaces insaturados del aceite, aumentando de esta forma su punto de fusión. La reacción tiene lugar a velocidades apreciables a partir de los 110 ºC aproximadamente. La presión total, la concentración y la mayor cantidad de catalizador ayudan a que la velocidad de reacción sea alta.

El mecanismo de reacción implica varias etapas. El hidrógeno gas disuelto en el aceite, es adsorbido en el catalizador metálico (níquel, platino, paladio...), separándose sus dos átomos. Estos átomos reaccionan con los dobles o triples enlaces del aceite, adicionándose al mismo y produciendo un compuesto intermedio, en el cual el doble o triple enlace puede rotar sobre sí mismo. El compuesto intermedio es inestable y rápidamente capta un segundo átomo de hidrógeno, por lo que el enlace insaturado se satura, o cede de nuevo el átomo, produciéndose a veces la isomerización de los enlaces cis, que es la configuración de los dobles enlaces en las grasas naturales, a trans.

La reacción de hidrogenación es fuertemente exotérmica.

Proceso industrial

La hidrogenación de aceites en la industria alimentaria tiene los siguientes objetivos:

• Aumentar el punto de fusión del producto final, transformando aceites en grasas.
• Aumentar la estabilidad oxidativa del producto final, eliminando los ácidos linoléico y linolénico, principales responsables del deterioro del producto por oxidación.

Existen dos tipos de hidrogenación, la completa y la parcial.

• En la hidrogenación parcial, la reacción se corta al alcanzar la curva de sólidos deseada. El índice de yodo (IV) final es variable según la aplicación, pero suele estar entre 50 y 100. El producto final contiene usualmente grandes cantidades de ácidos grasos trans.
• En la hidrogenación completa, el objetivo final es la saturación de todas las moléculas de aceite, por lo que la reacción se alarga hasta conseguir ese objetivo. El producto resultante es una grasa con un índice de yodo (IV) cercano a 0 y un punto de fusión muy elevado. Por sí misma, esta grasa no es adecuada para el consumo (es demasiado sólida y desagradable), pero puede combinarse con otros procesos, como la interesterificación para lograr una curva de sólidos adecuada para su consumo. La grasa totalmente hidrogenada está formada únicamente por ácidos grasos saturados y, por tanto, no contiene grasas trans.

Temperatura

La reacción se puede llevar a cabo a partir de 110 ºC. La exotermicidad de la reacción hace aumentar la temperatura del aceite, que no debe superar en ningún caso los 210 ºC, puesto que a partir de esas temperaturas se forman compuestos nocivos e indeseables, cómo hidrocarburos aromáticos policíclicos. Es por ello que se debe refrigerar el aceite, siendo este el factor limitante de la velocidad de reacción, que debe mantenerse en unas 2 unidades de IV por minuto.

Presión

El aumento de la presión hace subir la velocidad de reacción. Se trabaja a las presiones más altas que sean viables económicamente, usualmente en torno a 5 bar.

Catalizador

Normalmente se utiliza níquel soportado en una base de sílice. Es un catalizador poroso, el cual se adquiere recubierto en grasa para su protección. El catalizador suele tener un 20% en peso de Ni, utilizándose una dosificación en torno al 0,1% en peso.

Equipamiento

La reacción de hidrogenación se lleva a cabo en autoclaves a presión y agitados. Normalemente se usan procesos por cargas (lotes) en lugar de procesos contínuos, puesto que eso beneficia la versatilidad de la instalación.

El hidrógeno puede provenir de una planta electroquímica del tipo Lurgi o bien por el método de la electrolisis de soluciones de hidróxido de potasio en trenes de batería, puesto que es necesaria alta pureza.

La instalación se completa con los filtros para retirar el catalizador usado, normalemente filtros de placas verticales o de tipo prensa.

Referencias

• Hamm, W y Hamilton, H (2001), Edible Oil Processing, Sheffield: Academic Press.

• Lawson, H (2001), Food Oils and Fats. Technology, Utilization and Nutrition., Nueva York: Chapman and Hall.