Grasas y Aceites Vol. 50. Fase. 5 (1999), 359-368
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Estudio de la densidad y de la viscosidad de algunos cidos
grasos purosPor Fidel Osear Cedeo Gonzlez * \ M.^ Manuela Prieto
Gonzlez ^, Juan Carlos Bada Gancedo y Rafael Alonso Surez ^
Departamento de Explotacin Industrial, Facultad de Mecnica.
Universidad de Cienfuegos. Ctra. 4 Caminos, s/n. Cienfuegos, Cuba.
^ Departamento de Energa, E.T.S. de Ingenieros Industriales de
Gijn. Universidad de Oviedo. Edificio de Energa. Campus de
Viesques. Ctra. Villaviciosa, s/n. 33204 Gijn. Asturias, Espaa. ^
Instituto de Productos Lcteos de Asturias. C.S.I.C. Carretera de
Infiesto, s/n. 33300 Villaviciosa, Asturias, Espaa. ^ Departamento
de Energa, E.T.S.I.M.O. Escuela Tcnica Superior de Ingenieros de
Minas de Oviedo. Universidad de Oviedo. C/. Independencia, 13.
33004 Oviedo, Asturias, Espaa. ^
RESUMEN Estudio de la densidad y de la viscosidad de algunos
cidos grasos puros. En este trabajo se realiza un estudio
experimental de acuerdo con los mtodos de anlisis de la ASTM de las
propiedades fsicas, densidad y viscosidad en los cidos grasos
palmtico, esterico y oleico; compuestos que estn presentes en los
efluentes de la desodorizacin de aceites comestibles, con vistas a
la caracterizacin fsico qumica necesaria en el diseo de
condensadores y congeladores de superficie que pueden aplicarse a
la recuperacin de estos efluentes. Las medidas se realizan de 5 en
5 C entre temperaturas muy prximas a las de solidificacin en cada
compuesto, de gran inters en nuestro estudio, y los 100 C. Se
contrastan los valores de estas propiedades, con los que aparecen
en la literatura y se correlacionan las medidas experimentales.
Tambin se obtienen valores de la densidad aplicando la ecuacin de
Rackett y de la viscosidad dinmica utilizando la ecuacin de
Andrade, que se comparan con medidas experimentales. Se presentan,
adems, datos experimentales de la viscosidad dinmica del cido
oleico a baja temperatura (entre O y 24 C), por ser de inters para
el diseo de los equipos anteriormente mencionados. PALABRAS-CLAVE:
Acido esterico - Acido oleico - Acido palmtico - Densidad -
Viscosidad.
of dynamic viscosity using Andrade's equation, and then compared
with experimental measures. Experimental data of the dynamic
viscosity for oleic acid at low temperatures (between 0 and 24 C)
are also presented, because of their interest in the design of the
previously mentioned equipment. KEY-WORDS: Density - Oleic acid -
Palmitic acid - Stearic acid - Viscosity.
1. INTRODUCCIN En el proceso de desodorizacin de aceites
comestibles se obtiene un gas formado esencialmente por una mezcla
de diversos cidos grasos y un gas que puede ser vapor de agua o
nitrgeno, utilizado para el arrastre de los destilados. Para la
industria, es interesante recuperar los cidos grasos y otros
subproductos de la destilacin con la mayor pureza y la menor
degradacin posibles. Un procedimiento para la recuperacin, consiste
en condensar los cidos grasos en cambiadores de superficie de
carcasa y tubos. Para disear estos equipos, es necesario conocer
las propiedades fsicas densidad y viscosidad en los cidos grasos
mayoritarios en los destilados. Los cidos grasos mayoritarios para
los aceites y los destilados de aceites de oliva, girasol y soja
son: palmtico, esterico, oleico, y linolico. (Ghosh et al., 1996) y
(Ruiz, 1993). En el presente trabajo se realiza un estudio
experimental de acuerdo con los mtodos de anlisis de la ASTM de las
propiedades fsicas, densidad y viscosidad en los cidos grasos
palmtico, esterico y oleico; estos compuestos estn presentes en los
efluentes de la desodorizacin de aceites comestibles, con vistas a
la caracterizacin fsico qumica necesaria en el diseo de
condensadores y congeladores de superficie que se convierten en los
recuperadores de estos efluentes. Las medidas se realizan de 5 en 5
C entre temperaturas muy prximas a las de solidifica-
SUMMARY Study of the density and viscosity of some pure fatty
acids. An experimental study is carried out according to ASTM
analysis methods of two physical properties, density and viscosity,
of palmitic, stearic and oleic fatty acids; compounds which are
present in the deodorization effluents of edible oils, with a view
to their physics chemical characterisation needed for the design of
surface condensers and freezers that could be employed in the
recovery of these effluents. The measures are carried out every 5
C, from temperatures close to those of solidification in each
compound, of great interest in our study, to 100 C. The values of
these properties are contrasted with those that appear in the
literature, and the experimental measures are correlated. Values of
the density are also obtained applying Rackett's equation and
those
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cin de cada compuesto, de muy interesante en nuestro estudio, y
los 100 C. Se contrastan los valores de estas propiedades, con los
que ap'arecen en la literatura y se correlacionan las medidas
experimentales. Tambin se obtienen valores de la densidad aplicando
la ecuacin de Rackett y de la viscosidad dinmica utilizando la
ecuacin de Andrade, que se comparan con medidas experimentales. Se
presentan, adems, datos experimentales de la viscosidad dinmica del
cido oleico a baja temperatura (entre O y 24 C), por ser de inters
para el diseo de los equipos anteriormente mencionados.
Tabla I Tabla resumen de los parmetros caractersticos de los
cidos grasos, segn (Halvorsen et al., 1993)Parmetro Palmtico 526,74
14,08 0,2267 Esterico 545,85 12,25 0,2205 Oleico 546,26 12,76
0,2230
Te, COPc, (bar)
Zra
Estimacin de Viscosidades de Lquidos Estimacin de Densidades de
Lquidos. Para estimar las densidades de cidos grasos puede
aplicarse la ecuacin modificada de Rackett citada en (Reid et al.,
1987) y en (Perry et al., 1992). Esta ecuacin fue desarrollada para
evaluar volmenes molares de li'quidos saturados por Rackett, y ms
tarde fue modificada por Spencer y Danner. La ecuacin tiene la
forma siguiente: RTcVs[1+(1-T,)7]
Casi siempre se asume con una buena aproximacin, un
comportamiento lineal del logaritmo neperiano de la viscosidad con
el inverso de la temperatura absoluta. Una ecuacin que refleja este
comportamiento, es la llamada ecuacin de Vogel, la cual ofrece
buenos resultados para lquidos orgnicos. Esta ecuacin tiene la
siguiente forma: BIn ^L = y4 +
(2) T+C
(1)
donde:A, B, y C T parmetros obtenidos segn el tipo de sustancia.
temperatura, (K).
donde:Vs Zra Te Pe R Tr es el volumen molar; (cm^/mol). es una
constante de cada componente, (adimensional). es la temperatura
crtica, (K). es la presin crtica, (bar). es la constante universal
de los gases, (bar.cm'^/mol.K). es la temperatura reducida,
(T/Tc).
La ecuacin (1) ha sido empleada en (Noureddini et al., 1992, a),
para estimar la densidad de aceites vegetales y de cidos grasos en
funcin de la temperatura. En el mencionado trabajo se ofrecen
adems, datos correspondientes a medidas de densidades de cidos
grasos, realizadas cada 11,1 C y en algn caso cada 16,7 C, en los
intervalos de temperatura siguientes: para el cido palmtico de 71,1
a 110 C, para el cido esterico de 82,2 a 121,1 C y para el cido
oleico de 23,9 a 110 C. Estos valores, unidos a los valores de
densidad que se publican en (Markley, 1947), (Pryde, 1979), (Weast,
1988), (Riddick et al., 1986) y (Eckey, 1954), se toman como base
de comparacin en el presente trabajo, para analizar los resultados
experimentales que se obtendrn para cada cido graso, en diferentes
intervalos de temperatura. Para la aplicacin de la ecuacin de
Rackett se han utilizado los parmetros crticos que se citan en
(Halvorsen et al., 1993), y se resumen en la Tabla I.
En (Reid et al., 1987), (Riddick et al., 1986) y (Weast, 1988),
se han publicado valores de los parmetros A, B y C, aunque para la
mayora de las sustancias, el valor de la constante C se desprecia,
siendo entonces conocida como ecuacin de Andrade, ecuacin citada
por (Reid et al., 1987) y (Perry et al., 1992). Dicha expresin
tiene la forma: B \nii = A + (3)
Los parmetros A y B en el caso de los cidos grasos estudiados,
se citan en (Reid et al., 1987), y se muestran en la Tabla II.
Tabla II Parmetros de la ecuacin de Andrade para determinar la
viscosidad de lquidosNombre B Rango ("0) Tl.(cP) (T^C)) 7.8(70)
7.7(80) 29.4(25)
Ac. Palmtico Ac. Esterico Ac.Oleico
-6.103 -7.415 -5.907
2.785e + 03 3.338e + 03 2.760e + 03
70 a 100 70 a 110 20 a 200
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Para valores de viscosidad a temperaturas que se encuentren
fuera del rango que se da en la Tabla II, se utiliza la grfica de
aproximacin de LewisSquires, citada en (Reid et al., 1987), la cual
refleja el hecho emprico de que la viscosidad a una cierta
temperatura, puede obtenerse tomando como referencia la viscosidad
a la temperatura extremo del intervalo ms prxima. Esta grfica puede
ser expresada, en forma de ecuacin como se muestra en (4):T-Toc
cesidad de adaptar el sistema de medida, mediante la utilizacin
de ciertos accesorios que permitan que el capilar del picnmetro est
completamente sumergido y no en contacto con el ambiente. Se evita
as el enfriamiento del capilar y la solidificacin de la sustancia
al estar en contacto con el aire. La solidificacin del cido graso
en el capilar imposibilitara la expulsin del lquido, y como
consecuencia se tendra un volumen incorrecto de sustancia en el
picnmetro. La adaptacin del sistema de medida no es necesaria para
el cido oleico, cuya temperatura de solidificacin se encuentra
alrededor de los 15 C.
-0.261
-0.2661 conocida
(4) 233 Viscosidad Se trabaja con dos viscosmetros de tubo
capilar Ostwaid y un viscosmetro rotatorio. Los viscosmetros
capilares son del tipo CanonFenske para lquidos transparentes segn
las normas ASTM D 445 y ASTM D 2515; uno de 75 y otro de 200, en
funcin del tipo de cido graso y la gama de temperatura de trabajo,
obtenindose como medida la viscosidad cinemtica, expresada en
centistokes. En el procedimiento experimental, se realizan varias
medidas del tiempo que tarda el lquido en pasar de una rama a otra
del viscosmetro Ostwaid y se determina el valor promedio (T) de
estos tiempos a las temperaturas previstas. Conocindose el valor de
las constantes (c) de los dos viscosmetros Ostwaid utilizados, se
puede determinar la viscosidad cinemtica (v), por la expresin
siguiente:c. T
donde:T \i. temperatura, (K). ,^