Universidad de La Salle Universidad de La Salle Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería 2019 Predicción matemática de la conductividad térmica y la Predicción matemática de la conductividad térmica y la capacidad calorífica en aceites vegetales capacidad calorífica en aceites vegetales Juliana Andrea González Romero Universidad de La Salle, Bogotá Luis Carlos Sarmiento González Universidad de La Salle, Bogotá Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos Part of the Other Engineering Commons Citación recomendada Citación recomendada González Romero, J. A., & Sarmiento González, L. C. (2019). Predicción matemática de la conductividad térmica y la capacidad calorífica en aceites vegetales. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ ing_alimentos/272 This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería de Alimentos by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. For more information, please contact [email protected].
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería de Alimentos Facultad de Ingeniería
2019
Predicción matemática de la conductividad térmica y la Predicción matemática de la conductividad térmica y la
capacidad calorífica en aceites vegetales capacidad calorífica en aceites vegetales
Juliana Andrea González Romero Universidad de La Salle, Bogotá
Luis Carlos Sarmiento González Universidad de La Salle, Bogotá
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Part of the Other Engineering Commons
Citación recomendada Citación recomendada González Romero, J. A., & Sarmiento González, L. C. (2019). Predicción matemática de la conductividad térmica y la capacidad calorífica en aceites vegetales. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_alimentos/272
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13-Docosenoico Behénico 1 22 33,4 Aceite de canola 4,7,10,13,16,19-Docosahexaenoico Behénico
6 22 - Algunos aceites de pescado
*Todos los dobles enlaces están en la configuración cis excepto en los ácidos elaídico y vaccénico que son trans.
Fuente: Ziller, 1994.
Cada aceite se compone de diferentes tipos de ácidos grasos que corresponden al ADN para
cada aceite, esto permite que puedan ser clasificados y diferenciados de acuerdo a su composición.
Esta composición se conoce como el perfil de ácidos grasos, diferente para cada tipo de aceite que
varía de acuerdo al tipo de semilla del cuál es extraído y las condiciones en las cuales fue
cosechada. La mayor parte de los ácidos grasos son esterificados con el glicerol para formar
10
glicéridos, sin embargo, hay aceites que contienen ácidos grasos libres que corresponden a
componentes secundarios importantes de los aceites vegetales y se deben eliminar para que el
aceite sea aceptable para fines comestibles (Cantor, 2009). A continuación, en las tablas 4 y 5 se
presentan diferentes tipos de grasas y aceites comestibles con su respectivo perfil de ácidos grasos.
Tabla 4. Composición de ácidos grasos para aceites y grasas comestibles.
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4.0 6.0 8.0 10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
18.1
18.2
18.3
Algodón 21 2 28 44
Cacao 25 35 32 3
Cacahuate 11 3 52 30
Canola 6 2 57 20 9
Cártamo 6 2 12 76
Coco 6 4 47 19 8 3 6 2
Girasol 7 5 22 61
Maíz 6 2 35 52
Mnteca de cerdo 26 14 44 9
Mantequilla 4 2 1 3 3 14 37 12 13 2
Palma 3 52 5 18 12 2
Palmiste 48 16 8 3 16 Oliva 12 3 75 7
Soya 10 2 19 62 3
*No suma el 100%
Fuente: Badui, 2006. Tabla 5. Composición media en ácidos grasos de las principales grasas y aceites.
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20.1
16.1
18.1
20.1
18.2
18.3
Aceite de soja 11 4 24 54 7
Aceite de maíz 11 2 28 58 1
Aceite de algodón 22 3 1 19 54 1
Aceite de palma 1 45 4 40 10
Aceite de cacahuete2 1 11 2 1 48 2 32
Aceite de oliva 13 3 1 1 71 10 1
11
Aceite de canola (aceite de colza bajo en ácido erúcico)
4 2 62 22 10
Aceite de cártamo 7 2 13 78
Aceite de cártamo rico en oleico 5 2 80 12
Aceite de girasol 7 5 19 68 1
Aceite de girasol rico en oleico 4 4 81 9
Aceite de coco 1 8 6 47 18 9 3 6 2
Aceite de semilla de palma 3 4 48 16 8 3 15 2
Manteca de cacao 26 34 1 34 3
Mantequilla3 4 2 1 3 3 11 27 12 2 29 2 1
Manteca de cerdo 2 26 14 3 44 1 10 1
Sebo vacuno4 3 24 19 4 43 3
Aceite de Menhaden5 9 19 4 13 16 2 2 1 1Los datos de composición fueron obtenidos por cromatografía de gases y cedidos por empresas filiales del instituto de las grasas de Shortering y Aceites Comestibles Inc. Los ácidos grasos (designado por su número de átmos de carbono: número de dobles enlaces) presentes en cantidades trazas fueron excluidos. Los ácidos grasos componenetes no suman el 100% debido al redondeo. 2El aceite de cacahuete contiene un 4-5% de C22:0 y C24:0 3La manteqilla contiene un 3% de C15:0 y C17:0 4El sebo de vacuno contiene un 2% de C15:0 y C:17 y un 2% de C14:1 y C17:1 5Información procedente de Bimbo, A. P., JAOCS,64:706, 1987. El aceite de menhaden contiene un13% de C20:5 (EPA) y un 8% de C22:6 (DHA). Y C22:1, C18:4, C20:4 y C22:5 comrpenden un 6%.
Fuente: Ziller, 1994.
3.1.4 Composición de los aceites
Además de los triglicéridos, que son el mayor componente en los aceites, se encuentran
constituyentes minoritarios como los monoglicéridos, diglicéridos, ácidos grasos libres, fosfátidos,
esteroles, vitaminas liposolubles y colorantes naturales.
Los monoglicéridos y diglicéridos son importantes agentes emulgentes utilizados en la
industria por esta propiedad, ya que terminan reaccionando el glicerol con triglicéridos o
esterificando al glicerol con ácidos grasos. Están presentes en pequeñas cantidades en grasas
animales como aceites vegetales. Los ácidos grasos libres afectan las características finales de un
producto (ej: refinamiento de aceites). Están directamente relacionados con la vida útil del aceite,
al estar libres, la oxidación y polimerización de los aceites se realiza con mayor facilidad (Ziller,
1994).
12
Los fosfátidos son polialcoholes como la lecitina y la cefalina. La lecitina aumenta el
colesterol HDL (lipoproteínas de alta densidad) y proporciona beneficios como emulsionante el
cual descompone las grasas, impidiendo que la grasa forme depósitos, descomponiéndose en
partículas para que puedan ser metabolizadas de forma más fácil por el cuerpo humano.
Los esteroles son sustancias de cadena hidrocarbonada y un grupo alcohol, se encuentran
tanto en el reino vegetal como en el animal. El colesterol es el más abundante de los esteroles del
tejido animal; presente como integrante de las membranas celulares y es de vital importancia para
el hombre en la síntesis de un gran número de hormonas, así como de la vitamina D y de las sales
biliares (Badui, 2006). El colesterol se clasifica en: lipoproteínas de alta densidad (HDL por sus
siglas en inglés) y lipoproteínas de baja densidad (LDL por sus siglas en inglés); ambos
importantes para el desarrollo de diferentes funciones en el organismo en cantidades
recomendadas. El consumo de HDL reduce el colesterol y grasas que se encuentren en la sangre y
los transporta al hígado evitando que la grasa se acumule en las paredes de las venas y arterias.
Por el contrario, el LDL cumple la función de transportar colesterol a los tejidos del organismo,
pero si se encuentran en exceso puede acumularse en las paredes de venas y arterias y producir
enfermedades cardiovasculares. Al contener mucha más grasa que proteínas lo hace más
perjudicial para la salud (American Heart Association, 2017).
Los colorantes naturales como los carotenoides y clorofilas son sustancias presentes en los
aceites. Su color varía desde amarillo hasta rojo intenso. En la industria de aceites estos colores se
reducen para generar un color, aroma y estabilidad aceptable para el consumidor (Ziller, 1994).
Las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) contribuyen en diferentes funciones en el cuerpo
y sirven como antioxidantes, tales como los tocoferoles (vitamina E) que trabajan retardando el
13
enranciamiento de los alimentos y mejorando la estabilidad frente a la oxidación en el producto
final. Estos tocoferoles se encuentran mayoritariamente en grasas de origen vegetal. Las vitaminas
A y D no se encuentran en los aceites y grasas, estas comúnmente son añadidas para aumentar el
valor nutricional de algunos alimentos.
Los aceites se componen por diferentes ácidos grasos que los hacen únicos, estos son
cuantificados a partir de un perfil de ácidos grasos. Este consiste en una expresión de porcentajes
de los ácidos grasos de forma individual que contiene cada aceite en particular, con respecto al
total de ácidos grasos que son extraídos (Gil, 2010). El perfil de ácidos grasos desarrollado para
cada aceite en particular varía conforme al tipo de semilla de la cual es extraído el aceite o las
condiciones de cosecha de la misma. Estos factores afectan directamente el porcentaje de ácidos
grasos presente en cada aceite. La determinación del perfil de ácidos grasos se realiza utilizando
una técnica estandarizada mediante un análisis cromatográfico de gases.
3.1.5 Propiedades de los aceites
3.1.5.1 Propiedades térmicas
3.1.5.1.1 Conductividad térmica (k)
Se define como la capacidad para conducir calor que tiene un material, en el caso de los
alimentos, esta propiedad depende primordialmente de la composición de los mismos, sin
embargo, también presentan incidencia factores como tamaño, forma, homogeneidad, etc (Alzate,
2003).
14
3.1.5.1.2 Capacidad calorífica (Cp)
Representa la capacidad que tienen las sustancias para poder absorber calor, también puede
expresarse como el cociente que existe entre la energía que es recibida o cedida por un sistema y
la variación de la temperatura del mismo (Velasco, Martinez y Gomez, 2010).
Uno de los métodos más antiguos empleados para la estimación de Cp es la regla de Kopp,
en la cual se establece que, en una temperatura ambiente, la capacidad calorífica aproximada de
un compuesto es igual a la suma de las capacidades caloríficas de cada uno de los atomos que
constituyen los diferentes compuestos, es importante tener en cuenta que esta estimación hace una
distinción entre el estado del compuesto y sus componentes, de modo que se tienen unos valores
para componentes en estado líquido y otros valores para componentes en estado líquido (Olivares,
2000).
3.1.5.1.3 Difusividad térmica (α)
Representa una medida de velocidad de la energía que se mueve en el sistema, además se
relaciona con la capacidad calorífica que hay por cada unidad de volumen del sistema (Jimenez,
2013).
3.1.5.1.4 Calor de combustión (Qc)
Se define como la cantidad de calor que se emite cuando una unidad del compuesto se
oxida completamente dando paso a un producto final estable (Casal y Perez, 1999).
15
3.1.5.2 Propiedades fisicoquímicas
3.1.5.2.1 Punto de fusión (ΔTm)
El punto de fusión es definido como la temperatura a la cual un material en estado sólido
cambia a estado líquido. Esta propiedad es una característica de las sustancias puras, es debido a
esto que a partir de esta propiedad es posible identificar la naturaleza del material estudiado
(Bernal, 2013).
3.1.5.2.2 Punto de ebullición (ΔTb)
Se define como la máxima temperatura en la que una sustancia se presenta en su fase líquida
con una presión determinada, esto se relaciona directamente con un cambio de estado a gas de la
sustancia (Picado y Álvarez, 2008).
3.1.5.2.3 Punto de congelación (ΔTf)
Consiste en la temperatura en la cual el líquido de la sustancia o componente, se congela
(Guayasamin, 2010).
3.1.5.2.4 Constante dieléctrica (εT)
Se puede definir la constante dieléctrica como la relación de cómo un campo eléctrico
afecta y es afectado por un medio que presenta una sustancia con respecto al vacío (Veraguas,
2006).
16
3.1.5.2.5 Índice de refracción (n)
Es posible definirlo como el cociente que existe entre la velocidad de la luz en el vacío y
la velocidad de la luz que se presenta en la sustancia evaluada (Cromer y Fernandez, 1998).
Por otro lado, en el caso de las grasas, este índice depende de otros factores como la
temperatura y la composición, además que, este índice al ser medido a determinadas temperaturas,
permite identificar si un aceite se desvía de ciertos estándares, tales como contenido de ácidos
grasos o incluso su índice de peróxidos (Boatella, 2004).
3.1.5.2.6 Índice de saponificación
Una forma de definir este índice, es como la cantidad en miligramos de hidróxido de
potasio (KOH) requeridos para saponificar un gramo de grasa (Bailey, 2001). Por otro lado, la
medición de este índice, permite la identificación de los aceites, dado que otorga una idea de la
longitud media de las cadenas de ácidos grasos presentes en dicho aceite (Boatella, 2004).
3.1.6 Producción de aceites a nivel mundial
La producción de aceites a nivel mundial, se deriva de una fuente de materia vegetal
proveniente de la familia de oleaginosas que agrupa los siguientes trece cultivos: ajonjolí, algodón,
coco, colza, girasol, linaza, maíz, maní, oliva, palma de aceite, palmiste, ricino y soja. Dentro de
los principales productores y exportadores de aceites de mayor consumo están: Estados Unidos
(soja, algodón y girasol), China (soja y algodón), Argentina (soja y girasol), Brasil (soja), India
(soja y algodón), Malasia (palma de aceite), e Indonesia (palma de aceite). En la Figura 2, se
observan las principales semillas que son cultivadas en el mundo y su producción mundial
17
expresada en aceites. El aceite de palma ocupa el 38,7 % de la producción mundial debido a su
alto rendimiento por hectárea.
Figura 3. Principales semillas oleaginosas cultivadas y producción mundial de aceites. Fuente:
European Palm Oil Alliance, 2016.
En la Figura 3, se observa la producción de aceites vegetales en el mundo, siendo el aceite
de palma y el aceite de soja los de mayor preponderancia en el mercado global. Es importante
mencionar que estos dos aceites son muy demandados para la producción de aceites vegetales
comerciales y en la industria de los combustibles para la producción de biodiesel.
Figura 4. Principales fuentes de aceites vegetales en el mundo. Fuente: European Palm Oil Alliance, 2016.
18
En el contexto mundial, la producción de aceite de palma lidera la economía de aceites en
el mundo, debido a que es un cultivo muy eficiente en términos de aprovechamiento de terreno.
Este aceite, cuenta con el rendimiento más alto en comparación con otros cultivos tal como se
observa en la Figura 4. Según Dangond (2014) “los aceites de palma y de palmiste se consolidaron
como los aceites vegetales más demandados en el mundo, con un cambio en la participación en el
mercado de 39% a 61% del total de los 72 millones de toneladas transadas en 2013”. En este sector,
la palma de aceite tiene igualmente un rol importante por las características favorables a nivel
ambiental y energético del biodiesel de palma. Además, el aceite de palma llegó al 74% del
consumo total de aceite vegetal en el 2012 (4,8 millones de toneladas).
Conforme a esto se debe tener en cuenta que una de las tendencias que afecta el consumo
del aceite vegetal es la cantidad que se utiliza en los alimentos, especialmente en Europa
Occidental.
Figura 5. Producción de diferentes aceites por hectárea. Fuente: European Palm Oil Alliance, 2016.
Estudios realizados por la FAO en el año 2012 presentados en la Tabla 6, muestran que
Europa y América del Norte son las regiones en las cuales se presenta más consumo de grasas por
19
persona en el año. Estos valores están dados principalmente porque son partes en las cuales se
presentan índices altos de producción y consumo de grasas en los alimentos.
Tabla 6. Consumo de grasas por persona en diferentes regiones a nivel mundial.
Región Grasas totales g/persona/día
Vegetales % grasas totales
Mundo 68,3 36 África 43,1 48
Lejano oriente 44,6 35 Cercano oriente 72,3 49 América Latina 75,4 43
URSS 106,8 25 Oceania 137,8 20 Europa 142,8 30
América del Norte 151 39 Fuente: Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y la Fundación Iberoamericana de Nutrición (FINUT), 2012. 3.1.7 Producción de aceites en Colombia
En Colombia la producción de aceite de palma esta subdividida en cuatro zonas: norte,
centro, oriental y sur-occidental. Tal y como se observa en la Figura 5 la zona que representa mayor
participación es la zona oriental en producción anual (600.000-670.000 toneladas/año), pero la
zona norte contribuye con 67 municipios dedicados a la producción de aceite de palma, siendo esta
la zona de mayor proporción en la participación nacional.
20
Figura 6. Distribución de cultivos de palma en diferentes zonas del país. Fuente: Sistema de Información Estadístico del Sector Palmero (SISPA), 2011.
La producción y extracción en el año 2013 en comparación al año 2017, se ha mostrado
favorable para el sector de los aceites (Figura 6). Siendo el 2017 el año con mayor producción de
aceite de palma, en la Figura 7 se observa la producción mensual, donde la zona oriental aporta el
42,7% de producción con un máximo en el mes de marzo con 154.337 toneladas. La zona sur-
occidental del país es la región con una menor contribución, aportando un máximo de 47.696
toneladas en el mes de mayo.
El rendimiento de aceite de palma en el país ha tenido un crecimiento importante, siendo
la zona oriental y zona norte las mayores contribuyentes en el entorno nacional. De igual forma la
tasa de extracción de aceite de palma en el país para el año 2017 se observa en la Figura 6.
21
Figura 7. Rendimiento por hectárea de aceite de palma. Fuente: Sistema de Información Estadístico del Sector Palmero (SISPA), 2015
En la figura 7 se presenta gráficamente la evolución histórica de la siembra de palma en
Colombia entre con respecto a las miles de hectáreas sembradas entre los años 2015 a 2018 lo
que indica un aumento significativo que tiene incidencia directa en el sector de aceites lo cual lo
posiciona en el mercado nacional.
Figura 8. Evolución histórica de siembra de palma en Colombia. Fuente: Sistema de Información Estadístico del Sector Palmero (SISPA), 2015.
La producción de aceite de palma para exportación va dirigido a países de Latinoamérica,
el Caribe, Mercosur y Europa. Entre 2016 - 2017 el grupo de Mercosur, México, Centro América,
El Caribe y Europa tuvo una participación de exportación del 42,87%, correspondiente al grupo
22
mayoritario de ventas en aceite de palma en el exterior y en Colombia la participación interna
nacional es del 50,24%.
Figura 9. Producción anual de aceite de palma en Colombia. Fuente: Sistema de Información Estadístico del Sector Palmero (SISPA), 2018.
La Figura 9 muestra la producción mensual de aceite de palma que presentó una
disminución en el año 2016 con respecto al año anterior. Estudios realizados por FEDEPALMA
(2017), presentaron que en 2016 la produccion de aceite de palma crudo fue de 1’143.446
toneladas, mostrando una caída del 10,2% con respecto a las 1’273.842 toneladas obtenidas en
2015.
23
Figura 10. Producción mensual de aceite de palma crudo en Colombia. Fuente: FEDEPALMA, 2017.
El sector de aceites en la industria colombiana es importante debido a los vínculos
productivos en el sector. Un primer vínculo es la industria procesadora de alimentos para animales
a través de las tortas y cascarillas obtenidas de las semillas y frutos oleaginosos en el proceso
industrial de extracción del aceite. El otro es el empleo de aceites, en donde se utilizan los ácidos
grasos o residuos obtenidos de los diversos aceites durante el proceso de su extracción como
insumo en la industria jabonera y de artículos de tocador. Finalmente, la cadena tiene usos en
sectores como la panadería, galletería, encurtidos, confitería y chocolatería, y farmacéutica, entre
otras (Departamento Nacional de Planeación, 2004).
Según afirma Dangond (2014), con relación a los usos y mercados, el 44% de la
producción, se vendió al mercado local del biodiesel, el 40% al mercado tradicional de
comestibles, concentrados y otros, y el 16% se destinó a los mercados internacionales. Las
exportaciones de aceite de palma en Colombia llegaron a 414.400 toneladas en 2016, con una
24
disminución del 5% (23.700 toneladas menos) con respecto a 2015. Estas exportaciones en el
mercado internacional corresponden a un 81% para crudo de palma y 19% para aceite de palma
refinado para productos derivados (FEDEPALMA, 2017). La Figura 10 presenta la distribución
de las exportaciones por país de destino, siendo la Unión Europea (Holanda, España y Alemania)
el destino principal con el 60% de las exportaciones.
Figura 11. Exportación de aceite de palma de Colombia a nivel mundial. Fuente: Sistema de Información Estadístico del Sector Palmero (SISPA), 2015.
3.1.8 Principales aceites refinados de semillas oleaginosas y de origen animal
3.1.8.1 Aceites refinados de semillas oleaginosas
Las principales semillas oleaginosas que son empleadas en la refinación de aceites, son las siguientes:
Soya
Colza
Girasol
Cacahuate
Algodón
Maíz
25
Semilla de uva
Cártamo
Nuez
Oliva (extra virgen, virgen, lampante, refinado)
3.1.8.2 Aceites de origen animal
En cuanto a los aceites de origen animal, el que más se emplea, es el aceite de hígado de pescado, de las especies mencionadas a continuación:
Atún
Bacalao
Abadejo
3.1.9 Principales grasas y aceites de uso comercial
3.1.9.1 Gasas y aceites de origen vegetal
Entre las principales grasas y aceites usadas a nivel industrial, están las siguientes:
Manteca de coco
Grasa de palmiste
Manteca de palma
Grasas anhidras
Margarina
3.1.9.2 Grasas de origen animal
Las principales grasas de origen animal empleadas a nivel comercial son:
Manteca de cerdo
Grasa de cerdo fundida
26
3.1.10 Usos de las grasas y aceites en la industria alimentaria
En el mercado actual existe una gran variedad de productos que son fabricados a partir de
las grasas y aceites como ingredientes principales. Muchos de estos productos se venden al por
mayor a fabricantes de alimentos, restaurantes, panaderías y empresas de restauración.
Aceites para ensaladas: elaborados a partir de aceites vegetales o mezclas de estos
normalmente, refinados, blanqueados, desodorizados y a veces ligeramente hidrogenados. Los
principales son los aceites de soja, oliva, girasol, maíz y de forma minoritaria están aceites de
algodón cacahuate, canola. Estos aceites se agregan directamente a las ensaladas para darle brillo
a la preparación, aumentar la palatabilidad y principalmente para garantizar el consumo de ácidos
grasos esenciales.
Grasas de repostería: se emplean en la preparación de muchos alimentos ya que aportan
suavidad o terneza a los productos horneados. Entre los principales aceites vegetales empleados
en la respostería, se encuentran los aceites de soja, algodón, maíz, girasol y palma. Este tipo de
aceites mayoritariamente son hidrogenados para ser utilizados como fritura y soportar
temperaturas elevadas para cocinar los alimentos.
Mantecas duras: son grasas de textura sólida a temperatura ambiente que se funden
rápidamente a 37 °C como la manteca de cacao que presenta estas características de forma natural.
La gran mayoría de grasas y aceites necesitan sufrir procesos de modificación (mezclado de
27
aceites, interesterificación, cristalización fraccionada e hidrogenación) para alcanzar estas
propiedades.
Margarinas: son alimentos grasos elaborados mezclando grasas y/o aceites con agua o
productos lácteos, proteínas, saborizantes y vitaminas. Esta debe contener 80% de grasa, moldeada
y envasada en cubos. La grasa de margarina puede ser de un único tipo de grasa hidrogenada o de
dos o más grasas hidrogenadas permitiendo flexibilidad al fabricante. Estas contienen entre
14 – 48% de ácidos grasos poliinsaturados.
Mantequilla: es de origen animal que engloba una fase acuosa consistente en agua,
caseínas, minerales y otros sólidos solubles. Importante fuente de vitamina A y vitamina D.
Salsas:
1. Mayonesas y salsas para ensaladas: son emulsiones semisólidas con al menos 65% de
aceite vegetal.
2. Salsas líquidas: pueden estar formadas de dos fases: aceite-vinagre o en forma de emulsión
como la salsa francesa. Esta última corresponde a salsas comúnmente relacionadas con el
ámbito gastronómico.
28
4. ANTECEDENTES
Actualmente no ha sido desarrollado un estudio que relaciones el perfil de ácidos grasos de
los aceites vegetales con su conductividad térmica y su capacidad calorífica. Sin embargo, es
conocido que la regla de Kopp permite el cálculo de la capacidad calorífica de líquidos a partir de
la relación del Cp característico de los elementos que los componen (Sección 4.1.5.1.2).
Recientemente, Noriega et al. (2016), mostraron como el perfil de ácidos grasos puede ser usado
para predecir el equilibrio liquido-liquido de sistemas compuestos por aceites, esteres metílicos,
alcohol y glicerol. Esteban, Riba, Baquero, Rius, y Puig (2012) predijeron la densidad y la
viscosidad de varios aceites vegetales dentro de una amplia variedad de temperaturas.
Adicionalmente presentaron una relación empírica entre la dependencia de la viscosidad y la
densidad de aceites usando el perfil de ácidos grasos. Costa et al. (2016), predijeron importantes
propiedades del biodiesel a partir del perfil de ácidos grasos. Estos estudios permiten observar el
potencial del perfil de ácidos grasos para predicción de propiedades en grasas y aceites.
Con el fin de predecir las diferentes propiedades térmicas de grasas y aceites se han
encontrado estudios que relacionan diferentes tipos de aceites con la predicción del Cp y k, como
es el caso del estudio realizado por Wang y Briggs (2002), los cuales establecen una correlación
entre el perfil de ácidos grasos de diferentes tipos de aceite de soya y su Cp a determinadas
temperaturas, estableciendo unas constantes denominadas a, b, c y d, según sea el caso para una
correlación polinomial de grado 3.
(1)
En su estudio determinaron que el Cp varió con respecto a la composición de ácidos grasos,
la longitud de la cadena de carbonos y el número de saturaciones presentes en la molécula, de
29
modo que el Cp aumentó en función de los parámetros anteriormente mencionados. Debido a que
la conductividad térmica de los aceites vegetales depende principalmente de la temperatura, en el
estudio desarrollado por Hoffmann, et al. (2016), se realiza una correlación y se adoptó la ecuación
polinomial (Ec. 2) de segundo grado para explicar la correlación del k experimental con la
temperatura basados en su perfil de ácidos grasos en aceites de soya, palma, girasol, algodón,
jatropha y colza.
(2)
Para todos los aceites vegetales investigados, k disminuye cuando aumenta la temperatura.
Los aceites con una proporción significativa de ácidos grasos insaturados tienen una conductividad
térmica más alta, además, se determinó que para aceites vegetales que contienen aproximadamente
la misma cantidad de ácidos grasos monoinsaturados, como aceite de palma y algodón, los valores
absolutos de las conductividades térmicas y sus dependencias de temperatura son similares. Las
conductividades térmicas de los aceites vegetales refinados comerciales son menos propensas a
reducirse con el aumento de la temperatura.
Kasprzycka y Odzeniak (1991), proponen una correlación polinomial de orden tres, similar
a la propuesta por Wang y Briggs (2002) para determinar el Cp de los aceites de oliva, girasol,
soya, colza, lino, casto y manteca de cerdo con respecto a la temperatura y unas constantes que
son arrojadas con respecto al perfil de ácidos grasos que dichos aceites presentan.
Kowalski (1988), realizó una correlación entre la temperatura y unos coeficientes
constantes que fueron determinados mediante el método de mínimos cuadrados de los valores
de soya 423,15 0,2223141 -0,000236 1,303E-07 11,702 1,513 0,1459 0,152 4,04 Costa et al., 2016
89
Tabla 4. Constantes universales de capacidad calorífica (S) propuesta inicial.
Constante Valor
S1 0,0019368
S2 0,6978785
S3 0,0003307
S4 -0,001391
S5 1,026E-06
S6 -3,45E-06
S7 -2,19E-09
S8 1,073E-08
Tabla 5. Constantes universales de capacidad calorífica (S) primera propuesta.
Constante Valor
S1 0,1112149
S2 -0,068095
S3 -1,207934
S4 0,0004441
S5 0,0008422
S6 0,0033705
S7 -1,76E-06
S8 1,425E-06
S9 5,462E-06
S10 -9,84E-10
S11 -9,14E-09
S12 3,206E-08
90
Tabla 6. Constantes universales de capacidad calorífica (S) segunda propuesta.
Constante Valor
S1 9,35E-05
S2 0,700162
S3 0,00363
S4 0,412407
S5 -1,309802
S6 0,000162
S7 -0,004504
S8 0,0077
S9 5,18E-07
S10 -5,98E-06
S11 2,5E-06
S12 -4,33E-09
S13 1,69E-08
S14 2,63E-08
91
Tabla 7. Constantes universales de capacidad calorífica (S) para el modelo final.
Constante Valor
S1 1,135E-01
S2 -2,6095
S3 5,335E-04
S4 3,797E-01
S5 -4,832E-01
S6 -3,772E-01
S7 1,233E-02
S8 2,162E-05
S9 7,416E-04
S10 8,168E-03
S11 9,940E-07
S12 -1,013E-05
S13 -5,734E-08
S14 -9,968E-06
S15 -2,449E-05
S16 -3,855E-09
S17 -2,896E-08
S18 5,521E-11
S19 2,197E-08
S20 7,879E-08
92
Tabla 8. Constantes universales de conductividad térmica (Qi) para el modelo final.
Constante Valor
Q1 0,0036022
Q2 0,1190435
Q3 5,387E-05
Q4 -0,000572
Q5 -9,27E-08
Q6 8,03E-07
Tabla 9. Constantes universales de conductividad térmica (Qi) primera modificación.
Constante Valor
Q1 0,000375021
Q2 0,003249286
Q3 0,159929107
Q4 3,25416E-06
Q5 2,41026E-05
Q6 2,56962E-05
Q7 -1,28955E-08
Q8 -9,26504E-08
Q9 -8,53567E-08
93
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