Desafíos en la Cristalización de Palma Alto Oleico en Margarinas y Shortening

Andrés Rumayor / Emma SandovalMiembros comité LA AOCS

Agenda

Antecedentes Palma Alto Oleico en la región

Ventajas y Desafíos

Caracterización y Composición Fisicoquímica

Uso de Agentes Cristalizadores

Cristalización y Procesamiento

Conclusiones

Preguntas

Antecedentes

Continúa el crecimiento (15-20%) de cultivos alto oleico en la

región, principalmente Colombia y Ecuador.

Documento de recomendaciones basado en experiencias y

estudios técnicos.

Prácticas y recomendaciones generales.

No son soluciones únicas e integrales (multifactorial).

Importante tener apertura total para trabajar.

Características de Palma Alto Oleico

E. guineensis Palma Alto OleicoE. oleífera

Tolerancia al PC

Buenas características y alto contenido de aceite Alto Oleico

Niveles adecuados de fruta y de extracción de aceite.

Rico en antioxidantes

Tolerancia al PC (Pudrición del Cogollo)

Aceite con alto contenido de A. Oleico

Baja productividad

Crecimiento lento

Buena productividad

Baja tolerancia enfermedades

Palmas altas

Contenido de grasas saturadas min. 40%

Datos sobre Cultivo de Palma LATAM (2019)

Fuente: FEDEPALMA.

Encuesta

1. ¿De qué país nos visitas?

2. ¿En qué área o departamento

laboras?

3. ¿En qué rango de experiencia

laboral te encuentras?

http://bit.ly/AOCS-LATAM

Ventajas y Desafíos de la Palma Alto Oleico

Fuente: FEDEPALMA.

Ventajas Palma Alto Oleico

Naturalmente baja en saturados.

Alto rendimiento para envasado de aceite.

Fuente de vitamina A, vitamina E y betacarotenos.

Mayor tolerancia a plagas y enfermedades.

Desafíos: Industria de Margarinas y Shortenings

Bajo contenido saturados Menor material estructurante.

Alto contenido aceite líquido Ocluir todo aceite disponible.

Variación propiedades cristalización Cristalización fraccionada

Desafíos: Industria de Margarinas y Shortenings

Emulsión

PRM

Tubo de reposo

P/C

P/C

Desafíos: Cristalización y Procesamiento

Variación en perfiles de cristalización, temperatura de producto.

Variación en la presión del sistema, deficiente cristalización.

Capacidad del sistema reducida, disminución del flujo por hora.

Necesidad de un sistema de enfriamiento eficiente.

Necesidad de ajuste en pin rotor, producto sobre - trabajado o refundido.

Requiere mayor tiempo de temperado antes de ser liberado.

Desafíos: Defectos en producto terminado

Productos muy suaves, falta de estructura.

Liberación de Aceite (Oiling-Out) en superficies y empaques.

Inconsistencia entre lotes de producción.

Requiere condiciones estrictas de transporte y almacenamiento.

Caracterización y Composición Fisicoquímica

Perfil de Ácidos Grasos

Ácidos Grasos E. guineensis E. oleífera Alto OleicoC14:0 Mirístico 0.5 – 2.0C16:0 Palmítico 39.5 – 47.5 17.0 – 30.0 27.0 – 41.0 C18:0 Esteárico 3.5 – 6.0 0.2 – 2.0 1.0 – 6.0C18:1 Oleico 36.0 – 44.0 54.0 – 69.0 43.0 – 59.0

C18:2 Linoleico 9.0 – 12.0 5.0 – 22.0 8.0 – 15.0C18:3 Linolenico <0.5Total Ac. Grasos Saturados 45.0 – 55.0 20.0 – 35.0 28.0 – 47.0Total Ac. Grasos Monoinsaturados

38.0 – 45.0 54.0 – 70.0 45.0 – 62.0

Total Ac. Grasos Poliinsaturados 9.0 – 12.0 5.0 – 22.0 10.0 – 17.0

Fuente: Fond Français A & S. (2012).

Contenido de Sólidos Grasos

TEMPERATURA (°C)

Palma E. guineensis

Palma Alto Oleico

10 53.7 12.1

20 27.0 4.4

30 8.6 2.135 6.1 1.440 3.3 1.0PF 37.0 27.0

0

10

20

30

40

50

60

10 20 30 35 40E. Guineensis Palma Alto Oleico

0

10

20

30

40

50

60

10 20 30 35 40E. Guineensis Palma Alto Oleico

Palma E. guineensis Vs Palma Alto Oleico

Contenido de Sólidos Grasos

50% Saturados 35% SaturadosE. guineensis Palma Alto Oleico

Fracción saturada (sólida) Fracción insaturada (líquida)

Fuente: Fond Français A & S. (2012).

Contenido de Sólidos Grasos

TEMPERATURA (°C)

Oleína Palma Alto Oleico

Estearina Palma Alto Oleico

10 5.2 50.8

20 0.0 29.4

30 0.0 20.835 0.0 14.340 0.0 6.7PF 0.0 40.5

05

10152025303540455055

10 20 30 35 40Oleína OxG Estearina OxG

Fracciones de Palma Alto Oleico

05

10152025303540455055

10 20 30 35 40Oleína OxG Estearina OxG

Uso de Cristalizadores

Fuente: N. C. Acevedo; A.G. Marangoni. (2010). Crystal Growth & Design.

¿Qué es un agente Cristalizador?

Grasa funcional especializada

Promotor de cristalización

Inductor de cristalización controlada

Reforzador de redes cristalinas

Oclusor de aceite líquido

¿Por qué utilizar agentes cristalizadores?

Efecto positivo en cristalización de grasa durante procesamiento.

Mitiga, retarda o reduce el aceite libre durante almacenamiento, transporte y manejo.

Previene la recristalización (Post-endurecimiento) en vida de anaquel.

Sin Cristalizador

Con Cristalizador

Fuente: Dibildox E. (2015). UASLP –Palsgaard.

Efecto de agentes cristalizadores

Palma Guineensis(Sin)

Palma Guineensis(0.25%)

Palma Guineensis(1.5%)

Fuente: GY Kim; A.G. Marangoni. (2017).

Propiedades de los Ácidos Grasos y Triacilglicéridos Nombre trivial Punto de

fusiónNombre trivial Punto de

fusiónC12:0 Ácido láurico 44.2°C Trilaurina 46°C

C14:0 Ácido mirístico 54.4°C Trimistirina 55°C

C16:0 Ácido palmítico 62.9°C Tripalmitina 65°C

C18:0 Ácido esteárico 69.6°C Triestearina 72°C

C22:0 Ácido behénico 80°C Tribehénico 82°C

C18:1 n-9 cis Ácido oleico 16.3°C Cristalizador 11 [Inductor] 61°C

C18,1 trans Ácido elaídico 43.7°C Cristalizador 12 [Estructurante] 57°C

C18:2 n-6 cis Ácido linoleico - 6.5°C Cristalizador 18 [No Hidrogenado] 59°C

C18:3 n-3 cis Ácido linolénico -12.8°C Cristalizador 60 [Alto Behénico] 77°C

Cristalización y Procesamiento

Proceso de Cristalización de Grasas

Fuente: Satō, Kiyotaka. (2018). Crystallization of lipids.

Cristales de Grasa - Morfología

TEMPERATURA

FUND I DO

α > β’> mezcla > β

α, tamaño de cristal: cerca de 5µm (Sólido ceroso muy inestable)

β’, tamaño de cristal: cerca de 1 µm(Agujas – racimos)

β, tamaño de cristal: 25-50 µm más de 100 µm(Láminas)

Tendencia de Cristalización de Grasas

Tipo β' Tipo β• Aceite de Algodón• Grasa de Leche• Manteca de Cerdo

Modificada• Aceite de Palma• Aceite Colza• Sebo de Res

• Aceite de Canola• Aceite de Maíz• Manteca de Cerdo• Aceite de Oliva• Aceite de Coco• Aceite de Palmiste• Estearina de Palma• Aceite de Soya• Aceite Girasol

Estearina E. guineensis

Estearina Palma Alto Oleico

Aceite de Palmiste

Palma E. guineensis

Fuente: Lucie Augé; Katrine E. Nielsen. (2017). Palsgaard Nexus

Formulación Bases Grasas Margarina Industrial

MATERIA GRASA REFERENCIAM1

ALTO OLEICOM2

ALTO OLEICO & CRISTALIZADOR

M3Aceite de palma E. guineensis 60

Estearina E. guineensis 25 17 17

Aceite de Palmiste 15 15 15Estearina Alto Oleico 68 65.5

Cristalizador 11[Inductor] 2.5

Estratificación de grasas

Efecto cristalizador M1: Referencia

M2: Alto OleicoM3: Alto Oleico & Cristalizador

Fuente: Dibildox E. (2017). Laboratorio de Biopolímeros Alimentarios, UASLP.

Velocidad de Cristalización

Cristalografía en Grasas

Muestra Vel. Enf. (°C/min)

Temperatura (°C)

No. Cristales

Diámetro equiv. (µm)

Fracc. de Área Cristalizada

Palma E. guineensis 10 20 3402 3.53 13.25

Estearina E. guineensis 10 20 3295 5.61 42.89

Estearina Alto Oleico 10 20 3736 3.13 12.18

Palma E. guineensis 1 20 2429 5.18 24.08

Estearina E. guineensis 1 20 6400 2.44 12.04

Estearina Alto Oleico 1 20 222 19.98 29.83

Vel = 10 °C/minT = 20 °C

Vel = 1 °C/minT = 20 °C

Palma E. guineensis Estearina E. guineensis Estearina Alto Oleico

Fuente: Dibildox E. (2017). Laboratorio de Biopolímeros Alimentarios, UASLP

Conclusiones

Palma Alto Oleico: Generalidades

Debe ser fraccionada y caracterizada para su aplicación, principalmente en la industria de sólidos.

Se debe considerar que la Estearina tiene diferentes propiedades de cristalización y por ende diferente funcionalidad. La cual tiende a formar pequeños cristales y pequeños clústers.

El perfil de temperaturas de cristalización es crucial para la estabilización en proceso.

Conclusiones

Palma Alto Oleico: Producto terminado

Temperado requiere más tiempo.

Resistencia térmica disminuye.

Las condiciones de transporte y almacenamiento deben controlarse más estrictamente.

La dureza tiende a aumentar significativamente en vida de anaquel, presencia temprana de cristales β

Conclusiones

Funcionalidad promotores de cristalización:

Evita cristalización fraccionada, dentro de un perfil adecuado de temperaturas.

Aumenta la fracción de área cristalizada.

Estabiliza el producto durante el procesamiento.

Reduce el tiempo de temperado.

Mitiga la migración de aceite.

Aumenta la resistencia térmica.

Estandariza consistencia del producto terminado.

Sumario

Antecedentes Palma Alto Oleico en la región

Ventajas y Desafíos

Caracterización y Composición Fisicoquímica

Uso de Agentes Cristalizadores

Cristalización y Procesamiento

Conclusiones

Gracias por su tiempo…!!!

Preguntas

Próximo Webinar

“Principales Retos en el Procesamiento de Soya y Girasol”

Febrero 24 ,2021