El aceite de coco posee un alto contenido de ácidos grasos, entre ellos el ácido láurico, ampliamente utilizado en el área de la cosmética, en especial en la formulación de cremas y jabones. El proceso para la separación de éste ácido a nivel industrial implica su destilación empleando equipos que operan a altos vacíos, ya que posee un elevado punto de ebullición, lo que conlleva altos costos de producción y operación de los equipos.

Sin embargo, existen métodos alternativos para lograr el mayor aprovechamiento del aceite, es posible que los ácidos grasos presentes en el aceite se conviertan y separen en sus correspondientes ésteres metílicos los cuales poseen puntos de ebullición más bajos, facilitando así su separación por medio de una destilación más sencilla, obteniendo así productos de gran estabilidad, y que pueden ser empleados como materia prima en otros procesos con uso similar al del ácido láurico.

La conversión se puede lograr mediante la reacción de transesterificación, en donde las grasas reaccionan generalmente con metanol y se emplea un catalizador que puede ser ácido o básico obteniéndose una mezcla de ésteres metílicos y glicerina. El rendimiento y el grado de conversión que se logra en la reacción dependende varios factores tales como la calidad del aceite, temperatura, tiempo de reacción, relación molar alcohol/aceite, tiempo de agitación, tipo de catalizador, concentración de catalizador empleado. Por lo que a nivel de laboratorio resulta importante definir dichas variables experimentales.

Es por ello que en este post quiero mostrarles cómo llevar a cabo la transesterificación del aceite de coco crudo a nivel de laboratorio.

Figura 1. Aprovechamiento del fruto del coco
Fuente: imagen editada por el autor. Imagen original

Como materia prima se empleó el aceite de coco crudo obtenido en la población de Tocópero, ubicada en el estado Falcón. Varios productores de la zona lo extraen de manera artesanal por medio del prensado, sin ser sometido a ningún proceso de refinación. Es comercializado, al igual que otros subproductos que se obtienen del fruto.

Este estudio constituye parte de un proyecto para establecer las bases para la optimización del proceso de obtención de los ésteres metílicos y la destilación del laurato de metilo, de ésta manera trabajar en el diseño de una planta para su producción, ya que se cuenta con una alta producción de coco en el estado, ofreciendo propuestas para el aprovechamiento integral del fruto.

Caracterización de la materia prima

En primer lugar, se realizó la determinación del perfil de ácidos grasos a una muestra de aceite de coco crudo por cromatografía de gases. Los resultados obtenidos fueron comparados con los valores establecidos en la norma COVENIN 2185 para grasa comestible de aceite de coco, para identificar si la muestra cumplía con los requisitos de identidad. Adicionalmente a nivel de laboratorio se le determinó el porcentaje de humedad y el índice de acidez siguiendo la norma COVENIN 593 y COVENIN 325 respectivamente.

Conversión de ácidos grasos en ésteres metílicos

Para la obtención de la mezcla de ésteres metílicos se siguió el procedimiento que se muestra a continuación

Figura 2. Pasos para la obtención de la mezcla de ésteres metílicos
Fuente: elaboración propia

Descripción del Procedimiento experimental

• El procedimiento consistió en primer lugar en adecuar la materia prima antes de llevar a cabo la reacción. Para ello se verificó que el porcentaje de humedad y acidez libre en la muestra se encontrara dentro de los valores recomendados. Posteriormente se preparó la disolución del catalizador en el alcohol. En este estudio se empleó el NaOH como catalizador, siendo uno de los más empleados y de tipo homogéneo. En la preparación del metóxido de sodio se pesó la cantidad necesaria de NaOH, para lo cual se hicieron los cálculos correspondiente y se trasvasó a un matraz erlenmeyer, se adicionó el alcohol en este caso metanol y se agitó en una plancha hasta lograr que todo el catalizador se disolviera. Seprocedió a cubrir el matraz para evitar su hidratación con la humedad del ambiente ya que este factor influye posteriormente en la reacción.

• Seguidamente se llevó a cabo la reacción de transesterificación. En esta etapa se definieron las variables experimentales en función de estudios previos realizados. Se trabajó con una relación molar alcohol/aceite de 6:1, concentración de catalizador 1% p/p. Se pesó el aceite, se colocó en un matraz erlenmeyer provisto con tapón de goma, se sumergió en un baño de agua caliente sobre una plancha de calentamiento con el fin de mantener la temperatura constante, medida con un termómetro. Al alcanzar la temperatura y manteniendo la agitación constante, se adicionó lentamente el metóxido. Las condiciones experimentales fueron las siguientes:
  

  
  Fuente: propia

Figura 3. Reacción de transesterificación
Fuente: Propia

• Al finalizar la reacción se obtuvo una mezcla de ésteres metílicos, glicerina, metanol en exceso, y catalizador. Los ésteres metílicos y la glicerina son insolubles, por lo que se separan por diferencia de densidades. Posteriormente, la mezcla se colocó en un embudo de decantación y se dejó reposar aproximadamente por 24 horas para lograr la separación de las dos capas.

Figura 4. Separación de los productos de la reacción de transesterificación
Fuente: propia

• A la mezcla se ésteres metílicos se le realizaron varios lavados con agua destilada para remover el exceso de metanol, catalizador, restos de glicerina e impurezas. El lavado se realizó con agitación lenta para luego separar nuevamente las capas formadas. El procedimiento se llevó a cabo varias veces hasta que en el agua de lavado no se observaran residuos de catalizador.

Figura 5. Lavado de la mezcla de ésteres metílicos
Fuente: propia

Determinación del porcentaje de laurato de metilo

Una vez obtenida la mezcla de ésteres metílicos se analizó una muestra por duplicado por cromatografía de gases. Para ello, el ácido láurico patrón (99,9% de pureza) con el que se contaba se sometió a una reacción de esterificación para la conversión a laurato de metilo y así preparar patrones para la construcción de la curva de calibración, lo cual permitió calcular la concentración.

Figura 6. Equipo para cromatografía
Fuente:propia

Caracterización del aceite de coco crudo

Perfil de ácidos grasos del aceite de coco

Figura 7. Cromatograma del análisis de la muestra de aceite de coco crudo.
Fuente: propia

La composición de ácidos grasos en el aceite se muestra a continuación

Fuente: propia

Como se puede observar, el análisis indica que los valores de ácidos grasos presentes en la muestra de aceite de coco crudo se encuentran dentro de la normativa por lo que la muestra de aceite cumple con los parámetros de identidad, por otra parte se observa el alto porcentaje de ácido láurico (46,61%), que junto al ácido mirístico (20,03%) y caprílico (9,49%) son los que se encuentran en mayor proporción.

Humedad

Fuente: propia

Índice de acidez

Fuente: propia

Los resultados indican que el porcentaje de humedad promedio en la muestra es de 0,15% dicho valor se encuentra muy por debajo del valor requerido para llevar a cabo la reacción (1%) (Rojas, 2009). En cuanto al índice de acidez, también el contenido es bajo por lo que no requiere mayor gasto de catalizador en la reacción para la neutralización de dichos ácidos.

Determinación del porcentaje de laurato de metilo

Figura 8. Cromatograma del análisis de la mezcla de ésteres metílicos
Fuente: elaboración propia

El porcentaje de laurato en las muestras se presenta en la siguiente tabla

Fuente: propia
Como resultado de la reacción de transesterificación bajo las condiciones experimentales fijadas se logró la obtención de un 35,58% de laurato de metilo en la mezcla de ésteres metílicos.

La determinación del perfil de ácidos grasos en la muestra de aceite de coco mostró la identidad de la muestra, confirmando el alto contenido de ácido láurico.

El aceite de coco crudo tiene un contenido de humedad y acidez libre adecuado para llevar a cabo la reacción de transesterificación.

Bajo las condiciones estudiadas se logró una mezcla con un porcentaje de 35,58 de laurato de metilo.

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¡Hasta aquí por los momentos amigos de steemit, espero sea de utilidad la información presentada!

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Referencias bibliográficas

COVENIN 2185 (1999). Grasa comestible de coco. Fondonorma - COVENIN. Venezuela.
COVENIN 325 (2001). Aceites y grasas vegetales. Determinación del índice de acidez. Fondonorma - COVENIN. Venezuela.
COVENIN 0593 (1972). Aceites y grasas vegetales. Determinación de la humedad. Fondonorma - COVENIN. Venezuela.
Rojas, A.,Girón, E. y Torres, H. (2009). Variables de operación en el proceso de transesterificación de aceites vegetales.
Velásquez, Y. (2011). Diseño de un procedimiento para la obtención de laurato de metilo a partir de aceite de coco crudo.