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Introducción
Durante la década del 70 del siglo XX se comenzó a trabajar en Cuba, en el desarrollo de una tecnología para la refinación de cera de caña de azúcar. Estas investigaciones se favorecieron por el despertar de un mercado en el sector farmacéutico. Para finales de siglo, el país contaba con su propia tecnología para el refinado de cera de caña de azúcar.
La tecnología cubana consta de 3 etapas principales en las que se utiliza etanol al 95 % v/v como solvente para separar la cera de caña de azúcar en 3 fracciones fundamentales: aceite de caña de azúcar, cera de caña de azúcar refinada y residuo o resinas, como también es llamada.
En la primera etapa se extrae el aceite; consiste en añadir la cera de caña de azúcar fundida en un tanque agitado con etanol a baja temperatura y, al cumplirse un tiempo de extracción, se separa el etanol con el aceite extraído de la cera desgrasada mediante el empleo de una centrifuga decantadora. Esta cera desgrasada pasa a una segunda etapa, donde se extrae la cera refinada con etanol caliente en una centrifuga extractora-decantadora, recirculando la fase pesada (resina) y, en la tercera y última etapa, se separa la cera del etanol utilizando una centrífuga de tambor deslizante. 1
Los trabajos en la literatura enfocados a mejorar los procesos de extracción a partir de solventes orgánicos están orientados principalmente hacia el estudio del solvente, buscando aumentar su capacidad extractiva y selectividad.
El uso de etanol al 95 % v/v como solvente para la extracción de aceites vegetales ha sido investigado por distintos autores. Da Silva CAS et al.2 estudiaron la solubilidad de aceites de canola, maíz, jatrofa y maracauba en etanol dentro del intervalo de temperaturas 25 ºC hasta 60,15 ºC, y determinaron las curvas de solubilidad para los mismos, mientras que Shariati A. et al.3 determinaron las curvas de solubilidad del aceite de girasol en etanol.
Sin embargo, el etanol no ha sido muy estudiado como solvente para la extracción de ceras vegetales; Chakhathanbordee R. et al. 4 reporta rendimientos de extracción a partir de cachaza de 9,08 % con el uso de n-hexano. Azzan AM. 5 estudió la extracción con tolueno y etanol con rendimientos de 14,55 % y 13,9 % respectivamente, mientras Bhosale PR. et al.6 reportan rendimientos de 5,6 % y 7,4 % con el uso de tolueno y benceno respectivamente. García A. et al.7 estudiaron el efecto del tolueno, tricloroetileno y éter de petróleo para la extracción de cera de cutícula de caña, alcanzando rendimientos de 4,31 %; 5,18 % y 4,05 % respectivamente.
Una buena selección del solvente es una ventaja irrefutable dentro de cualquier diseño de proceso de extracción. En la literatura se reportan muchos estudios donde se evalúan diversos solventes para la extracción de cera de caña de azúcar, pero la mayoría adolece de una rigurosa fundamentación teórica sobre su selección. La teoría de solubilidad de Hansen permite estudiar diferentes solventes de manera práctica y crear un criterio de su afinidad con el soluto bajo estudio. 8
Estudios sobre la determinación de los parámetros de solubilidad de Hansen (HSP) de ceras vegetales son escasos, mucho más lo son los relacionados con cera de caña de azúcar. (9 La composición compleja y diversa de las ceras naturales quizás sea el motivo por lo que pocos investigadores se han visto involucrados en estos estudios. Sin duda, la determinación de los parámetros de solubilidad de Hansen constituye una base teórica necesaria para la formulación de tecnologías más eficientes para la extracción y purificación de cera de caña de azúcar mediante extracción con solventes.
Objetivos: analizar la solubilidad de las fracciones aceite y cera presentes en la cera de caña de azúcar mediante la teoría de solubilidad de Hansen y estudiar los parámetros operacionales que inciden en las etapas de extracción de aceite y la separación cera/resina.
Métodos
Para los estudios fue utilizada cera de caña de azúcar y sus fracciones: aceite, cera refinada y resina, provenientes de la planta de cera refinada de Majibacoa, Las Tunas, Cuba. Los solventes utilizados provienen de diferentes proveedores, todos de grado reactivo. Se utilizó para los estudios en la teoría de Hansen fracciones de aceite y cera refinada purificados según los estándares de la planta, los que definen como aceite a la fracción soluble en acetona a 25 ºC y como cera la fracción soluble en isopropanol a 80 ºC.
Estudio de los parámetros operacionales de la etapa de extracción de aceite
Para el estudio de la etapa se realizó un diseño de experimentos factorial de cribado para conocer la influencia de las variables relación etanol-cera A1, temperatura A2 y tiempo A3 sobre el porcentaje de extracción de aceite, indicador de costo y pérdidas de cera. Se utilizó un diseño de cribado 23 con 3 puntos centrales y una réplica del mismo. El intervalo para las variables independientes fue A1: 6 m/m-12 m/m, A2: 121 ºC-28 ºC A3: 1 h-8 h. Para el análisis de resultados se utilizó el software Statgraphics Centurion XV. En todas las experiencias se emplearon 450 mL de etanol 95 % v/v (355,5 g) y la cantidad de cera determinada por la relación etanol-cera para cada experimento del diseño. 10
En la segunda parte del estudio se empleó un experimento factorial 22 con 3 puntos centrales y puntos estrellas, con el objetivo de encontrar un óptimo. Se ejecutaron réplicas de cada punto para un total de 20 corridas experimentales. Para un tiempo de extracción máximo de 8 h, se estudió la influencia de la temperatura Aa1: 26 ºC-32 ºC y la relación etanol-cera Aa2: 4 m/m-6 m/m sobre el porcentaje de extracción de aceite, indicador de costo y pérdidas de cera.
Al concluir el estudio se realizaron varias pruebas en planta para corroborar el comportamiento a escala industrial. Para ello se emplearon las condiciones óptimas reportadas por el estudio en el laboratorio.
Estudio de los parámetros operacionales de la etapa de extracción de cera/resina
Para este estudio se planteó un primer diseño experimental 23, donde las variables independientes fueron la temperatura de cristalización de la mezcla solvente/cera (X1) al final de la etapa de extracción, el grado del etanol (X2) y la relación cera/solvente (v/m) X3. Las variables dependientes, relacionadas con la caracterización de la fracción de cera extraída, fueron contenido de alcoholes superiores (Y1), contenido de octacosanol (C28) (Y2), relación octacosanol/otros alcoholes superiores; C28/(C30+C32+C34) (Y3), contenido de impurezas, determinado como aldehídos α, β-insaturados (Y4), rendimiento de sólidos en la fracción ligera (Y5) e indicador de costo (Y6). El intervalo de variables independientes estudiado fue X1: (10-30) °C, X2: (90-100) % v/v y X3: 15:1 a 25:1 v/m. 11
De acuerdo a los resultados obtenidos en la primera investigación, se planeó y ejecutó un segundo diseño experimental de superficie, donde se mantienen las variables independientes X2 y X3, pero se reemplazó X1 por una variación del tiempo de dispersión. El intervalo para las variables independientes en el diseño experimental de superficie fue X1B: (30-90) min, X2: (85-95) % v/v y X3: (6:1 a 14:1) v/m. Para el análisis de resultados se utilizó el software Statgraphics Centurion XV. (11
Determinación de los parámetros de solubilidad de Hansen
La determinación de HSP se ejecutó con 48 solventes. Las muestras de solvente-soluto en una proporción de 9:1 se colocaron en tubos de ensayo duplicados y se agitaron durante 24 h a 30 °C y luego se dejaron reposar 72 h para una inspección visual sobra la presencia de separación de fases. 1,12
Las muestras en las que el solvente solubilizó el soluto recibieron una puntuación de 1 y las muestras en las que los solventes no solubilizaron el soluto la puntuación fue 0. Tanto el software Hansen Solubility Parameter in Practice (HSPiP), que utiliza el algoritmo genético, como el libro de trabajo de microsoft excel mejorado de los autores se usaron para el procesamiento de datos para definir los HSP para la cera de caña de azúcar. 13,14
Resultados
Estudio de los parámetros operacionales de la etapa de extracción de aceite
Como resultado del diseño de cribado el mayor porcentaje de extracción de aceite se obtuvo al utilizar los valores máximos de temperatura, tiempo y relación etanol-cera. Otros valores elevados de extracción se corresponden a corridas donde se estudió la máxima relación etanol-cera y la temperatura, en los que se logra un porcentaje de 80, 40 y 79,17 respectivamente. Las pérdidas de cera son menores o muy próximas a 2 %.10
Los resultados del diseño de optimización se muestran en la tabla 1. Como se observa, se obtuvieron valores de extracción de aceite de hasta 91 % (corrida 6 bloque 1), y el menor valor reportado fue 46 % en la corrida 2 del bloque 2. En estos experimentos se obtienen cantidades de aceites por 100 g de etanol similares, y en algunos casos superiores a los reportados por la literatura.
Tabla 1 Resultados del diseño de superficie respuesta
| Bloque | N0 | Aa1 | Aa2 | Recuperación de aceite % | Índice de costo (CUP/g A) | Pérdidas de cera % | g de aceite/100 g etanol |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | -1,41 | 0 | 80,93 | 1,12 | 6,740 | 4,75 |
| 1 | 2 | 1 | -1 | 80,96 | 4,38 | 5,334 | 6,04 |
| 1 | 3 | 0 | 1,41 | 82,72 | 0,21 | 8,281 | 3,84 |
| 1 | 4 | 0 | -1,41 | 73,82 | 0,74 | 5,066 | 6,29 |
| 1 | 5 | -1 | -1 | 64,72 | 0,35 | 6,711 | 4,74 |
| 1 | 6 | 1 | 1 | 91,49 | 1,40 | 4,798 | 6,71 |
| 1 | 7 | 0 | 0 | 78,53 | 2,84 | 9,458 | 4,77 |
| 1 | 8 | -1 | 1 | 70,61 | 2,50 | 7,210 | 3,36 |
| 1 | 9 | 1,41 | 0 | 74,24 | 1,23 | 6,693 | 4,47 |
| 1 | 10 | 0 | 0 | 78,87 | 0,73 | 6,671 | 4,75 |
| 2 | 1 | -1,41 | 0 | 56,98 | 0,00 | 7,585 | 4,22 |
| 2 | 2 | 1 | -1 | 46,14 | 0,00 | 7,540 | 4,27 |
| 2 | 3 | 0 | 1,41 | 60,04 | 0,00 | 9,231 | 3,45 |
| 2 | 4 | 0 | -1,41 | 48,33 | 0,00 | 6,467 | 4,92 |
| 2 | 5 | -1 | -1 | 46,89 | 0,00 | 7,345 | 4,33 |
| 2 | 6 | 1 | 1 | 63,34 | 0,00 | 8,31 | 3,86 |
| 2 | 7 | 0 | 0 | 54,50 | 0,00 | 7,856 | 4,05 |
| 2 | 8 | -1 | 1 | 57,47 | 0,00 | 8,678 | 3,66 |
| 2 | 9 | 1,41 | 0 | 61,50 | 0,00 | 7,239 | 4,46 |
| 2 | 10 | 0 | 0 | 51,53 | 0,00 | 8,436 | 3,77 |
Estudio de los parámetros operacionales de la etapa de extracción de cera/resina
Para este estudio se utilizó cera desgrasada en los experimentos con 13,27 % de alcoholes superiores, donde el octacosanol alcanza 57,45 % y contenido de aldehídos de 65,1 %. En los resultados del diseño experimental de cribado se puede observar que las impurezas aldehídos se concentran en la fase pesada, mientras que la fase ligera se enriquece en alcoholes superiores y octacosanol con un aumento en la relación YL3. 11
Los resultados de las corridas experimentales correspondientes al diseño de optimización de esta etapa se muestran en la tabla 2.
Tabla 2 Resultados del diseño de experimento de optimización
| X1B (min) | X2 (% v/v) | X3 (v/m) | Sólidos en fase ligera | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| YL1
|
YL2 (%) | YL3 | YL4 (%) | YL5 (%) | YL6 (USD/kg) | ||||
| 1 | 60 | 85 | 14:1 | 18,05 | 64,97 | 2,44 | 49,04 | 15,62 | 185,37 |
| 2 | 90 | 85 | 10:1 | 14,74 | 65,58 | 2,58 | 50,15 | 14,14 | 160,57 |
| 3 | 30 | 90 | 14:1 | 19,40 | 63,97 | 2,25 | 42,34 | 23,70 | 122,18 |
| 4 | 90 | 95 | 10:1 | 15,69 | 61,56 | 1,97 | 47,97 | 38,69 | 58,69 |
| 5 | 30 | 95 | 10:1 | 17,78 | 61,34 | 1,96 | 40,11 | 43,50 | 52,22 |
| 6 | 60 | 90 | 10:1 | 19,69 | 63,77 | 2,20 | 43,60 | 19,16 | 118,52 |
| 7 | 60 | 95 | 14:1 | 17,11 | 61,70 | 1,95 | 43,39 | 42,12 | 68,74 |
| 8 | 30 | 85 | 10:1 | 16,75 | 64,90 | 2,42 | 46,62 | 18,12 | 125,34 |
| 9 | 60 | 85 | 6:1 | 14,23 | 65,57 | 2,56 | 61,68 | 10,52 | 156,58 |
| 10 | 60 | 90 | 10:1 | 16,66 | 64,70 | 2,34 | 41,75 | 24,24 | 93,70 |
| 11 | 90 | 90 | 6:1 | 18,96 | 64,77 | 2,34 | 49,52 | 18,00 | 91,46 |
| 12 | 90 | 90 | 14:1 | 14,00 | 63,63 | 2,13 | 44,85 | 27,59 | 104,91 |
| 13 | 30 | 90 | 6:1 | 14,05 | 62,91 | 2,16 | 69,46 | 14,87 | 110,72 |
| 14 | 60 | 90 | 10:1 | 16,81 | 64,63 | 2,26 | 45,45 | 24,50 | 92,71 |
| 15 | 60 | 95 | 6:1 | 14,82 | 61,47 | 1,93 | 44,05 | 32,49 | 50,67 |
Estudio de solubilidad de las fracciones de cera de caña de azúcar
Los parámetros de solubilidad de Hansen para la fracción aceite fueron δD = 16,24 MPa½, δP = 3,21 MPa½ y δH = 10,34 MPa½. Estos parámetros permiten comparar esta fracción con más de 1000 solventes presentes en la base de datos del programa HSPiP y conocer con cuales presenta una afinidad marcada y así aumentar las posibilidades de encontrar un solvente con la mayor capacidad extractiva posible y selectividad.
Las pruebas de solubilidad para la determinación experimental de HSP de cera de caña de azúcar refinada se resumen en figura 2. Los resultados obtenidos, al aplicar el software HSPiP fueron δD = 17,66 MPa½; δP = 2,78 MPa½; δH = 2,02 MPa½ y R0 de 3,8; utilizando el libro de trabajo de microsoft excel mejorado por los autores con el algoritmo evolutivo, los valores de los HSP fueron 17,70 MPa½; 2,74 MPa½y 2,01 MPa½ para δD, δP y δH respectivamente y R0 de 3,79.
Discusión
Entre los resultados del estudio de extracción de aceite se observan valores de extracción de 37,98 %, correspondiente a la corrida experimental 1 del bloque 1, similar a los reportados, 15 donde se alcanza un valor de extracción de 33,5 %; con el empleo de tiempos de 15 min, grado alcohólico de 98 % v/v y una temperatura de 18 ºC.
En el mismo trabajo se reportan valores de 58,07 % de extracción de aceite con el uso de etanol al 98 % v/v, una temperatura de 18 ºC y un tiempo de agitación de 8 h. Estos valores son similares a los obtenidos en las corridas experimentales 9, 10 y 11 del bloque 2 en condiciones análogas. 10 Domínguez M. et al.16 reportan un porcentaje de extracción de aceite de 30,81 % a 20 ºC de temperatura, relación etanol-cera de 10 y un tiempo de extracción de 2 h, similar a los obtenidos en el experimento ejecutado bajo estas condiciones en el presente trabajo.
Otros trabajos Royal TB, Rao RK et al., 17,18 reportan valores de 4 g y 5,85 g de aceite por 100 g de etanol respectivamente. Los valores obtenidos son apreciablemente menores, excepto en los casos donde se utiliza la máxima temperatura. Las variables temperatura, relación etanol-cera y tiempo son variables significativas, e influyen positivamente en el porcentaje de extracción de aceite, de forma que para obtener un mayor nivel de extracción se debería aumentar las mismas. Estos resultados son consecuentes con los publicados por otros autores, 2,19,20 donde exponen la influencia de estas variables sobre las concentraciones de aceite en etanol.
Al analizar indicador de costo, las variables relación etanol-cera, temperatura y tiempo tienen un efecto significativo. La relación etanol-cera tiene una influencia positiva, indicando que cualquier aumento en la misma incrementaría los costos, no siendo así para las variables temperatura y tiempo, donde para disminuir los costos se debería incrementar las mismas.
En el estudio de optimización se reportan valores de extracción más elevados que los reportados en el estudio de cribado, principalmente influenciado por el aumento de la temperatura de estudio. En los valores de gramos de aceite por gramos de etanol también se nota un aumento, llegando a valores similares a los reportados en otros trabajos para diferentes aceites vegetales en etanol.
La única variable significativa en ambos casos resultó ser la relación etanol cera, lo que indica que un aumento de la misma aumentaría el nivel de extracción y los costos por lo que se debe buscar una solución de compromiso para este caso. La temperatura no resultó significativa en el intervalo estudiado. Ello es un indicador de que debe existir dentro del intervalo un punto máximo que sería el adecuado para realizar esta operación.
Durante el análisis de optimización de múltiples variables se ratifica este comportamiento reportándose como punto de compromiso para la variable relación etanol cera un valor de 6,4 y para la variable temperatura 32 ºC; ello se replicó a nivel industrial.
El hecho de que las pérdidas de cera en la fase ligera se reduzcan con el incremento de la temperatura está directamente asociado a la velocidad de sedimentación de las partículas pequeñas según la ley de Stokes, ya que, aunque la densidad del etanol al 95 % v/v varía poco entre 20 oC y 30 oC (0,804 g/mL y 0,796 g/mL respectivamente), la viscosidad del medio desciende desde 1,8 hasta 1,4 cps, aspecto que incide en el aumento de la velocidad de sedimentación aproximadamente en 1,28 veces, al ser la velocidad de sedimentación inversamente proporcional a la viscosidad del medio.
Las modificaciones propuestas en esta etapa permiten reducir los índices de consumo de etanol desde 150 hL/t a 77 hL/t de cera cruda o lograr un incremento de la capacidad de la planta, al procesar por cada lote 650 kg de cera cruda.
El estudio de cribado realizado en la etapa de extracción cera/resina, se enfocó en la separación entre alcoholes y aldehídos en la cera desgrasada, utilizando una tecnología de extracción mediante solventes orgánicos, lo cual ha sido reportado en la literatura. Para casi todas las variables de respuesta, solo el grado alcohólico (X2) fue significativo. Para YL4, X2 y X3 fueron significativos. Para YL5, X2 y la interacción X1·X3 fueron significativas.
El hecho de que un mayor grado de etanol favorezca un aumento del rendimiento y una reducción de costes es positivo para el proceso de refinado de ceras con etanol, pero también produce un aumento de la concentración de aldehídos y una reducción de la concentración de alcoholes grasos superiores, lo que no es conveniente.
De acuerdo a los resultados obtenidos en el diseño experimental de cribado, se planeó y ejecutó el diseño experimental de superficie de respuesta. Los resultados del diseño experimental E-2 para la fase ligera se reportan en la tabla 2. En este estudio resultó ser significativas las interacciones de las variables independientes principalmente la interacción cuadrática correspondiente al grado alcohólico. También el grado alcohólico resultó significativo para todas las respuestas excepto para YL1, mientras que, para el caso del rendimiento, al aumentar el grado alcohólico, este aumenta y para las otras variables es inversamente proporcional.
Las condiciones óptimas se lograron para una deseabilidad de 0,6645 a X1 = 30 min, X2 = 90,03 % y X3 = 14:1 v/m. Este resultado indica que no es necesario aumentar el tiempo de dispersión de la cera en el solvente, el grado alcohólico no debe bajar del 90 % y una relación solvente/cera desgrasada cercana a 14:1 v/m cumple con los objetivos deseados.
Durante la prueba industrial se logró porcentajes de policosanol en el producto final mucho más atractivos para el cliente y con mayor estabilidad. Se logró aumentar la calidad de la cera de caña de azúcar refinada, evitando los rechazos.
En el estudio de afinidad de la fracción aceite de cera de caña de azúcar con diferentes solventes se obtuvo un primer resultado para los parámetros de solubilidad de Hansen los que presentaron una desviación del centro de la esfera core de 1,30; 1,60; 1,35. En el programa se define que sí, para el parámetro analizado, el núcleo es mayor que 1 es posible que el ajuste obtenido haya sido inexacto. Esto significa que la cantidad de solventes analizados no es suficiente para garantizar un resultado con alta confiabilidad.
La figura 1 muestra la clasificación de los solventes en buenos y malos. Al estudiar el comportamiento en más solventes, identificados en la figura 1 como Somix, y recalcular los HSP se obtuvieron: δD = 16,24 MPa½, δP = 3,21 MPa½ y δH = 10,34 MPa½ con un core de 1,00; 0,50; 0,85 respectivamente, esto indica un resultado más confiable, aunque el parámetro δD aún podría ser mejorado. Los resultados obtenidos con el uso del método de optimización no lineal GRG de microsoft excel workbook fueron 16,38; 3,10 y 10,25 para δD, δP y δH respectivamente, no muy diferentes a los reportados con el uso del software HSPiP.
El etanol absoluto se ubicó en el límite de la esfera de solubilidad de Hansen con una diferencia de energía relativa (RED) de 0,993; esto quiere decir que cualquier mezcla de etanol-agua que se utilice para la extracción de este aceite no sería buena.
Al comparar diferentes tipos de aceites vegetales según sus HSP se aprecia que el etanol absoluto solo se reporta como buen solvente para el aceite de caña de azúcar, con un RED menor a 1. Batista MM. et al.21) reporta valores de HSP para aceite de freír usado, aceite de coco y aceite de palma; en los 3 casos el parámetro δD se encuentra dentro del intervalo de 14,5 a 17; el parámetro δP entre 2 y 5 y el δH entre 2 y 7. De la Peña G. et al.22) reporta valores HSP para el aceite de coco con un mayor valor en el componente δD y valores más pequeños para δP y δH.
La figura 1 muestra la esfera de Hansen trazada utilizando ejes tridimensionales para el aceite de caña de azúcar. Las esferas azules representan buenos solventes y los cubos rojos representan malos solventes. El cubo vacío con los bordes rojos (ácido fórmico) significa un mal solvente que cayó dentro de la esfera de Hansen. Ello puede deberse a que el programa necesita más información para un mejor ajuste; evaluación de más solventes.
De acuerdo con los valores RED, el aceite de caña de azúcar es soluble en 39 de los solventes probados. Para Batista et al.21 los mejores solventes para los aceites vegetales analizados fueron acetato de n-butilo, acetato de etilo y o-xileno. En el caso del acetato de etilo y el o-xileno, los que fueron probados en el presente estudio, resultaron buenos solventes, pero no estuvieron entre los mejores. Contrariamente a los resultados obtenidos por Batista et al.,21 quienes expusieron al 1-decanol como un mal solvente, en el presente trabajo el 1-decanol fue el mejor solvente para el aceite de cera crudo, dado sus valores similares de δH y δP. Esto podría deberse a una composición diferente entre los aceites analizados por Batista et al21 y el presente trabajo, lo cual es reflejado en los HSP.
La figura 2 muestra la esfera de Hansen con los datos ajustados para la cera de caña de azúcar, donde ningún solvente bueno quedó fuera de la esfera de Hansen ni ningún mal solvente cayó adentro. La variabilidad de los parámetros de Hansen, expresada por el cálculo del parámetro denominado core por el programa fue menor de 1, con valores de 0,35; 0,50 y 0,30 para δD, δP and δH respectivamente. Los resultados obtenidos mediante el empleo de los 2 métodos de cómputo fueron similares.
Los solventes reportados como buenos fueron benceno, tetracloruro de carbono, cloroformo, ciclohexano, ciclopentano, tetracloro etileno, tolueno y o-xileno. Entre ellos, el tolueno con un RED de 0,405 resultó ser el mejor solvente, lo que resulta coincidente con la observación visual. No obstante, es conveniente analizar otros solventes no evaluados cuyo RED resulte similar o inferior al reportado por el tolueno y que además resulten ambiental y económicamente competitivos.
El programa HSPiP dispone de una variante denominada solvent optimize la cual opera a partir de una lista de los llamados “solventes amistosos” los cuales pueden ser evaluados desde el punto de vista de afinidad, así como mezclas de estos para sugerir otras alternativas de solventes diferentes a las evaluadas experimentalmente. Los solventes seleccionados por el programa a partir del valor de RED son: p-cimeno [1-Methyl-4-(1-methylethyl)benzene], tolueno, solvesso 100 (tipo de nafta), Xileno (dimetilbenceno), Hidrocarburos aromáticos, solvesso 150 (tipo de nafta), etil benceno, d-limoneno (1-metil-4-(1-metiletenil)-ciclohexeno), ciclopentil metill eter, FAME (esteres de ácidos grasos metílicos), ciclohexano.
Los solventes identificados como tolueno, xileno y ciclohexano fueron evaluados en nuestro estudio. A menor RED mayor afinidad cera: solvente. Los solventen solvesso 100 y 150 son un tipo de nafta producido por Exxon.
Como el interés fundamental de la producción y refinación de cera de caña está relacionado con la obtención de policosanol, y más específicamente octacosanol, según la ficha técnica de la compañía Ivy Fine Chemical, el octacosanol es soluble en etanol caliente, benceno, tolueno, cloroformo, éter de petróleo y diclorometano; los 4 primeros evaluados como buenos solventes por nuestro trabajo. Cuevas MS. et al.23 estudiaron la solubilidad de octacosanol en 1-pentanol, 1-hexanol y tolueno y presentan varias relaciones de la solubilidad del producto en dichos solventes con la temperatura; entre estos el tolueno resultó el mejor, mientras los otros 2 no resultaron buenos solventes para la cera en nuestro estudio. También reportan como buenos solventes para el octacosanol el ciclohexano, benceno y el cloroformo otros suministradores del producto, 24 aunque reportan otros que no resultaron buenos solvente de la cera en este trabajo, como el isobutil-alcohol, metanol, acetona y etanol. No obstante, la selección final debe considerar una evaluación práctica y criterios económicos.
Conclusiones
En el presente trabajo se determinaron los parámetros de solubilidad de Hansen de las fracciones que caracterizan la cera de caña de azúcar, forma novedosa de predecir la afinidad de estas fracciones con diferentes solventes orgánicos. Mediante el estudio de la etapa de extracción de aceite y cera, en el proceso de refinado de cera de caña de azúcar, se logró optimizar y con ello cumplir con calidad de la fracción de cera de caña de azúcar que se utiliza para la producción de policosanol. Estos resultados se vieron reflejados en la reducción de lotes de cera rechazados y también tuvieron un impacto positivo en los consumos de etanol y de energía.
