Procedimiento de fabricación de jabones calcicos para alimentación animal

ámbito de la invención

La invención versa sobre un nuevo procedimiento de fabricación de jabones calcicos ricos en ácidos grasos, los jabones calcicos así obtenidos y su utilización como ingredientes de piensos en alimentación animal, particularmente en animales monogástricos.

Estado de la Técnica

Los procedimientos de obtención de jabones calcicos son conocidos desde hace años en el Estado de la Técnica. Los jabones generalmente se forman a partir de grasas naturales de origen animal o vegetal que contienen triglicéridos que comprenden unidos al esqueleto de glicerol, ácidos grasos, habitualmente de cadena larga, los cuales, mediante un proceso de saponificación, en presencia de bases, forman sales.

Los ácidos grasos que más habitualmente forman parte de estos triglicéridos son ácidos grasos de cadena larga como el oleico, esteárico, palmítico, mirístico, láurico, linoleico y linolénico. Aparecen también ácidos grasos de cadenas más cortas como butírico, cáprico, caprílico y caproico.

Como bases apropiadas para la reacción de saponificación se eligen las bases inorgánicas de metales alcalinos con carácter fuerte, tipo el hidróxido sódico o el hidróxido potásico. En general se obtienen jabones alcalinos, cuyo uso está limitado a cosmética.

La obtención de jabones calcicos sustituye la adición a las grasas de hidróxidos de metales alcalinos, por óxido de calcio (CaO), lo que condiciona el resto de parámetros de la reacción de saponificación.

La patente de EE.UU. US4642317 describe un proceso que permite aumentar la proporción de grasa en la alimentación destinada a animales rumiantes, sin provocar efectos tóxicos en los microorganismos del rumen, que consiste en suministrar a dichos animales ácidos grasos en forma de sales calcicas previamente preparadas. Como ejemplo para obtener tales sales a partir de grasas de origen natural se menciona la

saponificación previa de dichas grasas con hidróxido sódico o potásico, la separación de la fase que contiene la sales de metal alcalino y la posterior disolución de dicha fase en medio acuoso y su mezcla con sales calcicas.

Las patentes de EE.UU. US4826694, US4853233 y US4909138, por su parte, describen también composiciones para la alimentación de animales rumiantes en las que el componente mayoritario (60-80% de la composición) son sales calcicas o magnésicas de ácidos grasos superiores (mayoritariamente de 14 a 18 átomos de carbono), aunque se menciona también que la presencia de triglicéridos (5%-15%) en el producto final es importante para que la composición sea útil como alimento para rumiantes. Dichas patentes describen también un aparato y un proceso para obtener las composiciones buscadas, proceso que, en este caso, comprende mezclar uno o más óxidos básicos (preferentemente CaO) en exceso con los ácidos grasos y triglicéridos y con agua y, opcionalmente, con un material nutritivo adicional como fuente de proteínas, homogeneizar bien la mezcla de forma que se produzca la reacción exotérmica de formación de las correspondientes sales de ácidos grasos, extendiendo entonces la mezcla sobre una superficie plana para que se produzca la evaporación de la mayor parte del agua. Se menciona que una de las realizaciones preferidas del proceso conlleva el precalentamiento de los ácidos grasos, por ejemplo a 80 ⁰ C-IOO ⁰ C, antes de mezclarlo con la fuente de óxido básico, que es preferiblemente cal (CaO).

Posteriormente se han ido describiendo modificaciones a este proceso básico. Por ejemplo, la patente de EE.UU. US5234701 describe la incorporación como medio acuoso para la reacción de formación de las sales calcicas de una solución acuosa de carbonato-bicarbonato sódico, que es un residuo efluente de un proceso de producción de bicarbonato. Esta adición de carbonato-bicarbonato sódico parece aumentar la eficiencia del proceso, gracias a la formación de un intermedio de reacción que consiste en la sal sódica del ácido graso, a partir de la cual se facilita la formación de la correspondiente sal calcica.

Otras patentes inciden en la importancia de las condiciones de reacción para obtener productos con características adecuadas cuando se parte de fuentes de ácidos grasos en las que éstos se encuentran, en una alta proporción, en forma de triglicéridos. Así, por ejemplo, la patente US 5382678 describe la importancia de mezclar la fuente de ácidos grasos con la fuente de metal alcalinotérreo previamente a la adición de agua para que el producto final no sea un sólido pulverulento, sino que se presente en forma de granulos que no tengan tendencia a aglomerarse. También describe la importancia de

mantener la temperatura del medio de reacción en un valor adecuado (40 ⁰ C- 130 ⁰ C, utilizándose 110 ⁰ C en los ejemplos) y durante tiempo suficiente para permitir la hidrólisis de la mayor parte de los glicéridos presentes, liberando ácidos grasos que den lugar a las sales de metal alcalinotérreo deseadas.

También la patente US 6229031 destaca la importancia de mantener una adecuada temperatura durante tiempo suficiente para conseguir la saponificación de materias grasas de partida con más de un 45% de triglicéridos, mencionando de nuevo la necesidad de suministrar a la mezcla de reacción un calor adicional al generado por la propia reacción exotérmica. Los intervalos de temperatura adecuada mencionados son en este caso más elevados (90°C-250°C), prefiriéndose temperaturas más elevadas cuanto menor es el porcentaje de CaO añadido, el cual debe oscilar entre 10% y 30% de la composición final.

Las patentes US 6576667 y US6774252, por su parte, mencionan que el contenido final de triglicéridos no debe superar el 5% de la composición total para evitar alteraciones indeseadas durante el almacenamiento, proponiendo que lo adecuado para conseguir suficiente saponificación cuando se parte de materias grasas ricas en triglicéridos con alto contenido de ácidos grasos omega-3 es la utilización de 2-3 equivalente de CaO en relación con la materia de partida y de 2 a 5 equivalentes de agua por equivalente de CaO.

Ninguno de los documentos del estado de la técnica analizados consigue un contenido en ácidos grasos en los jabones calcicos fabricados superior al 60% en peso de jabón, directamente por saponificación de grasas naturales, sin tener que recurrir a costosas temperaturas elevadas y laboriosos procesos de concentración de los jabones así preparados. El conseguir unos jabones calcicos con un alto contenido en ácidos grasos, resulta beneficioso para la alimentación animal, al menos en 4 características esenciales:

i. Formación de micelas que ayuden a la digestión y a la asimilación de las grasas y otros principios activos liposolubles (vitaminas), en la alimentación del ganado y, por consiguiente, en su crecimiento, producción de leche y engorde. ii. La agregación del propio pienso que facilita su manipulación, compresión, peletización, granulación, almacenado y conservación.

iii. La inclusión en los piensos de productos concentrados en grasa hace que el coste del pienso sea menor que cuando los productos incorporados tienen poca concentración de grasa. El coste por unidad de grasa es menor cuanto mayor es su concentración. iv. La incorporación de jabones calcicos con alto contenido en ácidos grasos permite que la proporción de los jabones en la composición final del pienso pueda ser menor que en el caso de jabones con menor contenido en ácidos grasos o en el caso de materias grasas que no estén en forma de jabón, situaciones estas últimas que requieren de la presencia de cantidades mayores del componente de la composición que actúa como fuente de ácidos grasos para resultar igual de eficaces en la alimentación de animales, con lo que se da mayor flexibilidad a la formulación, dejando espacio en la fórmula para otras materias primas.

El criterio clave para valorar una materia grasa es su contenido energético bruto.

Este valor depende fundamentalmente de su contenido en energía bruta y de su digestibilidad intestinal, que depende fundamentalmente de su capacidad de solubilización y de formación de micelas en el intestino. Debido a las peculiaridades del sistema digestivo de los rumiantes (en los que la grasa suplementaria afecta a los microorganismos del rumen, que hidrogenan y saturan los ácidos grasos liberados en el rumen por hidrólisis de los triglicéridos), la absorción de las grasas es diferente en su caso que en el caso de los monogástricos, por lo que la valoración de la utilidad de una misma grasa para alimentación animal será diferente según se vaya a aplicar a la alimentación de rumiantes o de monogástricos.

Además del contenido energético, otro criterio importante para valorar una materia grasa es su disponibilidad y su precio relativo con respecto a otras fuentes energéticas. Debido a estas dos últimas razones, existe un interés creciente en la utilización en alimentación animal de materias grasas obtenidas del procesamiento de grasas procedentes de fuentes naturales. En este ámbito, se ha ido extendiendo en alimentación animal, sobre todo de rumiantes, el uso de los llamados jabones; pero, cuando se usan en alimentación de monogástricos, los resultados son peores que los obtenidos con el empleo de triglicéridos, mayoritarios en las grasas completas, al faltarles el glicerol, que se considera vital para la formación de micelas, que son necesarias para la buena digestibilidad de las grasas por los citados animales monogástricos. La presencia del glicerol (glicerina) en los jabones permite su utilización en alimentación de monogástricos, abaratando el coste respecto al uso de triglicéridos y

permitiendo que las grasas se suministren en una forma más adecuada para los animales, en forma de polvo o granulado, que es preferible al suministro de las grasas en forma de líquido habitual en el estado de la técnica. Por ello la presente invención, tras la saponificación de las grasas y/o aceites, no separa o elimina el glicerol resultante. Opcionalmente, además, el procedimiento de la invención incluye la incorporación adicional durante el proceso de glicerol y/o emulsionantes autorizados para alimentación animal, dando lugar a jabones de la invención con un mayor contenido en estos compuestos y que pueden ser más adecuados para la alimentación de animales monogástricos.

Descripción de la invención

Los procesos conocidos de obtención de jabones directamente a partir de saponificación de grasas, difícilmente rinden jabones con un contenido en ácidos grasos superior al 60%, como se ha comentado con anterioridad. La presente invención describe un proceso de obtención de jabones de metales alcalino-térreos, en concreto de jabones calcicos, por saponificación de grasas naturales, con un contenido en ácidos grasos superior al 70% y, preferentemente entre el 82-86%.

Para obtener una concentración de ácidos grasos superior al 60%, los procesos de obtención de jabones, generalmente sódicos, conocidos, deben añadir al proceso una etapa final de concentración. Para ello el jabón obtenido con una concentración de ácidos grasos aproximadamente igual o inferior al 60%, se lava y se calienta a 80-90 ⁰ C a presión. El jabón así calentado y sometido a presión se pulveriza en una cámara de vacío a 2 bares de presión aproximadamente. Al salir de la cámara de vacío y encontrarse a presión atmosférica y a temperatura ambiente, el jabón ha perdido parte de su contenido en agua, presentando un aspecto pastoso y la concentración de ácidos grasos requerida (>70%). Esta etapa final de concentración a vacío es costosa y hace que el jabón obtenido tenga una textura arenosa.

En el proceso de la presente invención dicha etapa de concentración final no es necesaria, obteniéndose jabones calcicos con un contenido en ácidos grasos elevado (82-86%) directamente tras el proceso de saponificación.

El proceso de la invención consiste en mezclar las grasas o aceites naturales con el óxido de calcio y añadir a dicha mezcla agua, aplicando calor, en un reactor a presión.

Tras reaccionar las grasas y/o los aceites con el óxido de calcio, se deja enfriar la masa de reacción. El jabón calcico obtenido contiene glicerol procedente de la saponificación de los triglicéridos. No es necesario ningún paso ulterior de lavado, concentración (a vacío, por ejemplo), o similar. Tan sólo el conformado del jabón mediante técnicas convencionales de extrusión en bloques, pelletización, compresión, granulación, etc..

Es pues objeto de la presente invención proteger un nuevo proceso de fabricación de jabones calcicos con un contenido en ácidos grasos superior al 80%. También está incluida dentro del alcance de la invención la realización del proceso de la invención en la que se produce la adición de cantidades adicionales de glicerol y/o de otro agente emulsionante autorizado para alimentación animal previamente a la reacción de saponificación, dando lugar a un jabón con un porcentaje de ácidos grasos inferior respecto al total de la composición pero con mayor contenido del glicerol y/o con la presencia adicional de otro agente emulsionante.

Es otro objeto de la presente invención proteger los jabones calcicos obtenidos según el proceso patentado y caracterizados por su alto contenido en ácidos grasos.

Un último objeto de la presente invención es el uso en alimentación animal de los jabones calcicos con alto contenido en ácidos grasos y, opcionalmente, con contenido incrementado de glicerol y/o presencia adicional de un emulsionante autorizado para alimentación animal, particularmente cuando el uso es en la alimentación de ganado monogástrico.

Descripción detallada de la invención

Las grasas o aceites deben añadirse previamente calentados a una temperatura ligeramente por encima de sus puntos de fusión, generalmente entre 20 y 50 ⁰ C.

Es necesario añadir el mismo número de moles de óxido calcico que el de moles de ácidos grasos existentes en la fuente natural de grasas o aceites a saponificar (Relación 1:1).

Se incorpora el óxido calcico a las grasas y/o aceites calentados y entonces, a dicha mezcla, se añade el agua. La cantidad de agua a añadir será al menos la cantidad

estequiométrica necesaria para que todo el CaO añadido se convierta en CaOH, y cualquier posible exceso sobre esta cantidad debe ser inversamente proporcional a la concentración final de ácido graso que se desee obtener en el jabón calcico. Así un exceso de agua del 6% va a resultar en una concentración de ácidos grasos en los jabones calcicos obtenidos según el procedimiento patentado de alrededor del 84%, una vez descontado un 10% de glicerol sin reaccionar producida durante la saponificación y que, como se ha comentado previamente, se incorpora -no se separa o lava como tradicionalmente se hace en otros procesos descritos en el estado de la técnica anterior-, a la composición final del jabón calcico obtenido. La presencia de glicerol (glicerina) en la composición final del pienso es especialmente útil en monogástricos (cerdos, pollos, etc..) ya que ayuda a la digestibilidad de las grasas, mediante la formación de micelas, en estos animales.

Si se desea incorporar glicerol adicional y/u otro agente emulsionante autorizado para alimentación animal, dichos compuestos pueden añadirse en el momento de añadir el óxido calcico, previamente a la adición del óxido calcico o con posterioridad a dicha adición. Se prefiere que la adición del glicerol y/o el agente emulsionante sea simultánea a la del compuesto fuente de iones calcicos (el óxido calcico). En cualquier caso, la adición del glicerol y/o del agente emulsionante debe ser anterior a la adición del agua, para que el glicerol esté ya presente en el momento de la saponificación y quede homogéneamente distribuido e incorporado. De esta manera, se consigue una fracción perfecta con la fracción oleica en un tiempo breve.

El glicerol que se utiliza en esta invención es preferentemente glicerol sin refinar. La proporción de glicerol añadida variará según el porcentaje que se desee que esté presente en el producto final y dependerá también de si se añade también o no otro emulsionante, pero, en general, oscilará entre 4% y 12%.

El emulsionante opcional puede ser cualquiera de los presentes en la lista positiva de la Unión Europea para el empleo en alimentación animal. La proporción a añadir en el caso de cada uno variará según criterios entre los que destacan su capacidad de emulsión y su coste.

La mezcla de grasas y/o aceites + óxido calcico + agua + los componentes opcionales glicerol y/o agente emulsiónate, se calienta por encima de los 100 ⁰ C dentro de un reactor de acero inoxidable, sometiendo dicha mezcla a una presión de 2 bares. El rango de temperatura preferido es de 100-150 ⁰ C y el de presión de 2 a 4 bares.

Puede emplearse como fuente de grasas y/o aceites, cualquier fuente natural, tanto de origen animal, como vegetal. Dicha fuente de grasa y/o aceite puede ser añadida tal cual, o tratada previamente, para, por ejemplo, eliminar malos olores inherentes a las mismas.

El proceso descrito puede llevarse a cabo en lotes, en continuo o en semicontinuo. El proceso en lotes se inicia con los reactivos y se termina con la obtención de los jabones calcicos, reiniciándose de nuevo con la adición de nuevos reactivos (grasas y/o aceites junto con CaO y el agua). El proceso continuo, sin embargo, no se interrumpe, salvo para mantenimiento y limpieza periódica de las instalaciones. Continuamente se añaden las grasas y/o aceites, junto con CaO y el agua de forma secuencial y, de forma ininterrumpida, se obtiene el jabón calcico rico en ácidos grasos. El proceso semi-continuo es una mezcla de los anteriores. Se trataría de un proceso continuo pero sólo durante un cierto número de ciclos pre-programados.

La adición de los reactivos, su dosificación, así como el control de los parámetros de reacción pueden ser operados de forma automática, incluyendo medios informáticos que comprendan un programa adaptable al tipo de proceso anteriormente indicado: lotes (batch), continuo o semi-continuo y a las necesidades de producción.

El jabón calcico líquido obtenido tras la saponificación en las condiciones de reacción anteriormente reseñadas, se deja enfriar y se moldea, conforma o extruye en cualquier forma utilizable habitualmente en piensos para alimentación animal: barras, bloques, fibras, bolas, comprimidos, tabletas, pellets, etc....

El jabón calcico así obtenido se usa como ingrediente de piensos en alimentación animal, especialmente de animales monogástricos, al tener éstos mayores dificultades en la asimilación de grasas mediante su sistema digestivo.

La utilización de jabones calcicos a partir de grasas y no de ácidos grasos, hace que un elemento esencial en la digestión de la grasa en animales monogástricos como es el glicerol, esté ya presente en el producto y no haya que incorporarlo en el proceso de producción de jabones a partir de ácidos grasos.

La digestibilidad de las grasas en animales monogástricos es menor cuando estas grasas son adicionadas a los piensos en forma de ácidos grasos libres que cuando lo son

en forma de triglicéridos. La adición de emulsionantes a los piensos ó a las grasas y/o aceites mejora significativamente la digestibilidad de la grasa. El glicerol está descrito como agente emulsionante en diversos trabajos y así lo considera la Unión Europea en su lista de aditivos para alimentación animal.

Por lo tanto, un jabón calcico producido a partir de grasas y/o aceites y no partiendo de ácidos grasos libres será de gran utilidad en la alimentación del monogástrico por la presencia del glicerol procedente de la grasa y/o aceite utilizada.