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UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
PREFACTIBILIDAD TÉCNICA Y FINANCIERA PARA VALORAR
LA APLICACIÓN INDUSTRIAL DE UN PROCESO DE
FRACCIONAMIENTO DE UNA GRASA NATURAL
PROYECTO DE GRADUACIÓN SOMETIDO A CONSIDERACIÓN DE
LA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA COMO REQUISITO FINAL
PARA OPTAR POR EL GRADO DE LICENCIATURA EN INGENIERÍA
QUÍMICA
JOSÉ MARIO VARGAS ROJAS
CUIDAD UNIVERSITARIA RODRIGO FACIO
MONTES DE OCA, SAN JOSÉ, COSTA RICA
2015
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Proyecto de graduación presentado ante la Escuela de Ingeniería Química de la
Universidad de Costa Rica como requisito final para optar por el grado de Licenciatura en
Ingeniería Química
Sustentante
José Mario Vargas Rojas
Comité Evaluador
lng. Esteban Durán Herrera, Ph .D.
Profesor, Escuela de Ingeniería Química UCR ~---·-·- -· ·· - ----. ....._\
Lector del proyecto M .Sc. Randall Ramírez Loria
Profesor, Escuela de Ingeniería Química UCR
Miembro invitado
lng. Roberto Coto Rojas
Profesor, Escuela de Ingeniería Química UCR
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“Jedenfalls bin ich überzeugt, daß der Alte nicht würfelt”
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Agradecimientos
A Dios, por darme la vida y permitirme lograr una meta tan importante.
A mi Madre, por todo su esfuerzo incansable durante tantos años.
A Vale, por todo su apoyo y afecto.
A mis amigos, por hacer de la universidad una experiencia irrepetible.
A los profesores Rodolfo Wattson y Randall Ramirez por su ayuda para la realización de este
proyecto.
Al personal de la empresa, al Ing. Luis Manuel Sánchez, al Ing. Oscar Solano y a la Ing. Sol
de María Jiménez, por darme la oportunidad de brindar un aporte a su compañía.
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Resumen
Este proyecto se enfocó en evaluar la posibilidad de instalar una planta de fraccionamiento aceite
de palmiste en una planta extractora de aceite de palma ubicada en la Zona Sur del país, en Laurel
de Corredores.
El estudio se dividió en cuatro partes. En el primer capítulo, se exponen las características del
palmiste y sus fracciones, así como los usos a nivel industrial y los aspectos teóricos del
fraccionamiento. El segundo capítulo es el estudio de mercado, el cual establece los productos que
se quieren producir y el mercado meta al que se quiere llegar. Se determinó que se desea producir
dos tipos de estearina, una con un IV 5 – 7 y otra con un IV entre 7 – 9. El primer producto sería el
de mayor venta ya que tiene una rentabilidad mayor y se pretende vender como un sustituto de
manteca de cacao (CBS), el segundo producto se proyecta como un sustituto de grasas lácteas.
El principal subproducto del proceso es la oleína de palmiste, el cual se pretende vender a empresas
productoras de margarinas que puedan hidrogenar este compuesto. La proyección de ventas se
establece a partir de las importaciones del mercado centroamericano, área donde se desea colocar
los productos. Se establece que en el inicio del proyecto, se empiece con una producción de 563,18
toneladas de estearina y llegue a producir en el quinto año 1008,27 toneladas de estearina IV 5 y
470,13 toneladas de estearina IV 7, manteniendo esta capacidad hasta el décimo año del proyecto.
En el tercer capítulo, referente al estudio técnico, se establece cual es la tecnología que se pretende
utilizar. Se escoge por medio de una matriz de decisión, la planta propuesta por Desmet Ballestra,
que tiene una capacidad de 20 t/d de aceite de palmiste. Esta planta permite obtener una estearina
de IV5 que sea utilizada directamente como CBS. La inversión inicial de compra de equipos se tasa
en USD 1 900 000.
En el cuarto capítulo se realiza el análisis financiero, el cual muestra los indicadores económicos del
proyecto. Se calcula por medio del método propuesto por Peters, que el costo total del proyecto
asciende a de USD 6 047 607. Se obtiene que el escenario planteado podría ser rentable, ya que el
TIR obtenido durante los 10 años del proyecto es de 20,42% y un VAN de USD 1 554 916. El análisis
de sensibilidad muestra que las ventas durante los primeros años del proyecto donde la capacidad
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máxima de la planta aún no ha sido alcanzada, tiene un mayor impacto en la rentabilidad, ya que
una disminución de un 7% haría que el TIR caiga a un 14%.
Así mismo se plantean dos escenarios diferentes de producción, siendo la proyección más favorable
la de producir estearina de IV5 y de IV7, pero sin refraccionar la fase oléica, ya que se obtiene un
TIR de 25,8%. No obstante, este escenario conlleva un mayor riesgo por la dificultad de colocar la
oleína de palmiste en el mercado.
Se recomienda que la empresa interesada no rechace el proyecto, sin embargo se debe realizar un
estudio de mercado más profundo para minimizar el riesgo que representaría una eventual baja en
los precios o en la cantidad a procesar de las grasas obtenidas a partir del palmiste. Según los
resultados obtenidos, es de vital importancia darle énfasis a las ventas de la oleína de palmiste, ya
que el proyecto es más rentable si no se refracciona y se comercializa en mayor volumen este
producto. Este estudio de mercado debe a su vez verificar que las cuotas de mercado y las metas
de ventas de estearina se puedan cumplir.
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Índice General
Introducción ................................................................................................................. 1
Capítulo I. Marco teórico ............................................................................................... 2
1.1 Principales características físico-químicas de aceites y grasas ................................ 2
1.1.1 Punto de fusión .................................................................................................... 2
1.1.2 Contenido de sólidos grasos ................................................................................. 2
1.1.3 Índice de Yodo ...................................................................................................... 3
1.1.4 Índice de Saponificación ....................................................................................... 3
1.1.5 Acidez.................................................................................................................... 3
1.1.6 Punto de nube ...................................................................................................... 4
1.2 Propiedades cristalinas ............................................................................................ 4
1.2.1 Polimorfismo ........................................................................................................ 4
1.3 Manteca de cacao .................................................................................................... 5
1.3.1 Sustitutos de manteca de cacao ........................................................................... 7
1.4 Características y usos del palmiste y sus fracciones .............................................. 11
1.4.1 Características generales .................................................................................... 11
1.4.2 Usos del palmiste y sus fracciones ..................................................................... 16
1.5 Métodos de extracción .......................................................................................... 20
1.5.1 Métodos alternativos de extracción y fraccionamiento .................................... 21
1.6 Procesos de modificación de grasas y aceites ....................................................... 23
1.6.1 Mezclado ............................................................................................................ 23
1.6.2 Interesterificación............................................................................................... 23
1.6.3 Hidrogenación .................................................................................................... 24
1.6.4 Fraccionamiento ................................................................................................. 25
Capítulo II. Estudio de mercado ................................................................................... 33
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vii
2.1 Caracterización de los productos meta ................................................................. 33
2.1.1 Caracterización del producto principal y subproductos .................................... 33
2.1.2 Productos sustitutos ........................................................................................... 34
2.1.3 Características de productos actualmente comercializados por la competencia 35
2.2 Mercado objetivo ................................................................................................... 35
2.2.1 Características socioeconómicas del mercado objetivo .................................... 37
2.3 Análisis de la demanda ........................................................................................... 38
2.3.1 Demanda histórica de estearina de palmiste y productos similares ................. 38
2.3.2 Proyección de la demanda ................................................................................. 43
2.4 Análisis de precios de las fracciones de palmiste y productos similares ............... 48
2.5 Análisis FODA ......................................................................................................... 51
Capítulo III. Estudio técnico ......................................................................................... 53
3.1 Tecnologías disponibles para el fraccionamiento .................................................. 53
3.1.1 Matriz de decisión de la tecnología a implementar en la planta ....................... 59
3.2 Descripción del proceso a implementar ................................................................ 64
3.2.1 DFP del proceso .................................................................................................. 66
3.2.2 Balances de materia y energía ........................................................................... 67
3.2.3 Costos de equipo ................................................................................................ 68
Capítulo IV. Estudio financiero ..................................................................................... 70
4.1 Descripción de los recursos necesarios ................................................................. 70
4.1.1 Costo capital ....................................................................................................... 70
4.1.2 Costo de servicios y mano de obra ..................................................................... 72
4.1.3 Costos de manufactura, administración y mercadeo ........................................ 73
4.2 Financiamiento del proyecto ................................................................................. 75
4.3 Punto de equilibrio del proyecto ........................................................................... 76
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viii
4.4 Flujo de caja ........................................................................................................... 77
4.5 Índices financieros de rentabilidad del proyecto ................................................... 80
4.6 Análisis de sensibilidad........................................................................................... 81
4.7 Análisis financiero de diferentes escenarios de producción ................................. 82
Conclusiones y recomendaciones ................................................................................. 84
Bibliografía .................................................................................................................. 86
Nomenclatura .............................................................................................................. 90
Apéndices .................................................................................................................... 91
A. Datos iniciales ....................................................................................................... 91
B. Resultados intermedios ......................................................................................... 96
C. Muestra de cálculo .............................................................................................. 100
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ix
Índice de figuras
Figura 1.1. Diferentes formas de cristales en grasas. ......................................................................... 4
Figura 1.2. Barra de chocolate con muestras de brote (fat bloom) debido a indebidas condiciones de
almacenamiento ................................................................................................................................. 7
Figura 1.3. Diagramas de fase de mezclas de manteca de cacao con A. Estearina de palmiste, B.
Estearina de palmiste hidrogenada, C. Estearina de palmiste hidrogenada mezclada con aceite de
palma hidrogenado. ............................................................................................................................ 9
Figura 1.4. Contenido de sólidos grasos para diferentes grasas láuricas. ........................................ 15
Figura 1.5. Producción mundial anual de aceites láuricos entre los años 1999 y 2008 ................... 16
Figura 1.6. Esterilizadores utilizados en el procesamiento de palma ............................................... 21
Figura 1.7. Perfiles de temperatura contra tiempo para controles de: (a) temperatura de agua, (b)
diferencia de temperatura, (c) temperatura de aceite. .................................................................... 29
Figura 1.8. (a) La cavidad entre las membranas se llena con el producto a filtrar. (b) El aire o agua se
introduce en el filtro para ejercer la presión y extraer la oleína. ..................................................... 31
Figura 1.9. Paso de extracción de estearina luego de abrir los platos del filtro prensa una vez que la
presión se ha liberado. ...................................................................................................................... 32
Figura 2.1. Producto Interno Bruto para los países centroamericanos durante los años 2003 – 2013.
........................................................................................................................................................... 37
Figura 2.2. PIB Per Cápita para los países centroamericanos durante los años 2003 – 2013. ......... 38
Figura 2.3. Importaciones de manteca de cacao de los países centroamericanos del 2004 – 2013.40
Figura 2.4. Importaciones de fracciones de aceites de palmiste de los países centroamericanos del
2004 – 2013. ...................................................................................................................................... 41
Figura 2.5. Exportaciones desde Costa Rica de fracciones de palmiste sin hidrogenar en los años
2007 – 2013 ........................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Figura 2.6. Importaciones de aceites vegetales hidrogenados e interesterificados para uso
comestible de los países centroamericanos del 1995 – 2013. ......................................................... 42
Figura 2.7. Importaciones de grasas lácteas con y sin azúcar de los países centroamericanos del 1995
– 2013. ............................................................................................................................................... 43
Figura 2.8. Datos reales y suavizados para las importaciones de grasas vegetales hidrogenadas en la
región centroamericana durante los años 1994 – 2013 ................................................................... 45
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Figura 2.9. Datos reales y suavizados para las importaciones de grasas lácteas en la región
centroamericana durante los años 1994 – 2013 .............................................................................. 46
Figura 2.10. Histórico de precios para diferentes aceites vegetales entre los años 2006 – 2014.... 49
Figura 2.11. Histórico de precios para la manteca de cacao entre los años 2006 – 2014 ................ 50
Figura 3.1. Proceso de fraccionamiento de palmiste con envolturas manuales de torta y prensas
hidráulicas ......................................................................................................................................... 53
Figura 3.2. Proceso de fraccionamiento de palmiste con filtración semiautomática ...................... 54
Figura 3.3. Diagrama del fraccionamiento del palmiste para obtener estearina de palmiste (PKOs) y
oleína de palmiste (PKOo) ................................................................................................................. 55
Figura 3.4. Curvas características de temperatura, velocidad de agitación y propiedades físico-
químicas para la cristalización de grasas y aceites. .......................................................................... 58
Figura 3.5. Estructuras cristalinas de la manteca de cacao y del aceite de palmiste. ...................... 59
Figura 4.1. Determinación del punto de equilibrio de acuerdo a los gastos e ingresos proyectados
........................................................................................................................................................... 77
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Índice de cuadros
Cuadro 1.1 Porcentaje en peso de los diferentes ácidos grasos encontrados en la manteca de cacao
según el país de origen........................................................................................................................ 6
Cuadro 1.2 Ejemplos y propiedades de grasas utilizadas como alternativas a la manteca de cacao
........................................................................................................................................................... 10
Cuadro 1.3 Comparación de propiedades en coberturas hechas con diferentes alternativas a la
manteca de cacao. ............................................................................................................................ 10
Cuadro 1.4 Características físico-químicas estándar del aceite de palmiste y sus fracciones ......... 12
Cuadro 1.5 Composición en porcentaje masa de los ácidos grasos presentes en el palmiste y sus
fracciones .......................................................................................................................................... 13
Cuadro 1.6 SFC del palmiste refinado, blanqueado y desodorizado (RBD) y del palmiste hidrogenado
al 100%| ............................................................................................................................................ 13
Cuadro 1.7 Contenido de sólidos grasos y punto de fusión de la estearina de palmiste para diferentes
valores de índice de yodo (IV) ........................................................................................................... 14
Cuadro 1.8 Contenido de sólidos grasos y punto de fusión para las fracciones del aceite de palmiste
........................................................................................................................................................... 14
Cuadro 1.9 Temperaturas recomendadas para el transporte y almacenamiento de palmiste y sus
fracciones .......................................................................................................................................... 15
Cuadro 1.10 Composición en porcentaje masa de diferentes compuestos utilizados en la
manufactura de chocolates con sustitutos de manteca de cacao (CBS) .......................................... 18
Cuadro 1.11 Mezclas interesterificadas de productos de aceite de palmiste y su contenido de sólidos
grasos a diferentes temperaturas ..................................................................................................... 19
Cuadro 1.12 Aplicaciones de la oleína de palmiste en margarinas .................................................. 19
Cuadro 1.13 Características de jabones hechos a base de mezclas de estearina de palma y oleína de
palmiste. ............................................................................................................................................ 20
Cuadro 1.14 Características físico-químicas y composición de ácidos grasos de aceite de palmiste
fraccionado utilizando CO2 supercrítico ............................................................................................ 22
Cuadro 1.15 Productos interesterificados de aceite de palmiste hidrogenado ............................... 23
Cuadro 1.16 Propiedades físico-químicas de productos de aceite de palmiste hidrogenado ......... 25
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Cuadro 1.17 Características físico-químicas de productos de palma fraccionados por medio de
diferentes técnicas ............................................................................................................................ 26
Cuadro 1.18 Comparación de características de aceite de palma filtrado con diferentes tecnologías
........................................................................................................................................................... 31
Cuadro 2.1 Caracterización de la estearina de palmiste como producto final del proceso propuesto
........................................................................................................................................................... 33
Cuadro 2.2 Características físico químicas de productos CBS disponibles en el mercado ............... 36
Cuadro 2.3 Error porcentual absoluto medio para las curvas obtenidas de los datos reales de
importaciones de aceites vegetales hidrogenados y grasas lácteas en Centroamérica. .................. 46
Cuadro 2.4 Pronóstico de producción total de estearina de palmiste de acuerdo a demanda de
mercado centroamericano de aceites vegetales hidrogenados y grasas lácteas ............................. 48
Cuadro 2.5 Proyección de precios de la estearina y oleína de palmiste sin hidrogenar de los años
2016 - 2025 ....................................................................................................................................... 50
Cuadro 3.1 Propiedades físico-químicas para diferentes muestras de estearina de palmiste
cristalizadas a diferentes temperaturas ............................................................................................ 57
Cuadro 3.2. Necesidad de servicios para la producción de cada una de las tecnologías de
fraccionamiento de palmiste ............................................................................................................ 60
Cuadro 3.3. Costo energético de cada servicio requerido para la planta de fraccionamiento de
palmiste ............................................................................................................................................. 60
Cuadro 3.4 Costo por consumo de servicios de cada una de las tecnologías para el fraccionamiento
de palsmite ........................................................................................................................................ 61
Cuadro 3.5 Matriz de decisión para determinar la tecnología a implementar para el proceso de
fraccionamiento ................................................................................................................................ 62
Cuadro 3.6 Costo por punto de beneficio para las tecnologías de fraccionamiento disponibles .... 63
Cuadro 3.7 Tamaño de intercambiadores de calor del proceso ....................................................... 68
Cuadro 3.8 Características y costos asociados a los equipos a utilizar en el proyecto de
fraccionamiento de palmiste ............................................................................................................ 69
Cuadro 4.1 Descripción de inversión de capital fijo para el proyecto .............................................. 71
Cuadro 4.2 Descripción de inversión de capital de trabajo para el proyecto ................................... 72
Cuadro 4.3 Costo de servicios para la planta de fraccionamiento seleccionada para la posible
implementación ................................................................................................................................ 72
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xiii
Cuadro 4.4 Costos de mano de obra para la planta de fraccionamiento seleccionada ................... 72
Cuadro 4.5 Costos de materia prima para la planta de fraccionamiento seleccionada ................... 73
Cuadro 4.6. Estimación del costo anual de manufactura para la planta de fraccionamiento palmiste
seleccionada ...................................................................................................................................... 74
Cuadro 4.7 Estimación del costo administrativo anual de la planta de fraccionamiento de palmiste
........................................................................................................................................................... 74
Cuadro 4.8 Estimación del costo de mercadeo anual de la planta de fraccionamiento de palmiste
........................................................................................................................................................... 75
Cuadro 4.9 Costos totales de producción para el año 2016 para la planta de fraccionamiento ..... 75
Cuadro 4.10 Desglose de pagos y saldos por año por el financiamiento del proyecto .................... 76
Cuadro 4.11 Calculo del punto de equilibrio del proyecto ............................................................... 76
Cuadro 4.12 Flujo de caja por periodo para la inversión del proyecto de fraccionamiento de palmiste
........................................................................................................................................................... 78
Cuadro 4.13 TIR y VAN para el proyecto de fraccionamiento de palmiste ...................................... 80
Cuadro 4.14 Análisis de sensibilidad para el proyecto de fraccionamiento de palmiste ................. 82
Cuadro 4.15 Análisis de TIR y VAN para diferentes escenarios de producción ................................ 82
Cuadro A.1 Producto Interno Bruto de los países centroamericanos de los años 2003 – 2013. ..... 91
Cuadro A.2 Producto Interno Bruto per cápita de los países centroamericanos de los años 2003 –
2013. ................................................................................................................................................. 92
Cuadro A.3 Importaciones de manteca de cacao de los países centroamericanos de los años 2004 -
2014 .................................................................................................................................................. 92
Cuadro A.4 Importaciones de fracciones de palmiste de los países centroamericanos de los años
2004 - 2013 ....................................................................................................................................... 93
Cuadro A.5 Exportaciones desde Costa Rica de fracciones de palmiste sin hidrogenar en los años
2007 – 2013 ....................................................................................................................................... 93
Cuadro A.6 Proyección de límites de materia prima disponible para fraccionamiento ................... 93
Cuadro A.7 Importaciones de aceites vegetales hidrogenados e interesterificados para uso
comestible de los países centroamericanos del 1995 – 2013. ......................................................... 94
Cuadro A.8 Importaciones de leche y nata concentradas de los países centroamericanos del 1994 –
2013. ................................................................................................................................................. 94
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xiv
Cuadro A.9 Precios por tonelada para grasas vegetales y manteca de cacao para los años 2006 –
2014 .................................................................................................................................................. 95
Cuadro A.10 Precios promedio de la estearina de palmiste IV 5 e IV7 en Malasia de los años 2008 -
2012 .................................................................................................................................................. 95
Cuadro B.1 Suavizado exponencial y regresiones lineales para datos de importaciones de aceites
vegetales hidrogenados e interesterificados para uso comestible en los países centroamericanos 96
Cuadro B.2 Suavizado exponencial y regresiones lineales para datos de importaciones de
Importaciones de leche y nata concentradas en los países centroamericanos ............................... 97
Cuadro B.3 Pronóstico de mercado de aceites vegetales hidrogenados e interesterificados para uso
comestible y de leche y nata concentradas en Centroamérica en los años 2016 – 2025 ................ 98
Cuadro B.4 Proyección de precios de venta para la estearina y oleína de palmiste a nivel
centroamericano para los años 2016 – 2025 .................................................................................... 98
Cuadro B.5 Proyección inicial de estearina de palmiste de acuerdo a la cuota de mercado planteada
........................................................................................................................................................... 99
Cuadro B.6 Proyección de producción de fracciones de palmiste al refraccionar y considerando el
límite de la planta seleccionada. ....................................................................................................... 99
Cuadro C.1. Datos de regresión lineal para pronóstico de mercado .............................................. 101
Cuadro C.2. Datos de regresión lineal para pronóstico de precios de fracciones de palmiste ...... 102
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1
Introducción
En la industria de alimentos se utiliza la manteca de cacao como materia prima en la elaboración de
productos de confitería. También se utiliza en la industria de jabones y cosméticos. Sin embargo, su
costo puede ser elevado, por lo cual se sustituye con productos denominados como CBS (Cocoa
butter susbtitute) o CBE (Cocoa butter equivalent). Se ha estudiado que la fracción sólida del aceite
de palmiste, obtenido de la almendra de la fruta de palma aceitera, presenta características
similares al perfil lipídico de la manteca de cacao. El principal constituyente de este aceite es el ácido
láurico (Lipp, 1998). Actualmente, este aceite simplemente se vende en su forma cruda y solo una
parte se refina para utilizar como materia prima en la formulación de la base grasa de margarinas
industriales.
El fin del proyecto es el evaluar la factibilidad técnica así como el mercado potencial en la región
centroamericana para una eventual comercialización de la estearina de palmiste, esto de acuerdo a
la empresa interesada. La importancia del proyecto desde el punto de vista ingenieril es el de poder
evaluar opciones de técnicas de separación que no conlleve un alto grado de complejidad para
poder obtener un producto que supla una necesidad monetaria, así como de evaluar los usos de los
subproductos del proceso que se llevaría a cabo como parte del fraccionamiento. También, el
proyecto es relevante ya que el método de fraccionamiento en seco del palmiste es relativamente
novedoso en el entorno y la empresa interesada espera ser pionera en el mercado centroamericano.
La metodología del proyecto se basa primeramente en el análisis del mercado de la región
centroamericana, área donde se planea comercializar los productos obtenidos. Con esta
información se realizan pronósticos a 10 años para determinar la capacidad de producción que debe
tener la planta para lograr suplir las demandas del mercado. A partir de esta información, se escoge
una de las tecnologías disponibles de fraccionamiento a nivel industrial basada en aspectos técnicos
y económicos. Finalmente, se realiza un análisis financiero para determinar si la planta elegida con
las condiciones de producción proyectadas va a ser rentable para la empresa interesada.
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2
Capítulo I
1 Marco teórico
1.1 Principales características físico-químicas de aceites y grasas
1.1.1 Punto de fusión
Un triglicérido puro funde a una temperatura específica, por lo cual es sencillo definir su punto de
fusión. Sin embargo, las grasas y aceites son compuestos complejos formados por una gran variedad
de triglicéridos y ácidos grasos, por lo cual no funden a una temperatura específica, sino en un rango
(Chauhan & Varma, 2009). Por lo general hay tres formas comunes de definir el punto de fusión de
una grasa:
Punto de capilar cerrado: Se denomina también punto de transparencia. En este método se
coloca la grasa en un tubo capilar y se cierra por ambos extremos. Posteriormente se calienta
controladamente hasta que toda la masa se vuelva transparente y se reporta el punto de fusión
(Firestone, 1998).
Punto de capilar abierto o punto de deslizamiento (Slip point): Este es el punto que por lo
general se reporta como punto de fusión. Consiste en colocar una muestra de grasa en un capilar
y calentar controladamente. El punto de fusión se toma cuando la grasa comienza a desplazarse
por las paredes del capilar (Firestone, 1998).
Punto de fusión Wiley: En este método se coloca un disco de grasa en una mezcla agua – alcohol
o de densidad similar y luego se calienta la solución. El punto de fusión se reporta cuando el
compuesto graso adopta una forma esférica (Chauhan & Varma, 2009).
1.1.2 Contenido de sólidos grasos
Las grasas y aceites que se analizan en este estudio tienen diferentes características físico-químicas
que son esenciales para su comparación. Dentro de las más importantes se puede mencionar el
contenido de sólidos grasos o SFC por sus siglas en inglés. Este parámetro mide la cantidad de sólidos
que tiene la grasa a una determinada temperatura. Esto además es un indicador del nivel de dureza
de la red cristalina de la manteca. La medición de parámetro se realiza comúnmente por medio de
una máquina de resonancia magnética nuclear (Jahurul, 2013).
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3
1.1.3 Índice de Yodo
Otro indicador de la calidad del producto es el índice de yodo (IV por sus siglas en inglés), el cual
indica el grado de insaturación de la grasa, entre más alto sea este índice, mayor cantidad de enlaces
dobles tiene el compuesto. Por definición, el índice se expresa como los gramos de yodo absorbidos
por 100 g de grasa. De los métodos más comunes utilizados es el de Wijs, en el cual se pesa el lípido,
se disuelve en un solvente orgánico y se añade un exceso de cloruro de yodo. Se cuantifica cuánto
yodo reaccionó por diferencia del remanente. Típicamente, las grasas son líquidas a temperatura
ambiente debido a una cantidad mayor de ácidos grasos insaturados, mientras que son sólidas si
contienen un mayor nivel de ácidos grasos saturados (Chauhan & Varma, 2009).
1.1.4 Índice de Saponificación
El número o índice de saponificación es una medida del peso molecular promedio de los triglicéridos
en una muestra de grasa. La saponificación es el proceso de romper una grasa neutra en glicerol y
ácidos grasos por medio de un compuesto alcalino. La reacción general es la siguiente:
𝑇𝑟𝑖𝑔𝑙𝑖𝑐é𝑟𝑖𝑑𝑜 + 3𝐾𝑂𝐻 → 𝐺𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑜𝑙 + 3 𝑆𝑎𝑙 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑔𝑟𝑎𝑠𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑝𝑜𝑡𝑎𝑠𝑖𝑜
Por definición, el número de saponificación se define como los miligramos de hidróxido de potasio
requeridos para saponificar un gramo de grasa. Por lo general esto se lleva a cabo al extraer el lípido
y disolverlo en una solución de etanol que contiene un exceso conocido de KOH. Luego de la
reacción se determina el KOH residual utilizando HCl y por diferencia se obtiene el que se utilizó en
la reacción. El número de saponificación se calcula por medio del peso de la muestra y la cantidad
de KOH que reaccionó. Entre más pequeño sea el número de saponificación, más grande va a ser el
peso molecular de los triglicéridos en la muestra (Chauhan & Varma, 2009).
1.1.5 Acidez
La acidez de un compuesto graso no debe de confundirse con el pH. La acidez es una medición de la
cantidad de ácidos grasos presentes en una muestra de grasa. Los lípidos son extraídos del alimento
y se disuelven en etanol, donde luego se valora con un compuesto alcalino como hidróxido de
potasio. La acidez se define como los miligramos de KOH necesarios para neutralizar los ácidos
grasos en un gramo de lípidos. Se debe tener cuidado de tener un error positivo en la estimación de
la acidez, ya que se puede considerar otros compuestos como aminoácidos o ácidos de fosfato. La
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4
acidez es una rápida forma de medir la descomposición de triglicéridos en ácidos grasos libres, la
cual tiene un efecto adverso en la calidad de muchos lípidos. (Chauhan & Varma, 2009).
1.1.6 Punto de nube
Este valor brinda una medición de la temperatura a la cual comienza la cristalización para un aceite
líquido. Para determinarlo, la grasa se caliente hasta un punto donde sea claro que se hayan
destruido todos los cristales y se mantiene a esa temperatura durante un periodo corto de tiempo
para eliminar la memoria del cristal. Luego la muestra se enfría a una tasa controlada. Cuando la
solución se pone turbia, ese es el punto de nube (Chauhan & Varma, 2009).
1.2 Propiedades cristalinas
1.2.1 Polimorfismo
El polimorfismo es la habilidad de las moléculas de grasa de existir en más de una configuración
cristalina dependiendo de su arreglo en la red. Estas formas son alfa (α), beta prima (β’) y beta (β),
en orden creciente de estabilidad (Lawson, 1995). La Figura 1.1 muestra las tres diferentes formas
que los cristales pueden adquirir.
Figura 1.1. Diferentes formas de cristales en grasas (Fuente: Widlak, 2001).
Estas diferentes formas cristalinas son idénticas en su composición química, sin embargo tienen
diversas propiedades físicas, especialmente el punto de fusión, el cual es determinante para su
utilización en aplicaciones industriales, como por ejemplo la utilización de manteca de cacao en el
chocolate o algún sustituto de esta (Widlak, 2001).
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5
La obtención de las diferentes formas de cristales va a depender directamente de la forma de enfriar
la sustancia durante la cristalización. Por ejemplo, si la grasa es enfriada rápidamente, los cristales
van a ser pequeños y de configuración α. Estos cristales no duran mucho tiempo ya que son los
menos estables, y son convertidos en cristales de forma β’. Estos son considerados de alta rigidez.
Dependiendo del arreglo del glicérido y de la temperatura a la que se encuentra, la forma beta prima
se puede convertir en la forma más estable, que es la forma β. Esta última forma no es rígida, sino
más bien tiene una textura plástica, por lo tanto se utiliza en sólidos que están alrededor de fluidos
grasos, margarina, entre otros. Los sustituyentes o reemplazos de manteca de cacao pueden
alcanzar la forma β’ sin necesidad de temperar la sustancia, mientras que para llegar a la forma β,
si es necesario este proceso. La forma β se utiliza más que todo en chocolates, manteca de cacao y
equivalentes de manteca de cacao (CBE) (Widlak, 2001).
La transición de la forma menos estable α, a la forma más estable β, se puede dar en dos modos,
sólido – sólido y transformación mediada por fundido. La primera transformación ocurre a una
temperatura menor que la temperatura de fusión de todos los polimorfos envueltos en el proceso.
La segunda transformación, sólido – sólido, ocurre cuando la temperatura es mayor a la de fusión
de las formas menos estables. Se ha observado que tasa de cristalización por fundido es mayor que
la de sólido – sólido (Shahidi, 2005). La cristalización por fundido requiere 3 pasos:
1. Fundido de la forma menos estable
2. Nucleación y crecimiento de la forma más estable
3. Transferencia de masa en el líquido por la fusión de la fase menos estable.
En lo que respecta al polimorfismo de los sustitos de la manteca de cacao (CBS), específicamente el
aceite de palmiste y su fracción sólida, la forma β’ es la más predominante. De hecho, la forma α se
presenta únicamente si el enfriamiento es muy rápido y es sencillo que se dé la transición hacia la
forma beta prima. (Lonchampt & Hartel, 2004).
1.3 Manteca de cacao
La manteca de cacao es comúnmente utilizada como un componente esencial en productos de
chocolate y confitería ya que tiene características físicas y químicas muy específicas. La manteca se
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6
utiliza como la fase continua del chocolate, en la que se añaden compuestos como cacao, leche,
semillas, entre otros (Rajah, 2002). Este producto es altamente requerido y además que es
considerablemente costoso. Además que las semillas de cacao no contienen una gran cantidad de
manteca, la cual ronda el 55% (Hui, 2006).
La manteca de cacao es sólida a temperatura ambiente, alrededor de 25 °C, mientras que a la
temperatura corporal de 37 °C es líquida (Jahurul, 2013). La manteca de cacao funde en un intervalo
más estrecho que los aceites láuricos. Este pequeño margen de plasticidad se debe a la
configuración de los glicéridos que conforman dichos componentes y no a los ácidos grasos de bajo
peso molecular. Se ha determinado que al menos un 70% de los glicéridos de la manteca de cacao
se componen de un solo radical de ácido oleico combinado con otro radical, como puede ser
palmítico o esteárico o ambos.
Muchas de las grasas vegetales tienen un polimorfismo muy acentuado, especialmente la manteca
de cacao. Esto conduce a que la consistencia y el punto de fusión varíen de acuerdo a las condiciones
en las que se ha solidificado o se ha almacenado después de la solidificación (Lawson, 1995). La
composición de la manteca de cacao, dependiendo del lugar de procedencia, se muestra en el
Cuadro 1.1.
Cuadro 1.1 Porcentaje en peso de los diferentes ácidos grasos encontrados en la manteca de cacao
según el país de origen
Ácido graso
País de origen
Brasil Malasia Costa de Marfil
Composición en masa (%)
Ácido láurico (C12:0) - - -
Ácido mirístico (C14:0) 0,1 0,1 0,1
Ácido palmítico (C16:0) 23,7 24,8 25,4
Ácido esteárico (C18:0) 32,9 37,1 35,0
Ácido oleico (C18:1) 37,4 33,2 34,1
Ácido linoleico (C18:2) 4,0 2,6 3,3
Fuente: Shahidi, 2005
La manteca de cacao puede cristalizar en varias formas polimórficas, ya sea α, γ, β’ o β. Las
temperaturas de fusión de estas formas son 17, 23, 26 y 37 °C respectivamente. En la industria del
chocolate únicamente se utiliza cristales β, gracias a su alto punto de fusión. La estructura cristalina
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7
le provee a los productos de chocolate una excelente calidad en términos de brillo así como una
textura lisa y a la vez crujiente (Jahurul, 2013). Además de esto, la manteca de cacao exhibe una
gran resistencia al blanqueamiento o brote de la grasa, que se observa como la aparición de
manchas blancas en el chocolate, como se muestra en la Figura 1.2.
Figura 1.2. Barra de chocolate con muestras de brote (fat bloom) debido a indebidas condiciones
de almacenamiento (Fuente: Lonchampt & Hartel, 2004).
1.3.1 Sustitutos de manteca de cacao
Hay varios tipos de alternativas a la manteca de cacao (CBA) que se describen a continuación:
Equivalente de manteca de cacao (CBE)
Grasas no-láuricas y no hidrogenadas de origen vegetal que tienen propiedades químicas y
físicas similares a la manteca de cacao y es mezclable con esta a cualquier grado sin alterar sus
propiedades. Dentro de este tipo existen dos subgrupos. El CBEX o extensor de manteca de
cacao, el cual no es miscible en cualquier grado con la manteca. También están los CBI o
mejoradores de manteca de cacao, los cuales tienen un contenido más alto de triglicéridos para
mejorar la calidad de las mantecas suaves (Lipp & Adam, 1998).
Reemplazo de manteca de cacao (CBR)
Estas son grasas no-láuricas que tienen una distribución de ácidos grasos similar a la manteca
de cacao pero una estructura de triglicéridos completamente diferente. Son compatibles con la
manteca de cacao únicamente en proporciones de hasta un 25% de manteca, sin llegar a
sustituirla por completo. Los CBR se componen por lo general por grasas hidrogenadas. (Young,
1983; Zaidul, 2007; Lonchampt & Hartel, 2004).
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8
Sustitutos de manteca de cacao (CBS)
Grasas láuricas (su principal componente es el ácido láurico) que son completamente diferentes
a la manteca de cacao, desde el punto de vista químico pero con propiedades físicas similares,
la cual la hace útil únicamente para sustituir a la manteca de cacao en un porcentaje mayor al
94%. La estearina de palmiste cae dentro de este grupo debido a su composición química y su
contenido de sólidos grasos (Lipp & Adam, 1998).
Como muestra su composición química del Cuadro 1.1, la manteca de cacao prácticamente no
contiene ácido láurico y mientas que en el palmiste es el mayor componente, la manteca de cacao
y los CBS láuricos son prácticamente incompatibles. Por este hecho, a niveles más altos de 4% - 6%
de manteca de cacao en CBS, se forma una mezcla eutéctica. Aparte de que esta mezcla se suaviza
más fácilmente, puede resultar en un producto blanqueado en un par de meses. Este lapso se
reduce a menos de una semana si la composición de manteca se aumenta a 10%. Para
composiciones mayores de manteca de cacao, el brote no tarda más de dos días en aparecer. Nótese
que estas grasas tienen un contenido de sólidos grasos (SFC por sus siglas en inglés) bastante alto,
lo cual acelera el blanqueamiento en comparación con grasas con menos sólidos (Lonchampt &
Hartel, 2004).
Los diagramas de fase de las mezclas de manteca de cacao con CBS, observados en la Figura 1.3
muestran como son incompatibles y poco útiles para ser usados en productos de confitería. Nótese
como en los tres diagramas, el contenido de sólidos grasos disminuye drásticamente con tan solo
adicionar un poco del sustituto, lo cual trae consecuencias indeseables en el chocolate como lo es
la ruptura de la emulsión y la separación de fases en el sólido (Lonchampt, & Hartel, 2004).
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9
Figura 1.3. Diagramas de fase de mezclas de manteca de cacao con A. Estearina de palmiste, B.
Estearina de palmiste hidrogenada, C. Estearina de palmiste hidrogenada mezclada con aceite de
palma hidrogenado (Fuente: Lonchampt, P., & Hartel, R. W., 2004).
Hay varias propiedades que posee el chocolate, que van más allá de su valor nutricional o su sabor,
y estas son las propiedades físicas. Como por ejemplo, el sonido del chocolate al quebrarse y el
hecho que se derrita rápida y completamente en la boca. Para ello hay que modificar la manteca de
cacao bajo ciertas condiciones que garanticen estas propiedades. Por ende, los sustituyentes tienen
que estar en condiciones de emular la función de dicha manteca (Young, 1983; Zaidul, 2007).
En el Cuadro 1.2, se muestras diferentes propiedades de las características de alternativas a la
manteca de cacao. Dentro de otros sustitutos para la manteca de cacao se puede recurrir al aceite
de semilla de mango. La semilla de esta fruta contiene entre 5,28 – 15% de aceite en base seca. El
índice de yodo de este aceite ronda un valor de 39 – 48 y su punto de fusión es de 34 – 43 °C (Jahurul,
2013). También la manteca de kokum puede utilizarse para sustituir la manteca de cacao. El aceite
extraído tiene un punto de fusión de 38 – 42 °C y significa el 25% de la masa de la semilla (Jahurul,
2013).
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10
Cuadro 1.2 Ejemplos y propiedades de grasas utilizadas como alternativas a la manteca de cacao
Tipo Grasa utilizada Función Ácidos grasos
principales
Equivalente de
manteca de cacao
(CBE)
Aceite de palma, manteca
de karité, manteca de
illipé, manteca de kokum
Grasas no láuricas, no
afectan las propiedades de
la manteca de cacao en las
mezclas con esta.
Palmítico,
esteárico, oleico,
linoleico
Reemplazo de
manteca de cacao
(CBR)
Aceite de soya, aceite de
colza, aceite de algodón,
oleína de palma
Compatibles parcialmente
con la manteca de cacao.
Elaídico,
esteárico,
palmítico,
linoleico
Sustituto de
manteca de cacao
(CBS)
Aceite de coco, aceite de
palmiste
Grasas láuricas, apto sólo
para sustitución mayor al
94%
Láurico, mirístico
Fuente: Lipp & Adam, 1998.
Al comparar las diferentes alternativas de manteca de cacao en el Cuadro 1.3, se muestra que los
CBS son una opción con inmejorables propiedades sensoriales a un menor precio que los CBE, con
el principal inconveniente de la incompatibilidad con la manteca de cacao.
Cuadro 1.3 Comparación de propiedades en coberturas hechas con diferentes alternativas a la
manteca de cacao.
Propiedad CBE CBR no láurico
hidrogenado
CBS
interesterificado CBS Fraccionado
Sabor Excelente Pobre Bueno Excelente
Sensación en el
paladar Excelente Pobre Bueno Excelente
Textura Excelente Pobre Bueno Excelente
Uso en moldeo Excelente Pobre Bueno Excelente
Brillo Excelente Regular Bueno Bueno
Resistencia
oxidativa Excelente Buena Bueno Excelente
Compatibilidad
con manteca de
cacao
Completa Limitada 6% Máx. 6% Máx.
Costo relativo Muy costoso Muy económico Económico Moderado
Fuente: Pease, 1985
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11
1.4 Características y usos del palmiste y sus fracciones
1.4.1 Características generales
Las frutas de palma (Elaeis guineensis) contienen aproximadamente un 45% de semilla o palmiste,
el cual es un producto secundario en las industrias de palma. En base húmeda, el palmiste contiene
aproximadamente un 45 – 50% de aceite (PKO por sus siglas en inglés Palm Kernel Oil). Aunque la
palma y el palmiste son obtenidos de la capa del mesocarpio de la fruta, ambas tienen características
sumamente diferentes. (Jahurul, 2013). La cantidad de aceite de palmiste producida normalmente
es un 12% de la del aceite de palma (Berger, 2003).
El aceite de palmiste es una fuente rica de ácido láurico en un 48%, ácido mirístico en un 15%, ácido
oleico en un 15% y ácido linoleico en un 5% (Jahurul, 2013; Young, 1983; Berger, 2003). Véase
Cuadro 1.5
El aceite de palmiste tiene un índice de yodo con un valor aproximado entre 13 – 23. Este dato es
mayor que el presentado por aceites similares como el de coco. La razón de esto se debe a la
significativa cantidad de ácidos grasos insaturados como el oleico y linoleico (Young, 1983).
En la manteca de cacao, los niveles de ácidos como el láurico, mirístico son muy bajos,
prácticamente trazas, mientras que los ácidos palmítico, esteárico y oleico se encuentran en niveles
altos. El palmiste por su parte, exhibe una distribución opuesta de la concentración de ácidos grasos
principales (Jahurul, 2013).
Las propiedades del palmiste de alta resistencia a la oxidación y un corto rango de fusión se deben
a que el ácido láurico se presenta en altos niveles, y este ácido es de bajo peso molecular y es
saturado. No obstante, los ácidos saturados de bajo peso molecular son responsables por el
principal problema del uso de estas grasas para fines comestibles. Los triglicéridos de esos ácidos
son fácilmente hidrolizables, por lo cual puede existir un sabor jabonoso remanente. La solubilidad
de estos ácidos en agua puede resultar ser un problema a la hora de tratar efluentes de estos
procesos. (Young, 1983).
De acuerdo a las normas establecidas por la comisión Codex Alimentarius, en conjunto con la
Organización Mundial de la Salud y la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la
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12
Agricultura. Las características estándar para el aceite de palmiste y sus fracciones, estearina la
fracción sólida y oleína la fracción líquida, se muestran en el Cuadro 1.4.
Cuadro 1.4 Características físico-químicas estándar del aceite de palmiste y sus fracciones
Característica Aceite de
palmiste
Estearina de
palmiste
Oleína de
palmiste
Punto de fusión (°C) 25,9 – 28,0 31 – 34 21 – 26
Densidad relativa (a 40 °C) 0,899 – 0,914 0,902 – 0,908 0,906 – 0,909
Índice de refracción (ND 40 °C) 1,448 – 1,452 1,451 – 1,453 1,449 – 1,451
Número de saponificación 230 – 254 231 – 244 244 – 255
Índice de yodo 14,1 – 21,0 4 – 8,5 20 – 28
Colesterol (ppm) 0,6 – 3,7 1,4 – 1,7 1,5 – 1,9
Número de Reichert 4 – 7 - -
Número de Polenske 8 – 12 - -
Hierro (ppm máx.) - 7 5
Humedad y materia volátil a 105 °C (%) 0.2 máx.
Peróxidos (meq de O2 / kg de aceite) 15
Fuente: Gunstone, 2002; Codex Alimentarius, 1999
El Cuadro 1.5 muestra la composición de ácidos grasos de las fracciones de palmiste, donde se
aprecia que su fracción de ácido láurico es mucho mayor que el resto de ácidos. Esta tendencia se
mantiene en la estearina. La principal diferencia entre ambas fracciones es la composición de ácido
oleico, que es prácticamente una cuarta parte de la oleína, pero en la estearina no sobrepasa el
8,8%.
El Cuadro 1.6 muestra el palmiste completamente hidrogenado. En la práctica, cuando se hidrogena
palmiste, se detiene en un máximo de índice de yodo de 2,5, ya que de continuarse el proceso, el
producto queda con una textura desagradable a cera. Ese índice de yodo corresponde a una
temperatura de fusión de unos 37 °C (Young, 1983).
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13
Cuadro 1.5 Composición en porcentaje masa de los ácidos grasos presentes en el palmiste y sus
fracciones
Ácido graso
Composición en masa (%)
Aceite de
palmiste Oleína de Palmiste Estearina de Palmiste
Ácido caproico (C6:0) 0,3 0,4 0,2
Ácido caprílico (C8:0) 4,2 5,4 1,2 – 3,5
Ácido cáprico (C10:0) 3,7 3,9 2,4 – 3,6
Ácido láurico (C12:0) 48,7 41,5 55,6 – 58,6
Ácido mirístico (C14:0) 15,6 11,8 18,1 – 24,7
Ácido palmítico (C16:0) 7,5 8,4 7,1 – 7,9
Ácido esteárico (C18:0) 1,8 2,4 1,5 – 1,8
Ácido oleico (C18:1) 15,0 22,8 2,6 – 8,8
Ácido linoleico (C18:2) 2,6 2,3 0,2 – 1,5
Fuentes: Gunstone, 2002; Berger, 2003
El Cuadro 1.7 muestra con más detalle cómo se comporta el contenido de sólidos grasos de la
estearina de palmiste de acuerdo a su índice de yodo. Nótese que los puntos de fusión son similares,
sin embargo, el contenido de sólidos grasos a 30 °C es muy superior en el aceite que ha pasado
nuevamente por un proceso de fraccionamiento, a pesar de que el punto de fusión es un grado
menor a la grasa con un índice de yodo de 2.
Cuadro 1.6 SFC del palmiste refinado, blanqueado y desodorizado (RBD) y del palmiste hidrogenado
al 100%|
Temperatura (°C) Contenido de sólido grasos Palmiste (%)
RBD1 Hidrogenado2
10 71,13 72
21,1 36,05 65
26,7 6,79 49
33,3 0,08 22
37,8 0,03 9.5
Fuentes: 1Empresa nacional productora de aceite de palma. 2Young, 1983
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14
Cuadro 1.7 Contenido de sólidos grasos y punto de fusión de la estearina de palmiste para diferentes
valores de índice de yodo (IV)
Índice de
yodo
Temperatura (°C) Punto de
fusión 20 25 30 35 40
Contenido de sólidos grasos (%)
9 70 48 8 0 - 30
7 82 68 29 0 - 32
2 94 84 37 3 0 34
31 94 90 60 1 0 33
0.42 95 90 50 5 1 35 1 Aceite refraccionado. 2 Aceite hidrogenado. Fuente: Rossell, 1985.
El Cuadro 1.8 muestra las propiedades físicas de las fracciones del palmiste. A la hora de comparar
ambas fracciones, se aprecia que la estearina tiene un perfil de fusión mucho más pronunciado que
la oleína, lo cual hace a la fracción sólida apta para usarse como CBS.
Como se aprecia en la Figura 1.4, el perfil de sólidos grasos de la estearina de palmiste es muy similar
a la manteca de cacao, contrario al perfil del aceite de palmiste crudo, el cual contiene una menor
cantidad de sólidos a una dada temperatura al compararlo con los otros dos, de ahí la necesidad de
fraccionar el palmiste si se desea usar como sustituto de manteca de cacao.
Cuadro 1.8 Contenido de sólidos grasos y punto de fusión para las fracciones del aceite de palmiste
Temperatura (°C) Contenido de sólidos grasos (%)
Estearina de palmiste Oleína de palmiste
5 93,2 65,6
10 91,6 56,9
15 90,1 40,4
20 82,8 20,9
25 68,2 1,4
30 34,6 -
Punto de fusión (°C) 32,2 23,6
Fuente: Berger, 2003.
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15
Figura 1.4. Contenido de sólidos grasos para diferentes grasas láuricas. (Fuente: Gunstone, 2002)
El Cuadro 1.9 muestra las temperaturas recomendadas tanto para el transporte como para
almacenamiento del palmiste y sus fracciones.
Cuadro 1.9 Temperaturas recomendadas para el transporte y almacenamiento de palmiste y sus
fracciones
Aceite o grasa
Temperatura de
transporte (°C)
Temperatura de
almacenamiento (°C)
Máximo Mínimo Máximo Mínimo
Aceite de palmiste 40 45 27 32
Oleína de Palmiste 30 35 25 30
Estearina de Palmiste 40 45 32 38
Fuente: Codex Alimentarius, 1987
Tal y como se observa en la Figura 1.5, la producción mundial de aceite de palmiste prácticamente
se ha doblado en la última década al pasar de 2,6 a 5 millones de toneladas. Mientras tanto, un
aceite similar, como el de coco, no ha experimentado un crecimiento pronunciado, sino que se ha
mantenido alrededor de los 3 millones de toneladas anuales. Durante el mismo periodo, el aceite
de palma ha crecido de unos 20 millones en 1999 a 43 millones en el 2008.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
12 17 22 27 32 37
Co
nte
nid
o d
e só
lido
s gr
aso
s (%
)
Temperatura (°C)
Aceite de palma
Aceite de palmiste
Manteca de cacao
Estearina de palmiste
Estearina de palmistehidrogenada
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16
Figura 1.5. Producción mundial anual de aceites láuricos entre los años 1999 y 2008 (Fuente:
Hendrix, 2010).
1.4.2 Usos del palmiste y sus fracciones
Los aceites que contienen ácido láurico tienen características de gran utilidad y versatilidad, ya que
son sólidos a temperatura ambiente y en este estado son rígidos y quebradizos, sin embargo, se
derriten rápidamente por completo debajo de la temperatura corporal. Esto los hace ideales para
aplicaciones de confitería, como cremas o rellenos. Otra característica importante es que sus niveles
bajos de insaturación tienen como consecuencia que estos aceites y grasas sean muy resistentes a
la oxidación y al brote (Young, 1983).
Los sustitutos de grasas lácteas se usan en productos como crema batida, leche de grasa vegetal,
crema para café, helado no-lácteo entre otros. Dentro de las principales características de estos
sustitutos están que deben ser de origen vegetal, deben de ser resistentes a la oxidación para
prevenir el desarrollo de sabores indeseables, deben de derretirse rápidamente por debajo de la
temperatura corporal y además debe de tener un alto contenido de solidos grasos a temperaturas
de almacenamiento para evitar que la emulsión se deshaga.
El aceite de palmiste, en estado natural o hidrogenado, cumple estas condiciones, por lo cual puede
ser utilizado como sustituto de esas grasas. En su forma natural se usa en helados no-lácteos y leches
de grasa vegetal, mientas que hidrogenados se puede usar para toppings o crema para café (Young,
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Pro
du
cció
n (
Mill
on
es d
e to
nel
adas
)
Año
Aceite de palmiste Aceite de coco
Page 32
17
1983; Berger, 2003). El palmiste se puede utilizar directamente en coberturas de chocolate para
helados, donde usualmente se mezcla con aceite de palma para darle la consistencia correcta
(Berger, 2003).
Otra aplicación en confitería que se le da al aceite de palmiste es en galletas. La crema que se usa
en el relleno, puede contener una mezcla de 20% de aceite de palma con un 80% de aceite de
palmiste. Esta mezcla le da una consistencia crujiente cuando se muerde la galleta. (Young, 1983).
Es importante resaltar que el aceite de palmiste tiene un contenido de sólidos relativamente alto y
además es sólido alrededor de los 20 °C pero se derrite alrededor de los 28 °C (véase Cuadro 1.6).
Este punto de fusión bajo puede ser un inconveniente en aplicaciones de productos más rígidos
como chocolate, donde se requiere que a 20 °C, pero especialmente a 30 °C, tenga un gran
contenido de sólidos y que su fusión se dé en un rango más corto de temperatura. Para acentuar
estas características se recurre a la estearina de palmiste, que es la fracción sólida del aceite la cual
se obtiene por un proceso de fraccionamiento.
Otra ventaja de usar estearina de palmiste es vez de palmiste hidrogenado, es que se remueve la
sensación de cera que puede dejar en la boca el aceite de palmiste (Gunstone, 2002; Berger, 2003).
La estearina de palmiste tiene también una buena contracción a la hora de solidificar, por lo tanto
es muy factible de utilizar en chocolate moldeado para evitar barras de chocolate quebradas en la
línea de producción (Applewhite, 1994). Además es estable en temperaturas tropicales y es
resistente a la oxidación debido a su bajo índice de yodo. Esta resistencia al “fat bloom” o brote de
la estearina es mayor que la del palmiste, incluso hidrogenado. Se puede decir que la estearina
brinda una mayor sensación de frescura de una grasa de chocolate de mayor calidad (Rossell, 1985;
Applewhite, 1994; Hendrix, 2010).
La estearina de palmiste también se puede usar con un perfil más suave de un índice de yodo
superior a 7, y al mezclarse con aceite de palmiste y oleína de palmiste, se pueden obtener grasas
con perfiles más suaves, ideales para sustituir productos lácteos como helados o cremas para café.
Las propiedades físicas de la estearina de palmiste son definitivamente las más similares a la
manteca de cacao y por ende los CBS de mejor calidad son hechos de esa estearina. Al compararla
con otro aceite láurico como la estearina de coco, esta última tiene un perfil de fusión bastante
Page 33
18
pronunciado, sin embargo, tiene un punto de fusión bajo de 28 °C y por ende no es considerada
apta para sustituir manteca de cacao (Gunstone, 2002). Algunas composiciones más comunes de los
CBS en chocolate se muestran en el Cuadro 1.10.
Cuadro 1.10 Composición en porcentaje masa de diferentes compuestos utilizados en la
manufactura de chocolates con sustitutos de manteca de cacao (CBS)
Compuesto
Mezcla
A B C D E Chocolate
blanco
Cacao en polvo (22% grasa) 6,0 6,0 6,0 4,5 3,7 -
Leche entera en polvo 16,0 12,0 - - - -
Leche descremada en
polvo - 6,0 12,0 16,0 22,0 28,0
CBS 31,5 31,8 35,5 35,5 34,2 33,0
Azúcar 46,5 44,2 46,5 44,0 40,1 39,0
Fuente: Gunstone, 2002
Se puede hidrogenar la estearina de palmiste para obtener un punto de fusión de 35 °C el cual tiene
un contenido de sólidos grasos superior a la manteca de cacao. Esta rigidez superior le da la ventaja
de poder ser utilizado en aplicaciones de chocolate moldeado con cavidades internas para rellenos
(Gunstone, F. D., 2002). Véase la composición en el Cuadro 1.6.
La fracción líquida, la oleína de palmiste puede ser hidrogenada para aumentar su temperatura de
fusión y así obtener grasar de confitería de menor calidad, además de ser utilizada en mezclas de
margarina. Es posible también utilizar la oleína de palmiste en una proporción de 3:1 con estearina
de aceite de semilla de algodón para obtener el centro en los chocolates relleno, con un índice de
yodo de 17 (véase Cuadro 1.11). Se puede hidrogenar la misma mezcla hasta un índice de yodo de
8 para obtener una cobertura de chocolate. La oleína de palmiste a su vez se puede utilizar en
alimentos para animales para incrementar el contenido de grasa de estos (Rossell, 1985).
Es también de gran utilidad realizar la interesterificación de aceites para modificar de esta forma su
contenido de sólidos grasos y poder ampliar sus usos. En el Cuadro 1.11 se muestran diferentes
aplicaciones de aceites interesterificados.
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19
Cuadro 1.11 Mezclas interesterificadas de productos de aceite de palmiste y su contenido de sólidos
grasos a diferentes temperaturas
Mezcla de aceites
Temperatura (°C)
Aplicación 20 25 30 35 40
Contenido de sólidos grasos (%)
Oleína de palmiste (75%)
+ Estearina de palma
(25%)
53 15 3 0 Relleno de galletas
Oleína de palmiste (75%)
+ Estearina de aceite de
semilla de algodón (25%)
46 24 9 - -
(IV 17) Centro
suave de
chocolate
66 40 23 - - (IV 8) Cobertura
de chocolates
Aceite de palmiste
hidrogenado (70%) +
Estearina de palma (30%)
80 63 43 21 3 Crema batida
Fuente: Berger, 2003
La oleína de palmiste es útil para ser utilizada en margarinas luego de ser interesterificada con otras
grasas. El Cuadro 1.12 muestra algunas aplicaciones de la oleína de palmiste en margarinas.
Cuadro 1.12 Aplicaciones de la oleína de palmiste en margarinas
Compuesto P.F. (°C)
Temperatura (°C)
10 20 30 35
SFC (%)
Aceite de girasol (55%) + Mezcla transesterificada
(45%) [Estearina de palma 60%, Oleína de palmiste
20%, Aceite de girasol 20%]
34,0 16,0 10,0 5,9 -
Mezcla transesterificada [Estearina de palma 60%,
Oleína de palmiste 20%, aceite de girasol 20%] 38,5 33,7 18,9 7,1 -
Oleína de palma (40%) + Mezcla transesterificada
(60%) [Estearina de palma 70%, Oleína de palmiste
30%]
- - - - -
Fuentes: Gunstone, 2002; Berger, 2003
La oleína de palmiste tiene aplicaciones a nivel industrial, donde se puede aplicar sin necesidad de
hidrogenar. Este aceite es principalmente utilizado en la manufactura de jabones y detergentes. En
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20
el Cuadro 1.13 se muestran las características de jabones a base de mezclas de oleína de palmiste y
estearina de palma.
Cuadro 1.13 Características de jabones hechos a base de mezclas de estearina de palma y oleína de
palmiste.
Parámetro Composición % (POs:PKOo)
90:10 80:20 70:30 60:40 50:50
Valor ácido 179 185 188 191 196
Índice de yodo 28 30 28 28 25
Humedad (%) 16,3 22,7 25,2 17,2 27,6
Material cáustico libre (%) 0,12 0,05 0,2 0,09 0,1
Dureza 10 12 11 16 7
Fuente: Shahidi, 2005
1.5 Métodos de extracción
La fruta fresca de palma se transporta a la planta de procesamiento donde son esterilizadas con
vapor a 45 psi como primer paso. La esterilización con vapor se realiza con el fin de reducir los ácidos
grasos libres presentes en la fruta por medio de la desactivación de enzimas, además de ablandar la
fruta para su desprendimiento del racimo y se disminuye la resistencia mecánica de la pulpa para
su procesamiento posterior. En la Figura 1.6 se muestra la fotografía de dos esterilizadores de
palma.
Luego de que las frutas son desprendidas del racimo, se pasa al proceso de digestión, donde se
maceran para facilitar la recuperación del aceite en el siguiente paso de prensado. En el prensado
se extrae el aceite de la palma y se separa de la semilla o de la almendra. (Gunstone, 2002; Alfaro &
Ortiz, 2006). En este momento del proceso, se le llama “coco” debido a las fibras que tiene en su
exterior. Estas fibras son removidas para obtener el producto denominado “nuez”. En este punto,
la nuez aún está caliente como para quebrarla y remover la cáscara, ya que partes de esta van a
quedar adheridas a la almendra. Con el fin de quitar la cáscara más fácilmente, se seca y se enfría,
proceso al que se denomina acondicionamiento de la nuez. Posteriormente, la almendra se quiebra
para deshacerse de la cáscara y obtener la almendra. Por lo general se utilizan rotores para
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21
proporcionarle suficiente velocidad a la nuez y que la cáscara se quiebre en el impacto contra el
anillo del estator. (Gunstone, 2002; Shahidi, 2005; Alfaro & Ortiz, 2006).
Figura 1.6. Esterilizadores utilizados en el procesamiento de palma (Fuente: Corley & Tinker,
2003).
Una vez quebrada la cáscara, se pasa por un hidrociclón que separa los trozos de cáscara de la
almendra. Las almendras pueden contener entre un 10 – 20% de humedad, por lo cual no se pueden
almacenar de esta forma ya que podrían generar moho u otros microorganismos, además que
podría haber un aumento en los ácidos grasos libres en el aceite de palmiste. Luego del secado, las
almendras se almacenan o se pasan por unas prensas de tornillo para extraer el aceite, que
corresponde al 50% en masa (Gunstone, 2002; Shahidi, 2005; Alfaro & Ortiz, 2006).
1.5.1 Métodos alternativos de extracción y fraccionamiento
Convencionalmente, la palma y el palmiste eran extraídos por medio de solventes, sin embargo este
método requiere de una gran cantidad de tiempo así como de vastos recursos para llevar a cabo la
operación. Además de esto, los solventes y químicos utilizados no pueden formar parte del producto
final, por lo cual se debe destinar recursos adicionales para separarlos. Actualmente se prefieren
métodos secos ya que no requiere el uso de químicos y además que son procesos reversibles. Sin
embargo, hay diferentes técnicas novedosas para la extracción de grasas y aceites, como por
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22
ejemplo la extracción con CO2 supercrítico (Jahurul, 2013). El CO2 supercrítico es un solvente
amigable con el ambiente que se utiliza para reducir las cadenas medias de 8 o 4 carbonos y dejar
las cadenas más largas de 18 carbonos en el aceite de palmiste (Zaidul, 2007).
Como aceite de palmiste contiene una gran cantidad de ácido láurico y relativamente poco ácido
oleico, resulta poco utilizable como sustituto directo de manteca de cacao. Por medio del
fraccionamiento, se reduce la concentración de ácido láurico y mirístico y se aumenta la
concentración de los ácidos esteárico y oleico, con lo cual se puede mezclar el aceite fraccionado
con otros aceites para reemplazar la manteca (Zaidul, 2007).
Aunque la técnica es muy moderna y no hay mayores gastos o desperdicios de químicos y productos,
los resultados de la extracción con CO2 supercrítico no son los ideales para el uso del palmiste como
CBS. Primero debido a que las condiciones de trabajo rondan los 50 MPa, presión que a nivel
industrial es complicada de alcanzar, lo cual encarece los costos operativos. Además, aún más
importante, es que el índice de yodo mostrado es sumamente alto en comparación del valor entre
3 – 7 que se necesita, tal y como se muestra en el Cuadro 1.14. Es probable que su uso se pueda ver
implementado como un reemplazo de manteca de cacao (CBR) gracias a que las fracciones
obtenidas tienen una composición similar a la de la manteca original y por lo tanto sería compatible
con esta, contrario a lo que ocurre con los CBS (véase Cuadro 1.1).
Cuadro 1.14 Características físico-químicas y composición de ácidos grasos de aceite de palmiste
fraccionado utilizando CO2 supercrítico
Característica Fracción A Fracción B
Punto de fusión (°C) 21,5 18,3
Índice de yodo 18,5 24,8
Ácido caprílico (C8:0) 1,08 0,28
Ácido cáprico (C10:0) 1,04 0,31
Ácido láurico (C12:0) 35,80 28,11
Ácido mirístico (C14:0) 14,50 12,12
Ácido palmítico (C16:0) 12,79 15,33
Ácido esteárico (C18:0) 2,48 5,81
Ácido oleico (C18:1) 26,31 30,61
Ácido linoleico (C18:2) 5,98 7,43
Fuente: Zaidul, 2007.
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1.6 Procesos de modificación de grasas y aceites
Las características de los aceites y grasas son determinadas por su origen agrícola. Sin embargo, en
múltiples ocasiones, las características químicas o físicas no son las adecuadas para el uso en la
industria. Para esto se llevan a cabo procesos de modificación de las propiedades de la materia
prima disponible (Rajah, 2002). A continuación se describen los procesos más utilizados en la
industria.
1.6.1 Mezclado
Es el más económico y simple, por lo tanto el más usado. Por ejemplo, se puede crear margarina a
partir de grasa saturada (ej. Manteca) con un aceite líquido.
1.6.2 Interesterificación
Este proceso se puede definir la reacción entre diferentes grasas y aceites que ocasiona el
reacomodo de sus moléculas. Se puede realizar química o enzimáticamente. Este método puede ser
aleatorio cuando se usa una sola fase líquida o puede ser controlado cuando se permite que los
triglicéridos con puntos de fusión mayores cristalicen, aunque industrialmente no se use el proceso
controlado en la actualidad. Se utiliza en la industria principalmente margarinas o pastas para untar
para modificar su textura, modificar el comportamiento de fusión y para mejorar la estabilidad. Este
proceso endurece y aumenta la cantidad de sólidos a cierta temperatura de los aceites o grasas y
además que cambia el perfil de fusión de las mezclas. Todo esto se logra sin producir isómeros trans
y además se logra sin algún cambio en el grado de insaturación, aspecto mostrado en el Cuadro 1.15
(Gunstone, 2002).
Cuadro 1.15 Productos interesterificados de aceite de palmiste hidrogenado
Tipo de aceite Índice de
yodo
Punto de
fusión (°C)
Temperatura (°C)
20 30 35 40
Contenido de sólidos grasos (%)
Antes de
interesterificar 0,9 41,3 58,9 29,0 16,7 8,3
Después de
interesterificar 0,9 34,9 58,0 24,9 4,0 0
Fuente: Gunstone, 2002
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24
1.6.3 Hidrogenación
Lo que se realiza en este proceso es básicamente convertir los enlaces dobles en enlaces sencillos
por medio de la adición de hidrógeno a la molécula de grasa. La reacción se lleva a cabo en tres
fases, la líquida del aceite, la sólida del catalizador (puede usarse níquel) y la gaseosa del gas H2. La
hidrogenación es exotérmica y calienta el medio en unos 1,7 °C por unidad reducida de índice de
yodo. Este se realiza con dos objetivos principales. El primero para mejorar la estabilidad oxidativa
del producto y el segundo es convertir grasas líquidas en sólidas. Sin embargo, como consecuencia
de la reacción que se presenta, se forman isómeros trans que son dañinos para la salud (Rajah, 2002;
Akoh, 2008).
En general, la hidrogenación es un proceso complejo, sobre el cuál no se conocen exactamente
todos los detalles de su cinética y su mecanismo. Sin embargo, algunos de los detalles que gobiernan
el mecanismo son los siguientes:
La hidrogenación industrial es controlada por la transferencia de masa, por lo cual la
concentración de hidrógeno disuelto en el aceite es pequeña en comparación con su solubilidad.
El suministro de hidrógeno está gobernado por el diseño del agitador, la velocidad de agitación
y la diferencia entre la concentración de hidrógeno y su solubilidad en el aceite.
La solubilidad de hidrógeno es proporcional a la presión de hidrógeno en el reactor.
La demanda de hidrógeno está controlada por la actividad de catalizador, composición del ácido
graso y la temperatura del aceite.
Es importante tener en cuenta que el hidrógeno forma mezclas explosivas con el aire, por lo cual es
preferible tener el reactor en los exteriores de la planta, con el fin de que el viento disperse cualquier
fuga de hidrógeno. De ser colocado en el interior de una edificación, hay que invertir
cuantiosamente en medidas de seguridad, las cuales incluyen detectores de hidrógeno entre otras
medidas. Estas precauciones por supuesto que aumentan los costos de operación en un caso que
se desee implementar este proceso en una planta de producción (Rajah, 2002).
En el Cuadro 1.16 se muestran las principales características de productos que se pueden obtener
al hidrogenar el aceite de palmiste. Como se observa, entre mayor sea el índice de yodo en el cual
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25
se finalice la reacción, mayor va a ser el punto de fusión del compuesto y además su contenido de
sólidos grasos va a ir aumentando paulatinamente en cada nivel de temperatura.
Cuadro 1.16 Propiedades físico-químicas de productos de aceite de palmiste hidrogenado
Propiedad Aceite de palmiste Aceite de palmiste hidrogenado
Temperatura de
fusión nominal (°C) - 32 34 37 40
Temperatura de
fusión (°C) 27 – 29 32 – 35 34 – 37 37 – 39 40 – 42,5
Índice de yodo 14 – 19 7 – 10 5 – 8 2,5 – 5 <2
Vida útil (semanas) 4 12
SFC (%)
20 °C 42,5 – 47,5 64 – 70 66 – 72 76 – 82 78 – 84
30 °C <1,7 6 – 11 10 – 15 20 – 25 28 – 34
35 °C - 0 – 2 2 – 4 7 – 12 11 – 15
40 °C - <0,5 <1,5 2,5 – 4,5 4 – 8
Fuente: Gunstone, 2002
1.6.4 Fraccionamiento
Este proceso separa la grasa en dos fracciones, una de mayor punto de fusión y otra de menor,
distribuyendo de esta forma los triglicéridos. Dentro de las variedades de procesos que existen para
fraccionar lípidos, el fraccionamiento en seco es el más utilizado y el más importante. Además es el
más barato después del mezclado (Deffense, 2000). El fraccionamiento con detergentes fue
bastante empleado en décadas anteriores, siendo el Lipofrac uno de los métodos más populares.
En este proceso, se le añadía una solución de laurilsulfato sódico al 0,5% el cual se adhiere a los
cristales que se van formando y desplazando el aceite, de esta forma se propicia la separación de la
oleína y la estearina. La solución también debía contener alrededor de un 2% de un electrolito como
sulfato de magnesio o aluminio para ayudar a la coalescencia de las gotas de oleína. Con este
proceso se podía obtener estearina con un índice de yodo de 5,7 con un rendimiento de 27%
(Rossell, 1985).
Sin embargo su uso ha decaído considerablemente, al punto que ya no se construyen plantas nuevas
para este método gracias a que los desarrollos en el fraccionamiento en seco han resultado en
mayores rendimientos. Parte de las ventajas del fraccionamiento en seco es que no utiliza químicos
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26
tóxicos, no hay pérdida de aceite y además es reversible, lo cual es atractivo desde el punto de vista
ecológico y económico (Hendrix, 2010). El fraccionamiento con solventes trabaja con solventes
orgánicos como hexano o acetona para permitir que los componentes con un punto de fusión mayor
cristalicen en un medio con menor viscosidad. Por lo general, produce rendimiento y características
superiores a otros procesos, sin embargo, es bastante caro por lo que está limitado a algunos
productos premium que puedan compensar el costo de producción (Rossell, 1985; Hamm, 2013).
En su trabajo, Kreulen (1976) compara los tres tipos de fraccionamiento en el aceite de palma. Como
se observa en el Cuadro 1.17, el proceso con solventes es el que proporciona las mejores
características del producto considerando que el índice de yodo para la oleína es prácticamente el
más alto y el de la estearina es mucho menor que los otros dos. Se puede considerar que el punto
de fusión de la oleína es más alto que los otros procesos, pero el de la estearina es mayor dado su
mayor saturación. El proceso con el detergente tiene un mayor rendimiento y brinda oleína con una
calidad muy buena (que es el producto principal en el fraccionamiento de palma). Sin embargo, el
índice de yodo es mucho mayor que el resto.
Cuadro 1.17 Características físico-químicas de productos de palma fraccionados por medio de
diferentes técnicas
Característica
Fracc. con
solvente
Fracc. con
detergente Fracc. en seco
Valores
estándar
Oleína Estear. Oleína Estear. Oleína Estear. Oleína Estear.
Índice de
yodo 58,1 35,6 58,7 43,6 57,5 41,5
56
mín.
48
máx.
Punto de
fusión (°C) 20,2 53,4 18,2 46,7 18,4 50,9
24
máx.
44
mín.
Rendimiento
de oleína (%) 65 70 65
60-70% (Hasta
82%
actualmente)1
Fuente: Kreulen, 1976; Calliauw, 20111
El fraccionamiento en seco es el que brinda una composición y calidad aceptable en todos los
ámbitos, recordando que este proceso es el más económico y ambientalmente amigable de los tres.
En general, los procesos pueden ser continuos como se usa en el fraccionamiento con solventes, sin
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27
embargo en el fraccionamiento en seco se utiliza casi que únicamente procesos por lotes o tipo
batch. (Rajah, 2002).
Las empresas importantes que suplen equipo y plantas para el procesamiento de aceites y grasas
comestibles, suelen trabajar con el fraccionamiento en seco, mientas que solo algunas firmas
proveían en el pasado soluciones de separación con solventes, razón por la cual es difícil de
encontrar información útil sobre este tipo de proceso. Dentro de los factores que incrementan el
costo del fraccionamiento con solventes es que estos son inflamables, por lo que las medidas de
seguridad tienen que ser más estrictas, además que se requieren temperaturas de cristalización más
bajas por lo que aumenta el costo en enfriar el medio. En un caso que se use acetona u otro solvente
similar, se requiere una gran cantidad de energía para evaporarlo, lo cual hace que la operación al
final sea poco rentable (Rajah, 2002).
1.6.4.1 Cristalización en el proceso de fraccionamiento
Todos los procesos de fraccionamiento están basados en la diferencia de solubilidad en el licor
madre de los diferentes triglicéridos que constituyen la grasa o el aceite a ser fraccionado. En todos
los métodos, el aceite se funde por completo y se lleva a una temperatura de al menos 20 °C por
encima del punto de fusión para eliminar por completo la “memoria del cristal” (Deffense, 2000).
Posteriormente se enfría la solución para propiciar la cristalización de los componentes menos
solubles, el área de enfriamiento debe de ser de al menos de 4 - 5 m2 por cada 1 m3 de aceite por
procesar.
Como la cristalización es un proceso exotérmico, se debe tener en cuenta la liberación de calor del
medio, para los cristalizadores industriales el rango del coeficiente global de transferencia de calor
ronda entre 120 y 200 W/m2 K. Existen tres tipos de control para el enfriamiento del aceite, ya sea
seleccionando una temperatura fija para el aceite, seleccionando una temperatura fija para el agua
o se determina una diferencia de temperatura fija entre ambos medios. (Hamm, 2013). La Figura
1.7 muestra los perfiles de temperatura contra tiempo para cada uno de estos controles.
En los cristalizadores modernos, se puede programar cualquier tipo de control apropiado de
acuerdo a las necesidades del proceso. Es importante tener en cuenta que la velocidad del proceso
no depende del control de temperatura seleccionado, sino que depende de la fuerza motriz
establecida por la tasa de enfriamiento. Por lo tanto, un mayor gradiente de temperatura entre el
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28
aceite y el agua va a acelerar el proceso, sin embargo, se puede llegar al punto en que el producto
sea tan rígido que sea complicado filtrarlo reduciendo así la pureza y rendimiento de la estearina
(Hamm, 2013).
La tasa de cristalización depende de un sin número de factores (Deffense, 2000). Como estos
procesos requieren la transferencia tanto de masa como de calor, se requiere de agitación en el
cristalizador, siendo la velocidad de agitación uno de factores más importantes en el éxito del
proceso, ya que los compuestos menos solubles deben difundirse hacia un cristal en formación. La
velocidad de punta para un agitador industrial puede rondar los 3 m/s al inicio del proceso y bajar a
1 m/s al final cuando se tiene un medio más viscoso (Hamm, 2013). Para grasas láuricas, como el
aceite de palmiste, se utiliza también el método de cristalizar sin agitar, donde la grasa se deja
reposar en bandejas para posteriormente extraer la oleína mediante un filtro prensa. (Rossell,
1985). En los cristalizadores batch, el agitador evita que los cristales sedimenten y se propicia una
temperatura uniforme en todo el sistema. (Rajah, 2002)
El proceso de cristalización requiere la formación de núcleos de cristales que luego continúan
creciendo siempre y cuando la solución esté sobresaturada. Como la tasa de formación de núcleos
depende fuertemente de la temperatura y no tanto de la solubilidad de los componentes menos
solubles, un enfriamiento rápido va a causar una formación rápida de núcleos por lo tanto se van a
formar muchos cristales pequeños. Cristales más grandes se forman gracias a una tasa lenta de
enfriamiento por encima del punto de nube del compuesto (Bell, 2007).
Además la sobresaturación es sumamente importante, ya que es la fuerza motriz del fenómeno. Los
glicéridos parciales también afectan el proceso de cristalización porque estos compuestos son poco
solubles, por lo que se adhieren a un cristal en crecimiento, sin embargo, cuando esto sucede, la red
cristalina se perturba e inhibe a otros triglicéridos a unirse al cristal. El cristal puede seguir creciendo
si el glicérido se disuelve en la solución de vuelta. (Rajah, 2002).
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29
Figura 1.7. Perfiles de temperatura contra tiempo para controles de: (a) temperatura de agua, (b)
diferencia de temperatura, (c) temperatura de aceite. (Fuente: Hamm, 2013)
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30
Cuando la cristalización ha finalizado, el producto se requiere filtrar para separar la fase sólida de la
líquida. Este paso es crucial, ya que la selectividad del proceso se determina aquí porque los cristales
formados durante la etapa de enfriamiento, contienen oleína ocluida que puede terminar en la fase
sólida si no se cuenta con buen rendimiento del proceso. La temperatura es uno de los factores
importantes en el resultado de este proceso, ya que determina la composición de la oleína y la
eficiencia de la prensa afecta principalmente la composición de la estearina. Una de las ventajas del
proceso con solventes en comparación con el proceso en seco, es que el líquido atrapado en los
cristales es diluido en el solvente, por lo que contiene menos oleína, al lavar los cristales con
solvente fresco, se reduce aún más el contenido de oleína. (Rajah, 2002; Hamm, 2013).
1.6.4.2 Separación en el proceso de fraccionamiento
Parte del éxito del fraccionamiento en seco, es que las membranas actuales pueden resistir una gran
presión de filtrado, lo cual causa un aumento de hasta un 10 – 15% en el rendimiento de la estearina
producida en comparación a filtros de baja presión y hasta de un 40% en comparación a sistema de
filtrado al vacío (Rajah, 2002; Hendrix, 2010). En el caso del procesamiento de sustitutos de manteca
de cacao, se requiere utilizar presiones altas, alrededor de 25 – 30 bar (Deffense, 2000; Calliauw,
2005).
Como se observa en el Cuadro 1.18 al comparar las diferentes tecnologías para filtración de aceites
láuricos, el filtro prensa es el que obtiene el mayor rendimiento y la mejor calidad para la estearina
producida. La calidad de la oleína es más dependiente de la temperatura, razón por la cual el índice
de yodo es el mismo para los tres casos.
En este tipo de filtros, para que la filtración se lleve a cabo, la alimentación entra por la parte
superior de la cavidad del filtro y la llena, como se ve en la Figura 1.8a. Luego se aplica presión por
medio de aire o agua, por lo general si se trabaja a más de 5 bar.
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Cuadro 1.18 Comparación de características de aceite de palma filtrado con diferentes tecnologías
Característica Filtración al vacío Centrífugas Filtro prensa a 16 bar
IV aceite de palma 52 52 52
IV oleína de palma 56 – 57 56 – 57 56 – 57
IV estearina de palma 40 – 42 36 30 - 32
Sólidos en la torta (%) 46 - 65
Rendimiento de oleína (%) 72 76 82
Fuente: Hamm, 2013.
Los platos de la membrana del filtro comprimen la torta sacando de esta forma la oleína que pueda
quedar entre la estearina (Rajah, 2002; Hamm, 2013). Este proceso se puede observar en la Figura
1.8b.
Figura 1.8. (a) La cavidad entre las membranas se llena con el producto a filtrar. (b) El aire o
agua se introduce en el filtro para ejercer la presión y extraer la oleína. (Fuente: Rajah, K. K.,
2002)
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32
Posteriormente, la presión se libera y la prensa se abre para obtener la estearina por la parte
inferior. La Figura 1.9 muestra este paso. Como parte del proceso, la tela utilizada para filtrar el
producto, se puede obstruir, por lo tanto requiere mantenimiento frecuente. Para ello, se utiliza
comúnmente aceite caliente, para disolver la estearina atorada en los poros. Dicho aceite puede ser
la misma oleína que se extrae del proceso para mayor facilidad (Rajah, K. K., 2002).
Es sumamente importante mencionar que la fracción de masa de los sólidos en la torta de filtrado
decaen exponencialmente como una función de la distancia a la tela del filtro. Consecuentemente,
cámaras más delgadas, de 15 mm a 50 mm de espesor, y tiempos de filtrado mayores son muy útiles
para evitar el arrastre y aumentar la selectividad de la estearina. Específicamente para filtros en la
producción de palmiste, se utilizan cámaras de 25 mm de espesor (Hamm, W., 2013; Hendrix, M.,
2010).
Figura 1.9. Paso de extracción de estearina luego de abrir los platos del filtro prensa una vez que la
presión se ha liberado. (Fuente: Rajah, K. K., 2002)
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33
Capítulo II
2 Estudio de mercado
2.1 Caracterización de los productos meta
2.1.1 Caracterización del producto principal y subproductos
De acuerdo a la empresa aceitera interesada en el proyecto, el proceso a implementar debe ser
versátil en cuanto al producto final se refiere. Esto debido a que las industrias que utilizan este
producto son variadas, así como las condiciones de uso del producto. Por ejemplo, la estearina de
palmiste utilizada en barras de chocolate debe mantenerse en su forma sólida en temperaturas más
altas que la pretendida en el uso de helados, además que su textura es diferente. Por este motivo,
se establecen dos productos principales que se desean producir, cuyas características están en el
Cuadro 2.1, tomando en cuenta que estas especificaciones pueden variar a la hora de procesar el
producto terminado dependiendo de las necesidades puntuales de los potenciales clientes.
Cuadro 2.1 Caracterización de la estearina de palmiste como producto final del proceso propuesto
Índice de yodo
Temperatura (°C)
Punto de fusión (°C) Producto 10 20 25 30 35
Contenido de sólidos grasos (%)
Producto A 7 Máx. 97 94 84 56 0 33 – 35
Producto B 7 – 9 80 70 48 8 0 30
Las aplicaciones de ambos compuestos serían diferentes de acuerdo a sus características. El
producto A sería utilizado principalmente en la industria de productos de chocolate moldeado con
el fin de sustituir la manteca de cacao. El objetivo es acaparar el mercado de empresas que desean
manufacturar un artículo de confitería de buena calidad y a un menor precio que usando
equivalentes. Este, o un perfil similar, sería la principal sustancia por comercializar. El producto B
sería utilizado en productos como helados de grasa vegetal o margarinas, así como centros de
galletas o rellenos. Para este compuesto se tienen clientes interesados por lo que se proyecta
vender más de este producto en los primeros años del proyecto.
El principal subproducto del proceso es la oleína de palmiste. Como se aclara en la sección 1.4.2, el
mayor uso de la oleína es en margarinas u otros productos en la industria alimentaria como galletas
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34
o coberturas. Sin embargo, para que este producto sea útil, tiene que ser hidrogenado o
transesterificado. La empresa interesada en el proyecto no desea hacer una inversión adicional al
fraccionamiento del palmiste, por lo cual se hace difícil establecer un uso rentable para la oleína en
tal estado. Las aplicaciones que se podrían establecer dentro del rango de posibilidades incluyen
mezclar la oleína con la estearina de palmiste en diferentes proporciones para obtener varios
perfiles de contenido de sólidos grasos que puedan satisfacer las necesidades del mercado, esto sin
necesidad de realizar inversiones cuantiosas.
Además se podría explorar la posibilidad de colocar la oleína en la industria de producción de
jabones y detergentes (véase Cuadro 1.13). El inconveniente de este caso es que el producto va a
ser procesado para la industria alimenticia, por lo que las normas de calidad son estrictas y los
parámetros con los que se maneja el producto excederían significativamente los requerimientos de
la industria de jabones, haciendo el proceso más caro innecesariamente. Una posible solución a este
inconveniente sería evaluar el fraccionamiento del palmiste crudo para obtener oleína y estearina
cruda. La oleína cruda se podría vender a la industria de jabones y la estearina se trataría por el
proceso regular de refinamiento con el fin de cumplir los estándares establecidos para la industria
alimentaria en rubros como color, ácidos grasos libres, humedad entre otros.
Tomando en cuenta esta perspectiva, la mejor solución que se puede proponer es la de vender la
oleína a alguna empresa en el país que tenga procesos de hidrogenación ya implementados, de esta
forma se puede colocar a un mayor precio y se estaría dando la aplicación óptima a la oleína; en el
mercado de margarina y productos similares.
2.1.2 Productos sustitutos
Cabe recalcar que el producto que se quiere producir es per se un sustituto del producto premium
como lo es la manteca de cacao o la grasa láctea de helados. Sin embargo, por las características del
mercado local y por su alto costo (véase sección 2.4) la manteca de cacao no es el producto que
significaría la mayor competencia en el mercado, sino que son los reemplazos de manteca de cacao
(CBR). Estos productos son hechos a partir de grasas no-láuricas como aceite de palma (véase
sección 1.3.1), que necesariamente tienen que ser endurecidas por medio de la hidrogenación y/o
transesterificación con otras grasas para poder establecer un perfil de fusión similar a la manteca
Page 50
35
de cacao, ya que de lo contrario sería inutilizable al ser prácticamente líquido a temperatura
ambiente.
Es claro que la oferta de grasas no-láuricas con las que se fabrican los CBR, que además permiten
mezclas con manteca de cacao, es mucho más abundante de lo que se podría encontrar para grasas
láuricas como la estearina de palmiste (véase sección 2.3.1.3). La hidrogenación parcial trae
inevitablemente como consecuencia la incorporación de ácidos grasos trans en el producto debido
al mecanismo de reacción de la adición de hidrógeno en el compuesto. Esto le da al CBS a partir de
estearina de palmiste dos puntos que se pueden explotar, como lo es un precio inferior a grasas no
hidrogenadas como los CBE y la ausencia de grasas trans. El mayor inconveniente es que el producto
no es compatible con la manteca de cacao lo cual no brinda un beneficio adicional a muchas
empresas de la industria.
2.1.3 Características de productos actualmente comercializados por la competencia
Los CBS basados en estearina de palmiste son productos comercializados a nivel mundial por
empresas transnacionales como AAK (Suecia), ADM (EE. UU.), Ciranda (EE. UU.), Cargill (EE. UU.),
Wilmar International (Singapur), entre otros. Dentro de las marcas bajo las que se comercializan
tales productos son Novalipid, CEBES, UltraChoco, Palmfruit Organic entre otras.
Estas empresas tienen dimensiones enormes de mercado y capacidad, por ejemplo, Cargill es la
empresa que no cotiza en bolsa más grande de los Estados Unidos. Por este motivo, estas empresas
protegen su información cuidadosamente y es complicado conseguir datos detallados tanto de los
procesos que usan tanto como las especificaciones técnicas de sus productos. En el Cuadro 2.2 se
muestra información sobre CBS disponibles en el mercado.
2.2 Mercado objetivo
El mercado objetivo se centra principalmente en dos frentes. Principalmente se desea comercializar
el producto en el mercado nacional donde ya hay varios contactos establecidos con empresas
interesadas en esta grasa vegetal.
Page 51
36
Cuadro 2.2 Características físico químicas de productos CBS disponibles en el mercado
Característica T (°C) Prod. A Prod. B Prod. C Prod. D Prod. E Prod. F
Contenido de
sólidos grasos (%)
10 93 96
20 90 95 80 60 70 83
25 84 88 33 42 68
30 43 48 32 10 20 30
35 4 5 8 6 14
40 0 0 0 6
P.F (°C) 33,5 - 35,5 33,5 - 35,5 34 - 37 32 - 34 38 - 40 30 - 33
Índice de yodo 1 1 7 8 - 16 6 7,3
Ácidos grasos libres (%) 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
Humedad (% máx.) 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
Materia prima HPKOs HPKOs - HPKO - PKOs
A su vez, se pretende hacer llegar el producto a industrias centroamericanas excluyendo a Belice,
ya que el mercado en este país es muy reducido y no se tiene mayor información de empresas que
podrían estar interesadas en el producto. La grasa se produciría en la planta nacional de la empresa
interesada en el proyecto y se exportaría vía terrestre a Centroamérica.
Una de las principales ventajas de este proceso, es que ya se cuenta con la materia prima del
proceso, la cual es el aceite de palmiste RBD. Por este motivo, no sería necesario invertir en insumos
para la extracción del aceite. La inversión principal se vería focalizada en la compra de equipos que
hagan posible el fraccionamiento con las características requeridas y en el costo oportunidad de
comercializar el aceite de palmiste sin fraccionar, tal y como se hace actualmente.
Las principales empresas nacionales que estarían interesadas en el producto A que es más adecuado
a uso en chocolates moldeados serían empresas como Compañía Nacional de Chocolates DCR, S.A.,
Costa Rican COCOA Products CO. S.A., Mondelez Internacional, Alimentos Jack’s de Centroamérica
S.A. y distribuidores como Espyco INC. S.A., Puratos de C.R., S.A. y Trisan S.A. entre otros. Por su
parte, los interesados en el producto B, serían empresas de la industria láctea como American Ice
Cream CO. Inc., Grupo Agroindustrial El Ángel S.A., Helados Sensación S.A. y Cooperativa de
Productores de Leche Dos Pinos R.L, entre otros.
Page 52
37
A nivel centroamericano, las principales empresas que podrían hacer uso de los productos a
comercializar serían Melher S.A. de C.V. (El Salvador), Productos Alimenticios Bocadeli, S.A. DE C.V.
(El Salvador), Industrias ODI, S.A. (Guatemala), Eskimo S.A. (Nicaragua) y Productos Alimenticios
Pascual S.A. (Panamá), entre otros.
2.2.1 Características socioeconómicas del mercado objetivo
Como se mencionó anteriormente, la zona objetivo para comercializar el sustituto de manteca de
cacao a partir de la estearina de palmiste es en Costa Rica y Centroamérica. Dentro de los aspectos
más importantes que se pueden deducir sobre los países de la región, es que luego de la crisis del
2009, donde hubo una reducción en el PIB, la economía ha crecido de forma estable. En la Figura
2.1 se observa que la tendencia de la región es de crecimiento, inclusive los países de Panamá y
Honduras no experimentaron una contracción del PIB en el año 2009 o posteriormente.
Figura 2.1. Producto Interno Bruto para los países centroamericanos durante los años 2003 –
2013. (Fuente: Datos del Banco Mundial)
Analizando el PIB per cápita de los países centroamericanos mostrado en la Figura 2.2, se puede
notar que ha habido un aumento, aunque leve, en todos los países. Para Costa Rica y Panamá, el
aumento ha sido mayor que el resto del istmo.
0
10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
2003 2005 2007 2009 2011 2013
PIB
(M
illo
nes
de
USD
)
Año
Costa Rica
El Salvador
Guatemala
Honduras
Nicaragua
Panama
Page 53
38
Figura 2.2. PIB Per Cápita para los países centroamericanos durante los años 2003 – 2013. (Fuente:
Datos del Banco Mundial)
2.3 Análisis de la demanda
2.3.1 Demanda histórica de estearina de palmiste y productos similares
Con el fin de analizar la demanda que pueda existir en el mercado centroamericano para la estearina
de palmiste, hay que tomar en cuenta el uso de este producto en la industria y lo que se intenta
sustituir por medio de esta grasa. Nótese que el producto premium utilizado en las barras de
chocolate para darle consistencia a la mezcla de azúcar, cacao y sólidos es la manteca de cacao. En
la industria láctea sucede de forma análoga con la grasa láctea. Sin embargo, por el elevado precio
de la manteca de cacao y la grasa láctea, muchas veces no es viable utilizar estos productos como
primera opción.
Para abaratar costos y acceder a una oferta mucho mayor, se utiliza en el mercado los sustitutos a
base de grasas láuricas, como el aceite o la oleína de palma hidrogenada. Las partidas arancelarias
que corresponden a estos productos son: 180400 para la manteca de cacao, 151329 para las
fracciones del aceite de palmiste y 151620 para las grasas vegetales hidrogenadas y/o
interesterificadas para uso comestible. En el caso de la grasa láctea se utiliza las partidas arancelarias
040291 y 040299 correspondientes a leche y nata concentradas sin y con azúcar respectivamente.
0
2 000
4 000
6 000
8 000
10 000
12 000
2003 2005 2007 2009 2011 2013
PIB
Per
Cáp
ita
(USD
)
Año
Costa Rica
El Salvador
Guatemala
Honduras
Nicaragua
Panama
Page 54
39
Para poder realizar una estimación de la demanda, se utilizan datos de las importaciones de los
países centroamericanos aportados por Promotora del Comercio Exterior de Costa Rica
(PROCOMER), Secretaría de Integración Económica Centroamericana (SIECA) y de la base de datos
Comtrade de las Naciones Unidas. Es claro que estos datos no significan el total de la demanda, ya
que estos productos son procesados a su vez por empresas locales y parte de la demanda puede ser
suplida con la producción doméstica de cada país, inclusive en la región, se exporta una cantidad de
grasas hidrogenadas similar a la que se importa. Además que no todas las grasas vegetales
hidrogenadas son usadas como CBR. Sin embargo, para tener una primera estimación útil a nivel
macro que tenga beneficio práctico para lograr calcular la capacidad del proceso, se usan los datos
de las importaciones.
Es claro que si se va a comercializar este sustituto en los países de la región, no se va a estar
compitiendo contra el mercado local por la diferencia de los precios debido a las cargas arancelarias,
sino la competencia principal va a ser con los productos importados.
2.3.1.1 Demanda histórica de la manteca de cacao
Los datos de la demanda de manteca de cacao en Centroamérica representados en la Figura 2.3
muestran que, salvo Costa Rica, el resto de países de la región no tienen una demanda constante de
este producto.
Aunque las importaciones para Costa Rica son mayores que el resto de países, la demanda que se
estimaría a partir de estas sería despreciable en comparación con la proyección obtenida a partir de
las grasas y aceites necesarias para la manufactura de los CBR (véase sección 2.3.1.3), por lo cual no
se toman en cuenta estos datos en el pronóstico de la producción de estearina de palmiste.
Page 55
40
Figura 2.3. Importaciones de manteca de cacao de los países centroamericanos del 2004 – 2013.
(Fuente: SIECA, PROCOMER para Costa Rica, Comtrade para Panamá)
2.3.1.2 Demanda histórica de las fracciones del aceite de palmiste
La Figura 2.4 muestra las importaciones de fracciones de palmiste en los países centroamericanos.
No se muestran los datos para Panamá ya que son sumamente bajos y solo hay datos para algunos
años. Nótese que las importaciones son significativamente bajas, prácticamente nulas en muchos
rubros. Es importante analizar la razón por la cual estos datos tienen este comportamiento, ya que
precisamente este es el producto que se quiere comercializar. Esto se puede deber a que el
fraccionamiento del palmiste no es un proceso fácil ni barato de realizar, además que no existe una
gran abundancia del producto, tan solo se extrae un 1,55% de palmiste del total de palma
disponible.
Los datos de la Figura 2.4 son para fracciones sin modificar químicamente, lo cual indica que son
aceites y grasas que no han sido hidrogenadas ni interesterificadas.
Utilizar fracciones de esta naturaleza ha sido poco usual hasta hace pocos años con los nuevos
avances tecnológicos en el fraccionamiento en seco. Como estas tecnologías aún no son comunes
en la región, la estearina de palmiste o el aceite de palmiste que se usa como CBS hasta ahora, tiene
que ser hidrogenada para poder reducir su índice de yodo y su perfil de fusión. A la hora de
hidrogenar el compuesto, se modifica químicamente y cae en otra clasificación arancelaria.
0
50 000
100 000
150 000
200 000
250 000
300 000
2004 2006 2008 2010 2012
Imp
ort
acio
nes
(kg
)
Año
Costa Rica
El Salvador
Guatemala
Honduras
Nicaragua
Panamá
Page 56
41
Figura 2.4. Importaciones de fracciones de aceite de palmiste de los países centroamericanos del
2004 – 2013. (Fuente: SIECA)
La situación descrita anteriormente, es positiva para la empresa interesada en el proyecto. Al
demostrarse que no hay un mercado consolidado para la estearina de palmiste sin hidrogenar, se
puede aprovechar este mercado y ganar una cuota de mercado significativa antes que otros
competidores.
2.3.1.3 Demanda histórica de los aceites vegetales hidrogenados e interesterificados
Tal y como se muestra en la Figura 2.5, las cifras de las importaciones de aceites y grasas
hidrogenadas para uso vegetal es mucho mayor para todos los países que las importaciones de
productos como la estearina de palmiste o la manteca de cacao. Además se observa en el gráfico
que la demanda es continua y ha estado en aumento en países como Honduras y Guatemala.
En Costa Rica y Panamá la demanda ha decaído en la última década, sin embargo esta reducción en
la demanda no es tan significativa en Costa Rica, como sí lo es en Panamá, que ha reducido en un
91% sus importaciones de estas grasas y aceites desde el 2002. Un motivo de esta reducción puede
ser el hecho que el consumidor busca productos más saludables, contrario a los compuestos
hidrogenados o interesterificados.
0
50 000
100 000
150 000
200 000
250 000
300 000
350 000
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Imp
ort
acio
nes
(kg
)
Año
Costa Rica
El Salvador
Guatemala
Honduras
Nicaragua
Page 57
42
Figura 2.5. Importaciones de aceites vegetales hidrogenados e interesterificados para uso
comestible de los países centroamericanos del 1995 – 2013. (Fuente: SIECA, PROCOMER para
Costa Rica, Comtrade para Panamá)
2.3.1.4 Demanda histórica de grasa láctea en forma de leche y nata concentradas
Como se aprecia en la Figura 2.6, Costa Rica es el mayor importador de grasas lácteas desde 1994.,
mientras que el resto de países de la región, muestran una tendencia a la alza, tal es el caso de
Guatemala y de El Salvador.
No se incluyen datos de Panamá ya que no se encuentran disponibles para las partidas arancelarias
elegidas para el estudio.
0
5 000 000
10 000 000
15 000 000
20 000 000
25 000 000
1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013
imp
ort
acio
nes
(kg
)
Año
Costa Rica
El Salvador
Guatemala
Honduras
Nicaragua
Panama
Page 58
43
Figura 2.6. Importaciones de grasas lácteas con y sin azúcar de los países centroamericanos del
1995 – 2013. (Fuente: SIECA)
2.3.2 Proyección de la demanda
Como se muestra en la sección 2.3.1, las importaciones de manteca de cacao así como de las
fracciones no hidrogenadas de estearina de palmiste en la región, no son suficientemente estables
como para establecer una proyección a mediano y largo plazo. Sin embargo, la demanda de los
aceites vegetales hidrogenados (principal componente de los CBR) y de las grasas lácteas si es alta
y estable.
Por este motivo, y como una de las expectativas de la empresa es acaparar parte del mercado donde
se utilizan equivalentes en productos sin mezclarlos con manteca de cacao, se decide hacer la
proyección de la producción de estearina de palmiste en función del comportamiento del mercado
de los aceites y grasas vegetales hidrogenados así como de las grasas lácteas.
Para esto, se van a tomar todos los países de la región a excepción de Belice ya que no hay datos de
las importaciones de los productos de interés. Tampoco se va a tomar en cuenta a Panamá, ya que
la demanda se ha reducido en un 91% desde el 2002 y de hecho es el país con menor demanda en
la región centroamericana y no hay datos suficientes con respecto a la importación de grasas lácteas.
Como la demanda es tan poca y la tendencia es tan marcada a la baja, esto afecta de una forma
negativa a la proyección que se pretende hacer.
0
1 000 000
2 000 000
3 000 000
4 000 000
5 000 000
6 000 000
7 000 000
8 000 000
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
Imp
ort
acio
nes
(kg
)
Año
Costa Rica
El Salvador
Guatemala
Honduras
Nicaragua
Page 59
44
Para la proyección de la demanda se va a utilizar un método lineal el cual es el más usual para las
proyecciones a largo plazo (Heizer, 2011). La proyección inicialmente se hizo a 5 años a partir del
2016 hasta el 2020, considerando que el 2015 se construiría la planta para el fraccionamiento del
palmiste. Sin embargo, esta proyección se amplía hasta 10 años debido a que los intereses
financieros serían muy altos a 5 años, restando recursos y tiempo para recuperar la inversión.
Como se muestra en la Figura 2.7, la demanda de productos para CBR en Centroamérica ha tenido
una tendencia a la alza en la última década, mostrando picos en las importaciones en los años 2003
y 2011. Precisamente ese cambio drástico en la tendencia de los datos durante los años 2001 –
2005, pueden interferir con la interpretación de los datos que se obtengan a partir de la regresión
lineal.
Con el fin de disminuir el efecto que puedan tener esos picos en los datos, se realiza una suavización
exponencial simple a los datos en primera instancia para posteriormente calcular la línea de mejor
ajuste a la curva suavizada. Estos gráficos se muestran también en la Figura 2.7.
De igual forma, se aplica esta suavización para los datos de grasas y nata láctea ya que hay un pico
provocado por las importaciones guatemaltecas en los años 2004 y 2005. La suavización reduce el
efecto de ese pico en el largo plazo. Los gráficos correspondientes a dichos datos se muestran en la
Figura 2.8.
La curva de suavización exponencial simple tiene la forma mostrada en la ecuación (1) (Hyndman,
2008).
�̂�𝑡+1 = �̂�𝑡 + 𝛼(𝑦𝑡 − �̂�𝑡) (1)
Donde,
𝑦𝑡 = Cantidad de importaciones en el tiempo t, kg
�̂�𝑡 = Predicción de las importaciones en el tiempo t, kg
�̂�𝑡+1 = Predicción de las importaciones en el tiempo t+1, kg
𝛼 = Factor entre 0 y 1, adim.
Como parte del método de suavización, se debe seleccionar el factor 𝛼, el cual queda a discreción
de quien la utiliza. Para este estudio se decidió estimar el factor por medio de Solver, utilizando
como criterio el Error Porcentual Absoluto Medio (MAPE). Este error se prefiere en este caso sobre
Page 60
45
el Error Cuadrático Medio (MSE) ya que este último tiende a aumentar para valores numéricos
grandes como los utilizados en este estudio (Heizer, 2011). El valor óptimo obtenido para 𝛼 es de
0,5108 para las grasas vegetales hidrogenadas y 0,6243 para las grasas lácteas.
Figura 2.7. Datos reales y suavizados para las importaciones de grasas vegetales hidrogenadas en
la región centroamericana durante los años 1994 – 2013
Como se observa en las Figuras 2.8 y 2.9, los datos obtenidos a partir de la línea de tendencia
aplicada a las importaciones directamente son ligeramente mayores a los obtenidos por la línea de
tendencia aplicada a los datos suavizados. Esto confirma el hecho que los cambios abruptos en las
importaciones tienen un efecto que podría dar una proyección de producción superior, por lo que
se prefiere trabajar con el pronóstico más conservador.
5 000 000
15 000 000
25 000 000
35 000 000
45 000 000
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
Imp
ort
acio
nes
(kg
)
Año
Importaciones Suavizado exponencial
Linear (Importaciones) Linear (Suavizado exponencial)
Page 61
46
Figura 2.8. Datos reales y suavizados para las importaciones de grasas lácteas en la región
centroamericana durante los años 1994 – 2013
El error con respecto a las importaciones de la tendencia aplicada a la curva suavizada es a su vez
menor que la regresión aplicada directamente a los datos reales de importaciones como se muestra
en el Cuadro 2.3, por lo tanto se decide usar esa línea para la proyección. Más datos de las líneas
obtenidas y los cálculos se encuentran en el Apéndice.
Cuadro 2.3 Error porcentual absoluto medio para las curvas obtenidas de los datos reales de
importaciones de aceites vegetales hidrogenados y grasas lácteas en Centroamérica.
Error Porcentual Absoluto Medio (%)
Aceites hidrogenados Grasas lácteas
Línea de curva suavizada 14,28 10,01
Línea de curva sin suavizar 17,32 10,82
Con respecto a la cuota de mercado que se pueda acaparar de los CBR, la empresa interesada en el
proyecto espera que esta ronde un 0,5% en el primer año y que llegue a 2,0% el año 2020. En el caso
del mercado de grasas lácteas, la empresa ya tiene contactos de clientes interesados en el producto
vegetal que se usaría como sustituto de productos como helados o coberturas. Por este motivo, se
5 000 000
7 000 000
9 000 000
11 000 000
13 000 000
15 000 000
17 000 000
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
Imp
ort
acio
nes
(kg
)
Año
Importaciones Suavizado exponencial
Linear (Importaciones) Linear (Suavizado exponencial)
Page 62
47
toma en cuenta una cuota inicial de mercado más alta, la cual es esperada en un 2% y que llegue a
un 3% para el 2020.
A la hora de realizar los cálculos con estas cuotas iniciales, se estima que la materia prima restringe
la demanda en el quinto año del proyecto, es decir, la demanda sobrepasaría el producto total que
se puede obtener con la materia prima disponible. Tomando en cuenta este tope, se determina que
la planta debe ser capaz de producir como mínimo 121 t/mes de estearina de palmiste. De tal forma,
para para los restantes cinco años hasta el 2025, se calculó la proyección de la producción de tal
forma que se utilice toda la capacidad de la planta.
La proporción de las estearinas IV5 y IV7 se toma como un 68,20% y 31,80% considerando que los
rendimientos son 30% y 14% del producto fresco respectivamente y además que se refracciona todo
el producto. Estos porcentajes de los años 2021 - 2025 se modificaron a partir de los resultados de
las secciones 3.1 y 3.1.1 ya que la planta se dimensiona de acuerdo a ese tope, por lo cual los
porcentajes de rendimiento son dependientes de la planta disponible. Las proyecciones finales de
producción de estearina se muestran en el Cuadro 2.4
Se toman cuotas de mercado conservadoras porque, a pesar de que la grasa no es hidrogenada y
tiene características físico-químicas más parecidas a la manteca de cacao que un CBR, la estearina
de palmiste no puede mezclarse con la manteca de cacao y por ende un producto con sólo esta
grasa no se puede comercializar como chocolate, sino como un sustituto. Además que no todas las
grasas incluidas dentro de las partidas arancelarias son utilizadas en CBR y tampoco es posible
sustituir una cantidad considerable de las grasas lácteas en el país.
Esta situación presenta un reto al colocar el producto en el mercado, por lo cual no se puede esperar
tener una cuota de mercado más importante. Otra situación relevante a tomar en cuenta es que la
cuota de la grasa IV 5 que se pretende producir, se cuadruplica en 5 años. Esto es un ascenso muy
rápido en el mercado, sin embargo, hay que considerar que el producto no se comercializa de forma
estable en la región, situación que puede ser aprovechada por la empresa para posicionarse en los
países donde quiere vender la grasa vegetal.
Nótese que la producción de estearina de IV7 es mayor que para la de IV5 en los primeros años del
proyecto. La razón para esto es que la empresa ya tiene contactos en ese sector, sin embargo la idea
Page 63
48
de la empresa es de producir una mayor cantidad de estearina dirigida a sustituir grasas
hidrogenadas en los años posteriores, cuando el proyecto ya se haya consolidado, esto debido a que
el precio de venta es mayor, por lo cual se esperaría una mayor rentabilidad.
Cuadro 2.4 Pronóstico de producción total de estearina de palmiste de acuerdo a demanda de
mercado centroamericano de aceites vegetales hidrogenados y grasas lácteas
Año
Estearina IV 5 Estearina IV 7 Total producido
(t) Producción
proyectada (t) Porcentaje
del total (%) Producción
proyectada (t) Porcentaje
del total (%)
2016 233,15 41,40 330,03 58,60 563,18
2017 423,60 52,67 380,70 47,33 804,30
2018 627,40 59,14 433,47 40,86 1060,87
2019 844,57 63,36 488,32 36,64 1332,89
2020 1008,27 68,20 470,13 31,80 1478,40
2021 1008,27 68,20 470,13 31,80 1478,40
2022 1008,27 68,20 470,13 31,80 1478,40
2023 1008,27 68,20 470,13 31,80 1478,40
2024 1008,27 68,20 470,13 31,80 1478,40
2025 1008,27 68,20 470,13 31,80 1478,40
2.4 Análisis de precios de las fracciones de palmiste y productos similares
Para el análisis de los precios de las fracciones de palmiste, manteca de cacao y aceites vegetales
hidrogenados, se toman en cuenta los datos proporcionados por la Cámara de Aceite de Palma de
Malasia (MPOB) para las exportaciones de dichos productos en los últimos años a nivel mundial.
Para tener un punto de comparación, se analizan a su vez los datos brindados por PROCOMER. El
país asiático es uno de los mayores exportadores de aceite de palmiste y sus fracciones a nivel
mundial., por lo cual su índice de precios es un excelente referente.
Como se muestra en la Figura 2.9, los precios de PROCOMER para las fracciones de palmiste tienen
un comportamiento análogo a los precios establecidos por la MPOB, sólo que un poco más bajos.
Se debe recalcar que los precios dados por PROCOMER para la partida 15329 incluyen tanto la
estearina como la oleína del palmiste, por lo que el precio no aplica para ninguna de las dos fracciones
en específico, razón principal para elegir la referencia de MPOB. La figura también muestra que en
el 2011, los precios de los productos derivados de la palma tuvieron un alza generalizada.
Page 64
49
Por su parte, los precios de las grasas lácteas son un poco más altos en comparación con los aceites
vegetales que se propone vender. La leche y nata sin azúcar se ha comercializado a un precio
promedio de USD 1,76/kg, mientras que la grasa con azúcar a un precio de USD 1,77/kg desde el
año 2007. Claro está que de sustituirse la grasa láctea con grasa vegetal se disminuye la calidad del
producto, sin embargo, un precio más cómodo en la materia prima puede justificar este reemplazo.
Figura 2.9. Histórico de precios para diferentes aceites vegetales entre los años 2006 – 2014
(Fuente: PROCOMER, MPOB para la estearina de palmiste).
Para la proyección de precios de la estearina y oleína de palmiste en los siguientes años, ilustrada
en el Cuadro 2.5, se utiliza una regresión lineal de los precios de MPOB con los que este producto
ha sido comercializado desde el 2006. Hay que tener en cuenta que este es el precio para la estearina
de IV7 que es más común. Para la estearina de IV 5 se toma esta referencia de precios y se le adiciona
un 9,07% (Koay, 2013).
0,5
0,9
1,3
1,7
2,1
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Pre
cio
(U
SD/k
g)
Año
Fracciones de palmiste (PROCOMER) Aceites vegetales hidrogenados (PROCOMER)
Estearina de palmiste (MPOB) Oleina de palmiste (MPOB)
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50
Cuadro 2.5 Proyección de precios de la estearina y oleína de palmiste sin hidrogenar de los años
2016 - 2025
Año Precio estearina de palmiste (USD/kg) Precio oleína de palmiste (USD/kg)
2016 1,6521 1,2925
2017 1,7111 1,3430
2018 1,7701 1,3934
2019 1,8291 1,4439
2020 1,8881 1,4943
2021 1,9471 1,5448
2022 2,0061 1,5953
2023 2,0651 1,6457
2024 2,1241 1,6962
2025 2,1831 1,7466
Con respecto a la manteca de cacao, los precios son muy superiores en comparación al resto de
grasas vegetales cono se muestra en la Figura 2.10. Este factor, y el hecho que los precios van a
tender a aumentar en la siguiente década debido a la incapacidad de la producción de hacerle frente
a la demanda (Taylor, 2013), hacen que proyectos como el aquí presentado sean de mayor interés.
Figura 2.10. Histórico de precios para la manteca de cacao entre los años 2006 – 2014 (Fuente:
PROCOMER).
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Pre
cio
(/k
g)
Año
Page 66
51
2.5 Análisis FODA
Con el fin de tener una mejor perspectiva de la situación tanto interna como externa del proyecto,
se realiza un análisis de fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas (FODA).
Fortalezas:
La empresa interesada en el proyecto tiene amplia experiencia en el mercado de los aceites y
grasas por lo que conoce el entorno local.
Se ha mostrado interés por el producto en el mercado doméstico, por lo cual no debería de
haber mayores complicaciones al comercializarlo en Costa Rica una vez que se tenga el producto
terminado.
El proceso a implementar es flexible y de llevarse a cabo, se podrían elaborar productos
diferentes a los planteados inicialmente con el fin de satisfacer las necesidades de los
potenciales clientes.
Debilidades:
Se requiere hacer una cuantiosa inversión en la planta de fraccionamiento lo cual puede
complicar la puesta en marcha del proyecto.
Para tener una comercialización más exitosa del producto y especialmente de los subproductos,
sería necesario implementar un proceso de hidrogenación, lo cual se sale de las capacidades
económicas de la empresa interesada en el proyecto.
Oportunidades:
El mercado de fracciones de palmiste sin hidrogenar es relativamente nuevo en la región por lo
cual se podría colocar el producto en el mercado antes que otros competidores regionales o
multinacionales.
De ser exitoso el proyecto, se pueden abrir nuevos mercados en México, Estados Unidos y
Sudamérica.
Se pueden explorar más mercados como el de la industria de jabones y detergentes para buscar
una rentabilidad de los subproductos.
Existe la posibilidad de comprar materia prima a otras extractoras nacionales con el fin de
abastecer una mayor cuota de mercado.
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52
Amenazas:
Hay empresas nacionales como la Aceitera Coto 54 y Palmatec que tienen capacidades de
producción de palmiste mucho mayores y podrían implementar el proceso de fraccionamiento.
La empresa interesada en el proyecto tiene varios años de ser afectada por una caída en la
cantidad de materia prima disponible debido a una enfermedad que ataca a la fruta de la palma.
El mercado de la estearina de palmiste a nivel centroamericano es muestra poco estable y las
proyecciones con base en otros productos podrían no llegar a ser concretadas a largo plazo.
Como se muestra en el análisis FODA, el proyecto envuelve ciertos riesgos a considerar,
especialmente desde el punto de vista financiero y la competencia que podría traer el producto. Sin
embargo, de lograr eludir esos inconvenientes, el proyecto tiene considerables oportunidades de
ser exitoso.
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53
Capítulo III
3 Estudio técnico
3.1 Tecnologías disponibles para el fraccionamiento
Anteriormente, para poder realizar el fraccionamiento del palmiste, se realizaba un sistema de
“panning and pressing” donde el aceite se enfriaba de forma estática en un cuarto frío. Cuando se
terminaba el enfriamiento, se envolvía el producto manualmente en lonas que luego pasaban a una
prensa hidráulica. Aquí se extraía la oleína de las tortas frías. Posteriormente se desenvolvían las
tortas para obtener la estearina (Rossell, 1985; Hendrix, 2010). El diagrama del proceso se puede
ver en la Figura 3.1
.
Figura 3.1. Proceso de fraccionamiento de palmiste con envolturas manuales de torta y prensas
hidráulicas (Fuente: Hendrix, 2010).
Aunque el proceso mostrado en la Figura 3.1 da resultados aceptables, es poco higiénico y además
que los costos de mano de obra son elevados ya que se requiere envolver y desenvolver
manualmente la torta luego de que es enfriada. Además que la reproducibilidad del sistema no es
la ideal debido a la intervención manual.
Actualmente se ofrece en el mercado sistemas semiautomáticos con prensas de alta presión con las
cuales se obtiene directamente la oleína y estearina. Sin embargo los costos asociados a esta
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54
operación son aun elevados en comparación a otros como el fraccionamiento de palma, además
que no se tiene el control requerido sobre el enfriamiento que propicia la cristalización (Hendrix,
2010). El diagrama del proceso se observa en la Figura 3.2. Este tipo de proceso, lo ofrecen los
suplidores Alfa Laval y OilTek. La principal diferencia en la tecnología propuesta entre estas dos
empresas, es que el proceso de Alfa Laval tiene una serie de economizadores al inicio del proceso,
de esta forma, el aceite que debe ser enfriado antes de entrar a los cuartos de bandas de
enfriamiento, calienta el aceite que va a ser alimentado en el inicio del proceso. El proceso de OilTek
no es tan eficiente energéticamente, ya que todo el calentamiento y enfriamiento del aceite al inicio
del proceso se hace por medio de agua y vapor de servicio. Con ambas tecnologías, se produce una
estearina de IV 7.
Figura 3.2. Proceso de fraccionamiento de palmiste con filtración semiautomática (Fuente:
Hendrix, 2010).
Con las técnicas tradicionales mencionadas, se puede obtener estearina de palmiste para ser usada
como sustituto de manteca de cacao (CBS) luego de su hidrogenación total (Young, 1983; Rajah,
2002; Jahurul, 2013). Sin embargo, con una modificación en la proceso ofrecido por Desmet
Ballestra, la cual incluye un cristalizador estático especializado y mejoras en el proceso de filtrado,
se puede obtener la estearina para su uso como CBS sin necesidad de hidrogenar el producto final.
Además, se puede volver a fraccionar la oleína de palmiste luego de la primera etapa con el fin de
obtener un mayor rendimiento de estearina. Por medio de la cristalización estática de aceite de
palmiste (PKO) con un índice de yodo de 18, se puede obtener la estearina de palmiste con un índice
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55
de yodo de 5, lo cual es viable para su uso como CBS sin necesidad de hidrogenar. A su vez, se puede
obtener estearina con un índice de yodo de 7, el cual también puede ser usado como CBS luego de
hidrogenar. La oleína de palmiste resultante del proceso tiene un IV aproximado de 27. El
rendimiento del proceso puede rondar en un 30 – 40% de estearina dependiendo del índice de yodo
a producir (Calliauw, 2005; Hendrix, 2010). Véase Cuadro 3.1.
Dentro de diferencias más notorias de este proceso con respecto al del fraccionamiento de la palma,
se puede resaltar que la temperatura de cristalización es más baja debido a que la estearina del
palmiste tiene un punto de fusión menor. Esto es de vital importancia ya que el rango que se tiene
para la cristalización de la palma es bastante amplio, dado que el punto de fusión de la oleína de
palma es de unos 23 °C, mientras que el de la estearina es de unos 53 °C y de 36 °C para el aceite de
palma (Ahmad Tarmizi, 2008). En el caso del palmiste, la oleína tiene un punto de fusión de 22 °C y
la estearina de apenas 32 °C, pero aún más importante es que el palmiste como tal se funde a 27 –
28 °C, por lo cual el rango entre el punto de fusión de la oleína y el aceite de palmiste es de unos 6
°C lo cual hace que el control de la temperatura en el proceso sea crítico (Mohd, 1994).
En la Figura 3.3 se muestra un diagrama del funcionamiento del proceso de fraccionamiento para el
palmiste.
Figura 3.3. Diagrama del fraccionamiento del palmiste para obtener estearina de palmiste (PKOs) y
oleína de palmiste (PKOo) (Fuente: Koay, 2013).
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56
Básicamente, en el proceso mostrado en la Figura 3.3, el palmiste pasa del tanque de alimentación
al cristalizador dinámico, en donde se inicia el proceso de enfriamiento y se forman las semillas de
los cristales de estearina. Este paso puede durar unos dos o tres horas (Hendrix, M., 2010).
Posteriormente se pasa el producto al cristalizador estático donde se deja en reposo alrededor de
unas 4 horas a una temperatura constante, esta puede rondar los 18 – 21 °C (Calliauw, 2005;
Hendrix, 2010). Este cristalizador estático, específicamente el Statolizer de la empresa Belga
Desmet, es de los avances tecnológicos más importantes en las últimas décadas en el campo de las
grasas que forman licores sumamente viscosos. La introducción de este sistema es lo que ha logrado
que se sustituya con éxito el antiguo sistema de “panning and pressing” (Calliauw, 2005; Hendrix,
2010; Hamm, 2013).
La temperatura en el cristalizador estático es del medio de enfriamiento, no del licor madre, el cual
tiene una temperatura de unos 2 °C por encima del medio de enfriamiento. Finalmente se pasa al
filtro prensa donde se separa la estearina de la oleína por medio de presión. La presión usada en el
filtro, tiene que ser de unos 25 bar o superior para que la separación sea exitosa. El proceso descrito
se puede volver a realizar con la oleína obtenida para producir estearina con un IV de 7 – 9. Este
producto debe ser hidrogenado si se desea ser usado como CBS (Calliauw, 2005). Nótese que en la
Figura 3.3, únicamente se muestra un juego de cristalizadores ya que este este es un esquema básico
del proceso. En el uso industrial, se podrían colocar varios juegos de cristalizadores para que el filtro
prensa esté en constante operación, obteniendo de esta forma un proceso continuo en el filtro a
partir de varios procesos batch simultáneos en los cristalizadores (Hamm, 2013).
En el Cuadro 3.1 se muestra una comparación de las propiedades físico-químicas de muestras de
estearina producida con el proceso de cristalización estática, a diferentes temperaturas
El principal beneficio del proceso con el cristalizador estático, es que se puede obtener una estearina
sin hidrogenar con un punto de fusión alto, de 35 °C y con 56% de sólidos grasos a 30 °C. Nótese que
este porcentaje es el mayor de todas las estearinas que se muestran para ese ensayo experimental,
aún mayor que las estearinas hidrogenadas (Calliauw, 2005). El índice de yodo de esa estearina, la
hace adecuada para ser utilizada directamente como CBS. De acuerdo a los resultados obtenidos
por Calliauw, lo idóneo es cristalizar a alrededor de 22 °C en la primera etapa y recristalizar la oleína
a 19 o 20 °C en la segunda etapa.
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Cuadro 3.1 Propiedades físico-químicas para diferentes muestras de estearina de palmiste
cristalizadas a diferentes temperaturas
Temperatura
(°C)
Contenido de sólidos grasos (%)
Medio de enfriamiento a 18 °C Medio de enfriamiento a 22 °C
Sin
hidrogenar
Hidrogenada al
100%
Sin
hidrogenar
Sin
hidrogenar1
Hidrogenada
al 100%
10 92,3 99,3 97,2 92,6 98,9
20 86,7 98,1 94,8 82,9 96
25 74,7 92 84,9 63,0 84
30 34,1 50,3 56,1 16,3 38
35 0 4,8 1,1 0 5,1
Punto de
fusión (°C) 33 38 35 32 39
Índice de
yodo 7 <1 4,8 7,4 <1
Fuente: Calliauw, 2005. 1Recristalizada de oleína en una segunda etapa
Durante la cristalización, se presenta un perfil de temperaturas decreciente, puesto que el aceite a
procesar debe ser enfriado desde una temperatura superior a la de fusión para lentamente llegar a
la sobresaturación. Un perfil típico para la cristalización de ácidos grasos se presenta en la Figura
3.4.
Nótese que en la Figura 3.4 se muestra que la velocidad de la temperatura del agua siempre es
menor que la temperatura del aceite, además que la velocidad de agitación se va disminuyendo en
pasos discontinuos conforme va avanzando el proceso. Este proceso de cristalización es
necesariamente lento ya que de otra forma los cristales formados no serían estables y además
enfriar el sistema lentamente asegura que los resultados sean reproducibles y estables (Rajah,
2012). A la vez, la cantidad de sólidos se va incrementando conforme avanza la reacción puesto que
se van formando cristales en la solución, lo cual a su vez aumenta la viscosidad el medio. Conocer
estas curvas para cada compuesto es vital y es parte del “know-how” que las empresas manejan, ya
que de esto depende que las características finales del producto sean las deseadas.
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58
Figura 3.4. Curvas características de temperatura, velocidad de agitación y propiedades físico-
químicas para la cristalización de grasas y aceites. (Fuente: Hendrix, 2010).
De calentarse en sobremanera el aceite, se pueden deshacer los cristales echando a perder el
producto. De forma análoga, si la solución se enfría demasiado o demasiado rápido, los cristales
formados pueden ser muy grandes, por lo cual una mayor cantidad de oleína se puede ocluir en la
fracción sólida (Bell, 2007)
El principal motivo por el cual en este proceso se utiliza un cristalizador estático luego de una pre-
cristalización dinámica es por la forma en que cristaliza el palmiste. Como se observa en la Figura
3.5, donde se compara el cristal formado por la manteca de cacao con el formado por el palmiste,
la manteca de cacao crece de forma esférica, mientras que el palmiste lo hace en forma de agujas
desde el núcleo. Esta diferencia tiene como consecuencia que los cristales de palmiste sean más
susceptible a romperse si se trata de una forma totalmente dinámica. Dicha situación también
debilita el sólido, que se vuelve muy maleable y difícil de filtrar (Bell, 2007; Hendrix, 2010)
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59
Figura 3.5. Estructuras cristalinas de la manteca de cacao y del aceite de palmiste (Fuente:
Hendrix, 2010).
3.1.1 Matriz de decisión de la tecnología a implementar en la planta
En esta sección se comparan las tres opciones que se tienen para las dos tecnologías a nivel
comercial de fraccionamiento de palmiste. Básicamente se tienen en cuenta cuatro aspectos:
Características del proceso y del producto terminado, necesidad de recursos de la planta (costo
operativo), mantenimiento necesario y servicios de ingeniería. La oferta se elige con base en estos
factores técnicos. Para reforzar la decisión a tomar, se considera el costo inicial de equipo de cada
oferta para poder calcular el costo por cada punto beneficio que se obtiene de la matriz.
Características del proceso y del producto terminado
Esta sección se basa de acuerdo a la información brindada por el suplidor y de acuerdo a la
información disponible en la literatura para cada una de las dos tecnologías disponibles en el
mercado.
Los tres proveedores aseguran que la estearina de palmiste tiene un índice de yodo de IV 7 máximo
y la oleína un índice de 24 mínimo, sin embargo, el proceso de Desmet puede ser modificado para
lograr un índice de yodo de hasta 5 para la estearina de palmiste, no obstante esto conlleva a un
rendimiento menor, de alrededor de un 30% para IV 5, la oleína resultante de este proceso puede
ser recirculada para obtener un 14% de estearina de IV 7. El proceso de OilTek y Alfa Laval tienen
rendimientos de 35% y no garantizan que el índice de yodo sea de 5 para ser usado directamente como
CBS
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60
Costo Operativo Preliminar
Este costo se calcula con base en la demanda nominal por tonelada métrica de alimentación que
brinda el suplidor. Se estima de acuerdo a la necesidad de los siguientes recursos mostrados en el
Cuadro 3.2.
Cuadro 3.2. Necesidad de servicios para la producción de cada una de las tecnologías de
fraccionamiento de palmiste
Utilidad Desmet OilTek Alfa Laval
Vapor a 3 barg (kg) 110 62 77
Agua a 32 °F (m3) 25 16 36
Aire a 6 barg (m3) 5 80 8
Consumo energético (kWh) 40 40 40
Los costos de los servicios se desglosan de la siguiente forma en el Cuadro 3.3 según el
requerimiento energético de cada servicio.
Cuadro 3.3. Costo energético de cada servicio requerido para la planta de fraccionamiento de
palmiste
Utilidad Costo
Agua de enfriamiento 1,5 kWh/1000 gal, más USD 0,02/1000gal de tratamiento químico
Vapor de servicio USD 1/1000 lb
Compresión de aire 0,465 kWh/m3 para aire a 6 barg.
Consumo energético USD 0,165/kWh
Fuente: Towler, 2013 y empresa interesada en el proyecto
Tomando en cuenta el precio de cada utilidad, el costo de correr un batch de 50 t/d de cada empresa
se desglosa a continuación. Se normaliza la capacidad a 50 t/d de palmiste como materia prima ya
que es un estándar mínimo de capacidad con el que trabajar algunos suplidores de estos equipos
como Alfa Laval y OilTek. Los resultados se muestran en el Cuadro 3.4
Mantenimiento
Este rubro se estima de en una escala de 1 – 5 de acuerdo a la cantidad de equipos y a la complejidad
del proceso que cada suplidor ofrece. Esto se deduce a partir del DFP y a la descripción del proceso
de cada proveedor.
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61
Cuadro 3.4 Costo por consumo de servicios de cada una de las tecnologías para el fraccionamiento
de palsmite
Empresa Costo de servicios por batch (USD) Costo de servicios (USD/año)
Desmet 449,65 164 122,25
OilTek 700,18 255 565,7
Alfa Laval 496,41 181 189,65
Servicios de ingeniería
En la propuesta hecha por Desmet, esta incluye realizan pruebas en una planta piloto con la materia
prima disponible de la empresa interesada en el proyecto, de esta forma, se obtendrían datos
mucho más específicos de las características de los productos finales, en este caso la estearina y
oleína de palmiste. Sus propiedades como índice de yodo y SFC, varían de acuerdo a la procedencia
de la fruta, por lo cual no necesariamente los datos encontrados en la literatura son exactamente
los que se van a obtener con la materia prima de la que se dispone.
Las otras dos empresas no ofrecen este tipo de servicios, por lo cual se asumiría un riesgo mayor al
realizar la inversión ya que no se conocerían precisamente las características del producto
terminado. A su vez, Desmet tiene recursos de asistencia relativamente cerca, ya que tiene oficinas
en Colombia y en Estados Unidos.
Alfa Laval es favorable en ese sentido también porque tiene un centro de negocios en Panamá. El
mayor problema en ese sentido sería a la hora de establecer el negocio con OilTek ya que su centro
de atención es en Malasia, lo cual complica el servicio ante cualquier eventualidad.
La matriz con el peso de cada rubro y su calificación de 1-5, siendo 5 muy favorable, se detalla a
continuación en el Cuadro 3.5
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62
Cuadro 3.5 Matriz de decisión para determinar la tecnología a implementar para el proceso de
fraccionamiento
Rubro Porcentaje Puntuación por empresa
Desmet OilTek Alfa Laval
Características del proceso y
producto 45% 5 3 3
Costo operativo 25% 5 2 4
Mantenimiento 15% 4 3 2
Servicios de ingeniería 15% 5 1 3
TOTAL 100% 4,85 2,45 3,1
Nótese que el puntaje de Desmet es el más alto, seguido por Alfa Laval. Para obtener una
comparación más equitativa, se compara a su vez el costo capital de las opciones que se tienen.
Costo Capital
Este rubro se define con respecto a la información brindada de cada suplidor. El costo se normaliza
para una planta que procese 50 t/dia de materia prima con respecto a la capacidad brindada
originalmente en la oferta.
La normalización se realiza con la siguiente formula (Towler, 2013):
𝐶2 = 𝐶1 (𝑆2
𝑆1)
𝑛
(2)
Donde,
C = Costo de la planta, USD
𝑆 = Capacidad de la planta, t/d
Para el tipo de industria química que se trata en este caso, la cual no trata principalmente con sólidos
ni es un proceso con una instrumentación alta, el exponente n tienen un valor de 0,65 (Towler,
2013).
El costo capital se asigna a cada suplidor de la siguiente forma, como muestra el Cuadro 3.6, así
como el costo por punto de beneficio.
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63
Cuadro 3.6 Costo por punto de beneficio para las tecnologías de fraccionamiento disponibles
Empresa Costo de planta de 50 t/d de palmiste (USD)
Puntaje de matriz técnica
Costo por punto de beneficio (USD)
Desmet Ballestra 3 292 000 4,85 678 762
OilTek 2 202 258 2,45 898 881
Alfa Laval 2 110 000 3,1 680 645
De la tabla anterior, se puede observar como el costo por punto de beneficio entre Desmet y Alfa
Laval es prácticamente el mismo. Además que se descarta la opción de OilTek por su poca
funcionalidad y flexibilidad y además por su elevado costo por beneficio. El hecho que las opciones
de Desmet y Alfa Laval serán tan similares, podría llevar a pensar que sería una mejor opción el
elegir a Alfa Laval ya que se logra el objetivo de fraccionar el palmiste en estearina y oleína a un
costo menor que Desmet. Este sería el caso si lo único que se quisiera fuese separar el aceite de
palmiste en sus dos fracciones. Sin embargo, la empresa interesada en el proyecto, quiere obtener
un producto que sea diferenciado de las ofertas actuales en el mercado para lograr acaparar la
atención del mercado y además alcanzar una mayor rentabilidad del proceso.
Como Desmet es la oferta con la cual se puede obtener un CBS directamente mediante la estearina
de IV 5, se elige esta opción para evaluar la implementación de la planta, la cual tiene un valor de
USD 1 900 000 para una planta que procesa 20 t/d de palmiste. Ni Alfa Laval ni OilTek garantizan
que su producto puede llegar a esta saturación en el producto, y la estearina de IV 6 y IV 7 no se
puede utilizar directamente como CBS, que sería el punto clave en la decisión. Debe considerarse
que la estearina de IV 5 se puede vender hasta por un precio 9,07% más alto que las otras variantes
(Koay, 2013).
Otro punto que conviene considerar a favor de la tecnología utilizada por Desmet, es que por la
flexibilidad del proceso, se puede escalar el proceso a los requerimientos de la empresa. Como se
mencionó anteriormente, el equipo de menor tamaño que ofrecen Alfa Laval y OilTek es de 50 t/d
de alimentación, lo cual es mucho mayor a lo requerido por la empresa. Por su parte, Desmet
Ballestra ofrece un equipo que es de 20 t/d, el cual se ajusta de mejor forma a la capacidad
proyectada del proceso y a su vez tiene un precio menor de los USD 3 292 000 que se utilizó en el
Cuadro 3.6 con el fin de poder comparar las tres opciones de una forma más equitativa en cuanto a
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64
su capacidad. De esta forma, el costo por punto de beneficio es en realidad aún menor para esta
propuesta.
Es importante anotar que la oferta de Desmet de una planta de 20 t/d se basa en la proyección de
los primeros cinco años de vida del proyecto, donde se tiene una proyección de 121 t/mes de
estearina de palmiste. El máximo de materia prima que se pretende procesar es de unos 12 t/d, sin
embargo, la empresa interesada en el proyecto desea tener la opción de refraccionar el producto,
situación que reduce la capacidad de la planta de Desmet a unas 10 t/d de producto fresco ya que
hay que pasar dos veces por el proceso cada lote de producción.
No se considera una planta de 30 t/d para lograr refraccionar 15 t/d de palmiste y cubrir las 12 t/d
que se proyecta como máximo ya que se sale del presupuesto de la empresa, esto de acuerdo a
datos preliminares por parte del proveedor. No se utiliza el máximo de la capacidad de producción
a los 10 años, debido a que en los primeros años del proyecto la respuesta del mercado puede no
ser favorable. Por esto es mejor vender una parte del palmiste como se viene haciendo hasta ahora
mientras la empresa se afianza en el mercado. De usar una planta que llegue a su máximo potencial
hasta los 10 años, se estaría subutilizando en gran medida la planta en el inicio del proyecto.
3.2 Descripción del proceso a implementar
El proceso suministrado por Desmet Ballestra, inicia con la estearina en el tanque de alimentación,
se recomienda que este tanque sea agitado para evitar el asentamiento de los compuestos más
pesados del aceite y para que la entrada al proceso sea lo más homogénea posible. Lo recomendable
es que el aceite de palmiste se almacene a unos 5 a 10 °C por encima del punto de fusión, esto es,
a unos 32 – 37 °C. El aceite pasa posteriormente por una bomba centrífuga que envía el fluido a un
intercambiador de placas el cual utiliza vapor para elevar la temperatura del aceite a unos 50 °C.
Luego del intercambiador de calor, el palmiste es trasladado a un tanque de almacenamiento en
donde se regula la entrada al proceso y además que esto le brinda el tiempo necesario al aceite para
que todos los cristales residuales sean destruidos y no haya problema alguno en la nucleación.
En el cristalizador dinámico se inicia el proceso de sembrar las semillas de los cristales. En este
cristalizador el mismo arreglo de tubos que enfría el aceite, es el que lo agita, de esta forma se
asegura que no haya puntos muertos y la mezcla sea homogénea. Previo a que el aceite de un nuevo
Page 80
65
lote entre al cristalizador, se introduce agua caliente al sistema de tubos para eliminar cualquier
residuo de cristales del proceso anterior. Por medio del sistema de PLC se regula la entrada de agua
caliente, agua fría o agua temperada al cristalizador. A la salida de este cristalizador, el fluido tiene
un porcentaje estearina de un 4%. El fluido sale a unos 24 - 28 °C.
Seguidamente, el aceite entra al cristalizador estático Statolizer® el cual sigue con el proceso de
enfriamiento del fluido, a una temperatura constante de 18 – 21 °C durante unas cuatro horas. Este
cristalizador reduce la necesidad de labores manuales en el proceso. El control de temperatura del
Statolizer funciona de igual forma que el cristalizador dinámico, el cual tiene un circuito que puede
proporcionar agua caliente, fría o temperada.
Luego del ciclo en el Statolizer, con una cantidad de estearina de un 30%, el fluido se pasa a un filtro
prensa, donde se separa la estearina de la oleína, la cual sería reprocesada para obtener un 20% de
estearina IV 7 con respecto a la oleína. Luego de que las tortas han sido exprimidas para obtener la
oleína, se pasa aire por las tortas comprimidas para recuperar la mayor cantidad de oleína posible.
Este subproducto se envía a un tanque de almacenamiento. Luego de pasar el aire, se libera la
presión controladamente para descargar la estearina a un tanque de almacenamiento donde se
mezcla con estearina caliente para derretir la torta de estearina fría. La estearina estaría lista para
ser enviada al proceso de empaque.
Page 81
66
3.2.1 DFP del proceso
Page 82
67
3.2.2 Balances de materia y energía
Balance de materia
El balance de materia es bastante directo, debido a que solo hay tres compuestos, el palmiste puro
y las fracciones oleica y esteárica. Además que la separación física, la cual se da en los cristalizadores
dinámico y estático y posteriormente las fases se separan en el filtro prensa. Con el objetivo de
ilustrar los cálculos, se toma en cuenta un rendimiento de 40% para obtener estearina de IV7. A la
salida del cristalizador estático, se tiene una composición de sólidos de un 4%, lo que son los núcleos
de los cristales de estearina de palmiste.
Tomando una base de cálculo de 1000 kg de materia prima, se tienen las siguientes fórmulas para
el balance por compuesto y total respectivamente
𝐴𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝑆𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 + 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 − 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜
𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = 𝑆𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
Para la salida en el cristalizador dinámico:
Estearina: 0 = 0 − 𝑋 + 1000 ∗ 0.04 − 0
𝑋 = 40 𝑘𝑔
Para la generación de estearina y oleína en el cristalizador dinámico:
Estearina: 0 = 40 − 1000 ∗ 0.4 + 𝑋 − 0
𝑋 = 360 𝑘𝑔
Oleína: 𝑋 = 1000 − 360 − 40
𝑋 = 600 𝑘𝑔
Las fracciones de cada compuesto son reportadas en el DFP del proceso.
Balance de energía y cálculos de tamaños de intercambiadores
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68
Con el fin de determinar el requerimiento energético de los procesos de intercambio de calor, se
usa el Cp del palmiste como 2 kJ/kg C tal y como lo reporta Timms. La variación de las fracciones es
despreciable por lo que se usa el mismo valor para toda la solución.
Se asume un 90% de recuperación de calor para los intercambiadores, tanto como el de entrada
como el de salida y los cristalizadores (Turner, 2007). Para estos últimos, el intercambio de calor se
hace a través de anillos alrededor del tanque y al introducir el agua fría a las aspas del tanque
dinámico. Para el área de los cristalizadores, se usa un factor dado por Calliauw para este tipo de
grasas que equivale a 4 𝑚2/𝑚3 de solución. Para los intercambiadores de placas, como se utiliza
vapor para calentar, se usa un valor de U = 900 𝑊/𝑚2𝐾 (Peters, 2003). Los resultados obtenidos
para el área de los intercambiadores se muestran en el Cuadro 3.7.
Cuadro 3.7 Tamaño de intercambiadores de calor del proceso
Intercambiador Área
Entrada al proceso 1 m2
Cristalizador dinámico 20 m2
Cristalizador estático 20 m2
Salida de estearina 0,8 m2
3.2.3 Costos de equipo
Para el cálculo de las características y costo del equipo, se utiliza la tabla de costos de equipos dada
por Peters en la página de McGraw Hill. En el Cuadro 3.8 se introducen las características principales
del equipo, así como el costo
Es importante notar que este monto es simplemente una referencia y no corresponde al costo de
cada producto que requiere el proceso. En el monto del suplidor de USD 1 900 000 se incluyen
servicios como el control automático del PLC, lo cual es sumamente costoso. Además se debe tomar
en cuenta que en ese precio está la ganancia del fabricante.
El área del filtro prensa fue suplido por el fabricante. El precio del cristalizador estático es un
aproximado como el doble de un reactor normal. Este valor podría variar significativamente, sin
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69
embargo es difícil de estimar ya que es un equipo patentado y exclusivo del fabricante. Los cálculos
de áreas de intercambiadores, tamaños de tanques se encuentran en los apéndices.
Cuadro 3.8 Características y costos asociados a los equipos a utilizar en el proyecto de
fraccionamiento de palmiste
Equipo Características
Costo
unitario
(USD)
Cantidad
requerida
Costo
total
(USD)
Bomba centrifuga Acero inoxidable con flujo de
3x10-3 m3/s a presión atmosférica 4 995 2 9 990
Bomba de
desplazamiento positivo
Acero inoxidable con flujo de
3x10-3 m3/s a presión atmosférica 5 646 2 11 292
Intercambiador de calor Acero inoxidable, Área de 1m2 11 190 2 22 380
Tanque mezclador Volumen de 5 m3, Acero
inoxidable 22 853 1 22 853
Cristalizador dinámico Tanque de 5m3 con chaqueta 49 715 1 49 715
Cristalizador estático *Estimado para un equipo de 5
m3 120 000 1 120 000
Filtro prensa Área de 85 m2 68 466 1 68 466
Tanques de
almacenamiento Volumen de 100 m3 79 415 2 158 830
SUBTOTAL 463 526
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70
Capítulo IV
4 Estudio financiero
4.1 Descripción de los recursos necesarios
Con el fin de implementar el proceso descrito anteriormente, no solo se requiere invertir en el
equipo necesario en realizar la separación, sino que se debe contemplar muchos otros factores para
poder poner en marcha el proyecto tal como la preparación de la edificación, mano de obra,
personal administrativo y uno de los mayores costos como lo es la materia prima. Para este proceso
en específico, la materia prima no se debe de comprar ya que la empresa interesada en el proyecto
tiene el aceite de palmiste disponible, sin embargo, este producto ya se comercializa.
Esta situación implica que se vayan a perder las ganancias de vender el aceite de palmiste, lo cual
tiene asociado el costo oportunidad. Para la determinación y estructuración de los costos asociados
a este proyecto, se utilizó la metodología descrita por Peters. Básicamente los costos se dividen en
iniciales y operativos. Los costos iniciales corresponden a costos directos como la compra del equipo
y su instalación, mientras que los indirectos son costos de trámites y requisitos para la puesta en
marcha del proyecto. Los operativos incluyen costos de manufactura (fijos y variables), costos de
mercadeo y de administración.
4.1.1 Costo capital
El costo capital se define como la inversión de capital necesaria para obtener el proceso instalado
con todos los suplementos y condiciones auxiliares para completar la operación del proceso. Gastos
como tuberías, instrumentación, aislantes, edificaciones son ejemplos de lo que representa el costo
capital. A su vez, se debe considerar el capital de trabajo, el cual incluye la materia prima, producto
terminado en inventario, cuentas por cobrar y salarios. En el Cuadro 4.1 se tiene un desglose del
costo de capital y capital de trabajo para el proyecto analizado. Los costos del equipo son tomados
de la propuesta de Desmet Ballestra para la planta de fraccionamiento de 20 t/d de aceite de
palmiste. El resto de rubros en los costos directos son tomados de la descripción que hace Peters
para la estimación de proyectos de ampliación de una planta industrial. Nótese que los gastos de
ingeniería y supervisión del Cuadro 4.1 en este caso corresponden a la fase de preparación previa
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71
del proyecto, a la hora de instalar la planta, no a los gastos una vez que la planta está en
funcionamiento.
Cuadro 4.1 Descripción de inversión de capital fijo para el proyecto
Rubro Porcentaje del costo capital fijo (%) Costo anual (USD)
Costos directos
Compra de equipos 40 1 900 000
Instalación de equipos 10 475 000
Instalación eléctrica 8 380 000
Edificios 10 475 000
Instalación de servicios 7 332 500
Total costos directos 75 3 562 500
Costos indirectos
Ingeniería y supervisión 14 665 000
Contratistas y costos legales 7 332 500
Contingencia 6 285 000
Total costos indirectos 25 1 187 500
COSTO CAPITAL FIJO 4 750 000
El Cuadro 4.2 muestra los gastos de capital de trabajo. Para este cuadro se toman datos
proporcionados por la empresa interesada. La materia prima se toma a un precio a granel de USD
838,44 por tonelada, y la necesidad para el primer año sería de 1331 toneladas de palmiste, para
producir las 563 toneladas de estearina que se esperan según el Cuadro 2.4. Para el cálculo del
palmiste necesario, se toma en cuenta un rendimiento de 30% para la estearina IV5, y un
rendimiento de 20% de la estearina IV7 para el refraccionamiento de la oleína residual de la primera
etapa. Si la proyección anual de estearina IV7 no se cubre con el producto refraccionado, entonces
se toma en cuenta un rendimiento de 40% a partir de producto fresco para obtener la estearina IV7
faltante.
Por su parte, los gastos de mano de obra se refieren a la necesidad de cuatro operarios para la planta
de fraccionamiento y un ingeniero a cargo del proceso. Los costos descritos ya incluyen las cargas
sociales correspondientes a nuestro país.
Con el fin de obtener el costo capital fijo, se toma como base el precio de la compra de los equipos,
el cual según la metodología utilizada, puede significar entre un 15% - 40%. Como la planta sería
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72
una ampliación, y para reducir los eventuales costos, se toma el mayor porcentaje de un 40%, de
esta forma, el costo capital fijo es menor y es de USD 4 750 000.
Cuadro 4.2 Descripción de inversión de capital de trabajo para el proyecto
Rubro Costo anual (USD)
Materia prima 1 115 327
Mano de obra 89 631
Servicios operativos 65 649
Costos administrativos 27 000
CAPITAL DE TRABAJO 1 297 607
Al sumar el capital de trabajo con el costo capital fijo, se obtiene que la inversión total capital inicial
del proyecto es de USD 6 047 607.
4.1.2 Costo de servicios y mano de obra
Los costos de los servicios están especificados en los cuadros 3.2 y 3.3. Para la planta propuesta de
20 t/d, se tienen los siguientes costos asociados en el Cuadro 4.3
Cuadro 4.3 Costo de servicios para la planta de fraccionamiento seleccionada para la posible
implementación
Rubro Consumo por tonelada de palmiste alimentado Costo (USD/año)
Vapor 110 kg 1 766,6
Agua 25 m3 12 902,8
Aire comprimido 5 m3 2 799,6
Consumo energético 40 kWh 48 180,0
TOTAL 65 648,9
De acuerdo a los requisitos de la planta y con los datos de la empresa interesada, se pueden calcular
los costos de mano de obra y de materia prima requerida para el primer año de puesta en marcha
del proyecto, lo cual se detalla en los cuadros 4.4 y 4.5
Cuadro 4.4 Costos de mano de obra para la planta de fraccionamiento seleccionada
Cantidad Costo mensual (USD) Total anual (USD)
Operario 4 940 45 120
Ingeniero 1 2 735 32 820
Costo anual mano de obra 77 940
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Cuadro 4.5 Costos de materia prima para la planta de fraccionamiento seleccionada
Rubro Valor anual
Aceite de palmiste (USD/t) 838,44
Palmiste requerido para año 2016 (t) 1 330,24
Costo anual (USD/año) 1 115 327
4.1.3 Costos de manufactura, administración y mercadeo
Según la metodología de Peters, los costos de manufactura se desglosan en variables, fijos y gastos
varios. El Cuadro 4.6 muestra dichos costos. Es necesario notar dos situaciones a la hora de analizar
estos datos. El primer punto es que la estimación inicial de los costos varios sube a unos USD 67 000
anuales, sin embargo, esto incluye gastos como servicios médicos, cafetería y seguridad, servicios
con los que ya la empresa cuenta. Esto hace que se puedan ahorrar los rubros mencionados ya que
la nueva planta no va a tener un impacto significativo en estas áreas, por lo cual el estimado es
únicamente de USD 20 000.
El segundo punto es que a los costos de mano de obra descritos en el Cuadro 4.4, hay que sumarle
los USD 11 691 que se muestran en el Cuadro 4.6 como gastos de supervisión.
Siguiendo con la metodología de Peters, los cuadros 4.7 y 4.8 describen los gastos administrativos y
de mercadeo para el primer año de puesta en marcha. Los costos administrativos rondan el
estimado inicial de USD 27 280, a su vez para el estimado de USD 280 700 para los costos de
mercadeo.
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Cuadro 4.6. Estimación del costo anual de manufactura para la planta de fraccionamiento palmiste
seleccionada
Rubro Estimación inicial Costo anual (USD)
Costos variables
Materia prima 1 115 327
Mano de obra 77 940
Servicios 65 649
Supervisión de la operación 15% de mano de obra 11 691
Mantenimiento 5% del costo del equipo 95 000
Suministros operativos 15% de las reparaciones 14 250
Laboratorio y control de producción
15% de la mano de obra 11 691
Costos fijos
Impuestos 2% del costo de capital fijo 95 000
Seguros 1% del costo de capital fijo 47 500
Costos varios 50% de mano de obra, supervisión y
mantenimiento
Servicios médicos 1 000
Seguridad 1 000
Cafetería 1 000
Misceláneos 3 000
Horas extra 2 000
Bodegas 12 000
TOTAL COSTOS DE MANUFACTURA
1 554 048
Cuadro 4.7 Estimación del costo administrativo anual de la planta de fraccionamiento de palmiste
Rubro Estimación inicial Costo anual (USD)
Salarios de administrativos, contadores y asistentes
18 000
Equipo de oficina 3 500
Mantenimiento de oficinas 5 500
TOTAL COSTOS ADMINSTRATIVOS 35% de mano de
obra 27 000
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Cuadro 4.8 Estimación del costo de mercadeo anual de la planta de fraccionamiento de palmiste
Rubro Estimación inicial Costo anual (USD)
Oficinas 10 000
Salarios de vendedores 70 000
Comisiones 10 000
Publicidad 25 000
Distribución y envíos 160 000
Investigación y desarrollo 15 000
TOTAL COSTOS MERCADEO 15% del total del costo del producto 290 000
Como muestra el resumen de los costos totales de producción en el Cuadro 4.9, el costo de
manufactura es bastante elevado, tomando más del 80% del costo total. Notoriamente la razón de
esto es que el costo oportunidad del palmiste es elevado, lo cual apunta como un indicador de que
uno de los principales riesgos del proyecto es dejar de vender el aceite de palmiste que ya se
comercializa y que se utilizaría como materia prima en la planta de fraccionamiento propuesta.
Cuadro 4.9 Costos totales de producción para el año 2016 para la planta de fraccionamiento
Rubro Costo anual (USD) Porcentaje del total (%)
Costo de manufactura 1 554 048 83,05
Costos administrativos 27 279 1,46
Costos de mercadeo 290 000 15,50
Costo total del producto en 2016 1 871 327 100
4.2 Financiamiento del proyecto
De acuerdo a la empresa interesada en el proyecto, el costo de USD 6 047 607 va a ser financiado
en un 75% por una entidad financiera a un interés de un 9%. El restante 25% va a ser financiado por
la empresa, inversionistas y cooperativistas. El Cuadro 4.10 muestra el desglose del interés así como
la amortización y el saldo anual.
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76
Cuadro 4.10 Desglose de pagos y saldos por año por el financiamiento del proyecto.
Período Saldo inicial
(USD) Interés (USD)
Anualidad (USD)
Amortización (USD)
Saldo final (USD)
1 4 535 705 408 213,46 706 754 298 540,52 4 237 165
2 4 237 165 381 344,82 706 754 325 409,17 3 911 755
3 3 911 755 352 057,99 706 754 354 695,99 3 557 059
4 3 557 059 320 135,35 706 754 386 618,63 3 170 441
5 3 170 441 285 339,68 706 754 421 414,31 2 749 027
6 2 749 027 247 412,39 706 754 459 341,60 2 289 685
7 2 289 685 206 071,64 706 754 500 682,34 1 789 003
8 1 789 003 161 010,23 706 754 545 743,75 1 243 259
9 1 243 259 111 893,30 706 754 594 860,69 648 398
10 648 398 58 355,83 706 754 648 398,15 0
4.3 Punto de equilibrio del proyecto
El punto de equilibrio es un indicador que permite deducir la cantidad mínima de producto a vender
que permita equiparar las ganancias con los costos de producción. Con el fin de calcular el punto de
equilibrio, se utilizan los gastos fijos y variables del proyecto, así como el precio de venta del
producto. La fórmula a utilizar es la descrita por la ecuación 3
𝑃. 𝐸. =𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑓𝑖𝑗𝑜𝑠
𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 − 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 (3)
Para este caso, se decidió utilizar como base el costo por unidad de palmiste, ya que segregar el
costo asociado a cada producto puede resultar menos expedito, mientras que el palmiste requerido
engloba los costos de todo el proyecto. El Cuadro 4.11 muestra los datos requeridos para el cálculo
del punto de equilibrio del proyecto.
Cuadro 4.11 Calculo del punto de equilibrio del proyecto
Egresos (USD) Ingresos (USD)
Gastos fijos 479 779 Precio unitario estearina 1 652 Gastos variables 1 391 548 Precio unitario oleína 1 293
Gastos variables unitarios 1 046 Precio de ton de producto 1 499
Palmiste requerido en 2016 (t) 1 330,24
Punto de equilibrio (t, palmiste) 1 060
Punto de equilibrio (t, estearina) 466,32
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77
De acuerdo a los datos proyectados en el Cuadro 2.4, se prevé que el primer año se tengan ventas
por un total de 563,18 toneladas de estearina, lo cual está aproximadamente 150 toneladas por
encima del punto de equilibrio establecido, lo cual muestra que el proyecto es sostenible por sí solo
al menos durante un año sin tomar en cuenta la inversión inicial.
Con el fin de calcular el precio por tonelada de producto, se toma el rendimiento que se puede
obtener de cada tonelada de palmiste. Se calcula que el precio de la estearina IV5 es de USD 1
812,31/t y que se saca 30% de la materia prima, mientras que para el palmiste IV7, se obtiene 14%
y 56% de oleína. De estos datos se calcula un promedio ponderado, el cual resulta en los USD 1 499/t
que es la ganancia por cada tonelada de palmiste procesada mostrada en el Cuadro 4.11
La Figura 4.1 muestra el comportamiento de los gastos fijos y variables así como los ingresos
esperados para calcular el punto de equilibrio.
Figura 4.1. Determinación del punto de equilibrio de acuerdo a los gastos e ingresos proyectados
4.4 Flujo de caja
Para obtener el flujo de caja del proyecto se toma en cuenta las ventas de los dos tipos de estearina
y las ventas de oleína. A su vez se considera la depreciación de los equipos a 15 años y rubros como
los impuestos, intereses y amortización de cada periodo y el flujo de capital de trabajo para cada
periodo. La metodología usada para el flujo de caja es la expuesta por Cairo.
0
400 000
800 000
1 200 000
1 600 000
2 000 000
50 200 350 500 650 800 950 1100 1250 1400
Egre
sos
/ In
gres
os
(USD
)
Palmiste (t)
Gastos variables Gastos fijos Gastos totales Ingresos
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78
Cuadro 4.12 Flujo de caja por periodo para la inversión del proyecto de fraccionamiento de palmiste
Año 0 2016 2017 2018 2019 2020
Inversión inicial (USD) 1 511 901,72
Ventas de estearina IV7 (t) 330,03 380,70 433,47 488,32 470,13
Precio de estearina IV7 (USD) 1 652,06 1 711,06 1 770,06 1 829,06 1 888,06
Ventas de estearina Premium (t) 233,15 423,60 627,40 844,57 1008,27
Precio de estearina Premium (USD) 1 812,31 1 877,03 1 941,75 2 006,48 2 071,20
Ventas de oleína (t) 767,06 1065,25 1382,17 1717,81 1881,60
Precio de oleína (USD) 1 292,52 1 342,98 1 393,43 1 443,89 1 494,34
Ingresos por ventas (USD) 1 959 209,35 2 877 115,04 3 911 481,09 5 068 106,30 5 787 722,30
Costo de operación (USD) 1 871 326,88 2 346 741,11 2 860 707,93 3 414 243,14 3 718 242,86
Utilidad bruta de operación (USD) 87 882,47 530 373,93 1 050 773,17 1 653 863,16 2 069 479,44
Depreciación (USD) 316 666,67 316 666,67 316 666,67 316 666,67 316 666,67
Intereses (USD) 408 213,46 381 344,82 352 057,99 320 135,35 285 339,68
Impuestos (USD) 0,00 -50 291,27 114 614,55 305 118,34 440 241,93
Amortización (USD) 298 540,52 325 409,17 354 695,99 386 618,63 421 414,31
Capital de trabajo (USD) 1 297 606,88 1 310 582,95 1 323 688,78 1 336 925,67 1 350 294,92
Capital de trabajo en flujo (USD) 12 976,07 13 105,83 13 236,89 13 369,26 13 502,95
Flujo neto de fondos (USD) 1 511 901,72 -631 847,59 -139 194,62 216 167,74 628 621,58 908 980,58
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Cuadro 4.12 Flujo de caja por periodo para la inversión del proyecto de fraccionamiento de palmiste (Continuación)
Año 2021 2022 2023 2024 2025
Ventas de estearina IV7 (t) 470,13 470,13 470,13 470,13 470,13
Precio de estearina IV7 (USD) 1 947,06 2 006,06 2 065,06 2 124,06 2 183,06
Ventas de estearina Premium (t) 1008,27 1008,27 1008,27 1008,27 1008,27
Precio de estearina Premium (USD)
2 135,92 2 200,65 2 265,37 2 330,09 2 394,82
Ventas de oleína (t) 1881,60 1881,60 1881,60 1881,60 1881,60
Precio de oleína (USD) 1 544,80 1 595,26 1 645,71 1 696,17 1 746,63
Ingresos por ventas (USD) 5 975 657,57 6 163 592,84 6 351 528,12 6 539 463,39 6 727 398,66
Costo de operación (USD) 3 755 425,28 3 792 979,54 3 830 909,33 3 869 218,43 3 907 910,61
Utilidad bruta de operación (USD) 2 220 232,29 2 370 613,31 2 520 618,78 2 670 244,96 2 819 488,05
Depreciación (USD) 316 666,67 316 666,67 316 666,67 316 666,67 316 666,67
Intereses (USD) 247 412,39 206 071,64 161 010,23 111 893,30 58 355,83
Impuestos (USD) 496 845,97 554 362,50 612 882,56 672 505,50 733 339,67
Amortización (USD) 459 341,60 500 682,34 545 743,75 594 860,69 648 398,15
Capital de trabajo (USD) 1 363 797,87 1 377 435,85 1 391 210,21 1 405 122,31 1 419 173,54
Capital de trabajo en flujo (USD) 13 637,98 13 774,36 13 912,10 14 051,22 0,00
Flujo neto de fondos (USD) 1 002 994,35 1 095 722,46 1 187 070,13 1 276 934,25 1 379 394,40
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80
4.5 Índices financieros de rentabilidad del proyecto
Para analizar si el proyecto es rentable, se pueden utilizar varios índices económicos, siendo los más
comunes la tasa interna de retorno (TIR) y el valor actual neto (VAN). El VAN representa la ganancia
acumulada neta que generará el proyecto durante un período determinado, que se le denomina
horizonte de evaluación.
El VAN muestra la contribución neta del proyecto y su criterio se basa en el flujo de efectivo
descontado o actualizado y por eso toma en cuenta el valor del dinero en el tiempo en el cual se
quiere analizar el proyecto. Una de las suposiciones que se hace para formular el VAN es que el
dinero tiene un valor mayor en el presente que en el futuro, debido a que la inflación disminuye la
capacidad adquisitiva del mismo (Cairo, 2008). Para el caso del proyecto en cuestión, se está
tomando un 10% de costo oportunidad del dinero.
La idea es que el VAN sea mayor a cero ya que esto significa que la ganancia neta a través de los
años es mayor que el costo de la inversión que se realiza. Básicamente esto indicaría que el
rendimiento de la inversión es mayor al costo oportunidad del dinero, por lo cual es mejor invertir
en el proyecto que en alguna entidad financiera. Nótese que un VAN positivo para un proyecto
totalmente nuevo es poco creíble e indica que la empresa puede tener alguna ventaja especial para
colocarse en el mercado. En un caso que el VAN sea menor a cero, se debe rechazar el proyecto, ya
que implicaría que la inversión que se debe realizar es mayor a la ganancia esperada.
Por su parte, el TIR se puede explicar como el promedio anual de ingresos que generará la inversión.
Básicamente el TIR es la tasa de descuento que hace que el VAN sea cero, es decir, cuando el TIR es
igual a la tasa de descuento. El TIR que la empresa busca como satisfactorio para poder invertir en
el proyecto, debe de ser de al menos un 14%.
Como se muestra en el Cuadro 4.13, el VAN calculador para el proyecto muestra un valor positivo,
por lo cual cabe la posibilidad de que el proyecto sea rentable al menos en primera instancia.
Además el TIR está por encima de la tasa de descuento.
Cuadro 4.13 TIR y VAN para el proyecto de fraccionamiento de palmiste
TIR (%) VAN (USD)
20,42 1 554 916,36
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El hecho que el proyecto muestre una rentabilidad considerable preliminarmente, se debe a varios
factores, incluyendo el hecho de que se planea que la planta operare al máximo de su capacidad
después de 5 años de arrancado el proyecto, lo cual es un pronóstico asequible pero que podría
verse afectado por la inestabilidad del mercado local y a la novedad del producto que se pretende
introducir. Otro punto que beneficia la utilidad obtenida del proyecto es que la inversión inicial por
parte de los socios de la empresa no es tan elevada con respecto al costo total del proyecto, esto
sería así siempre y cuando se logre financiar el 75% del capital requerido como se planteó
originalmente.
4.6 Análisis de sensibilidad
Normalmente, un análisis de sensibilidad presenta un cambio del TIR y el VAN de acuerdo a
variaciones en rubros claves del proyecto como la inversión inicial, comportamiento del mercado,
tasas de interés, entre otros. Con las herramientas actuales se puede calcular los porcentajes en que
estos valores tienen que variar para reducir el VAN a cero. Para el proyecto en cuestión se analizan
dos escenarios, uno en el cual el VAN resulta ser cero, es decir, el TIR se iguala a la tasa de descuento
de 10%, y otro escenario donde el TIR es de un 14%, el porcentaje que la empresa interesada definió
como mínimo para considerar el proyecto.
En este caso se varían cuatro factores, el costo inicial del equipo, la tasa de interés, el margen de
ganancia de la estearina IV 5 con respecto a la estearina de IV 7 y las ventas totales durante los
primeros cuatro años antes de que se alcance la capacidad máxima del equipo.
Como se observa en el Cuadro 4.14, la rentabilidad del proyecto no es tan sensible a la variación en
la tasa de interés, ya que tendría que duplicarse para que se llegue al punto donde no haya
rentabilidad alguna o tendría que aumentar en un 78% para que se alcance la rentabilidad mínima
de un 14%. A su vez, el costo inicial del equipo de la planta tendría que aumentar en un 20% para
que el proyecto tenga un TIR de 14%, un alza que parecería poco probable según el panorama actual.
Los puntos más delicados a considerar son los márgenes de ganancia del palmiste Premium y la
totalidad de ventas durante el proyecto. Con una disminución de 25% del sobreprecio de la
estearina IV 5, el proyecto deja de ser rentable, aún más importante es que con tan solo una
disminución de un 10% en las ventas hasta el 2020, el proyecto no dejaría ninguna ganancia a la
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82
empresa. Esto implica que hay que prestar especial atención al esfuerzo que va a realizar la
compañía para colocar el producto en la región, ya que una pequeña variación en estas cifras,
implicaría una gran afectación en las finanzas de la compañía.
Cuadro 4.14 Análisis de sensibilidad para el proyecto de fraccionamiento de palmiste
Variable Valor actual
Meta de VAN = 0 Meta de TIR = 14%
Valor calculado
Porcentaje de variación
(%)
Valor calculado
Porcentaje de variación
(%)
Costo inicial equipo (USD) 1 900 000 2 553 617 34 2 284 342 20
Tasa de interés (%) 9,00 20,09 123 16,03 78
Margen de ganancia
Estearina de IV 5 (adim) 1,097 0,827 25 0,924 16
Ventas (adim) 1 0,897 10 0,933 7
4.7 Análisis financiero de diferentes escenarios de producción
Es claro que el principal interés de la empresa es sacar un provecho económico de la importante
inversión que se pretende hacer. Como la planta que se piensa comprar es flexible en el sentido que
se pueden sacar dos productos de la forma que se desee, se pueden analizar otros escenarios de
producción diferentes al planteado inicialmente y obtener los indicadores financieros para cada
caso. Básicamente se analizan 2 posibles escenarios adicionales mostrados en el Cuadro 4.15. En el
primero se plantea producir estearina IV 5 y IV 7 sin refraccionar con un rendimiento de 30% y 40%
respectivamente, perfilando un ascenso en la producción anual de acuerdo a la cuota de mercado
establecida originalmente hasta alcanzar un máximo de producción limitado por la materia prima
en el cuarto año del proyecto. A su vez, se analiza un segundo escenario adicional donde la empresa
únicamente produzca estearina IV 7, con la misma rampa de producción planteada en el escenario
principal.
Cuadro 4.15 Análisis de TIR y VAN para diferentes escenarios de producción
Proyección de producción TIR (%) VAN (USD)
IV 5 y IV 7 sin refraccionar 25,8 2 488 976
Solo IV 7 21,8 1 917 461
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83
Nótese que de acuerdo a los datos del cuadro anterior, es más rentable producir ambos tipos de
estearina pero sin refraccionar, legando a un TIR de 25,8%. La principal diferencia entre el proceso
al refraccionar para obtener la estearina de IV 7, es que se reduce la capacidad de la planta a costas
de no gastar más materia prima. Además, la oleína que se produce a partir del proceso se reduce
considerablemente al refraccionar la fase oleica de la primera tanda. Esto demuestra que la empresa
interesada en el proyecto debería enfocarse en buscar un mercado más amplio para la oleína de
palmiste, ya que las ganancias serían mayores en un escenario donde se produzca esta fase en
mayor cantidad.
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84
Conclusiones y recomendaciones
La empresa interesada en el proyecto tiene la intención de producir dos tipos de estearina al
fraccionar el aceite de palmiste, una estearina que se puede usar directamente como CBS, con
un índice de yodo de 5 que sería utilizada en la industria de chocolate y confitería, y una
estearina con un índice de yodo de 7 que sería utilizada para sustituir grasas lácteas en helados
o en coberturas y rellenos.
La estearina de palmiste con un índice de yodo de 7, sería obtenida tanto como del
refraccionamiento de la primera fase oléica obtenida al producir estearina con índice de yodo
5, como del fraccionamiento de palmiste fresco
De acuerdo a las proyecciones de las cuotas de mercado establecidas por la empresa, se debe
iniciar en el año 2016 con una producción de 563,18 toneladas de estearina.
La producción pronosticada de acuerdo a la demanda en los primeros cinco años del proyecto,
se vería restringida por la cantidad de materia prima disponible en la empresa. Por este motivo,
se elige que la planta debe tener una capacidad para procesar el máximo disponible de materia
prima en el quinto año del proyecto.
La planta que se elige es ofrecida por la empresa Desmet Ballestra, ya que es la única que
garantiza por medio de información científica que puede obtener la estearina de índice de yodo
de 5 por medio de un proceso de cristalización estática. Este producto de especial interés de la
empresa. La capacidad de procesamiento de la planta elegida es de 20 toneladas de palmiste al
día.
La inversión de compra de equipos es de USD 1 900 000 mientras que el capital fijo que se debe
invertir en el proyecto es de USD 6 047 607, monto financiado en un 75% por una entidad
bancaria a una tasa de interés al 9% anual. El restante 25% va a ser un aporte de inversionistas
y cooperativistas de la empresa.
Los costos de producción para el primer año del proyecto ascienden a USD 1 871 327, esto
incluye la materia prima que se necesita para la producción, cuyo valor se toma como el costo
oportunidad que se perdería al dejar de vender el aceite de palmiste refinado como se hace
hasta el momento.
La tasa interna de retorno se calcula en un 20,42% a 10 años, mientras que el valor actual neto
se estima en USD 1 554 916,36.
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85
Se calcula que si el costo del equipo a utilizar en la planta se aumentase a USD 2 553 617, el
proyecto dejaría de ser rentable
Se calcula que si las ventas disminuyen en un 10%, el VAN sería de 0, y si se disminuyen en 7%,
el TIR sería de 14%, mínimo aceptable para considerar el proyecto por parte de la empresa.
Al analizar otras opciones de procesamiento del palmiste con la tecnología elegida, se estima
que la máxima rentabilidad se obtiene al procesar todo el palmiste sin refraccionar, produciendo
estearina de IV 5 y de IV 7. En este escenario se obtendría un 25,8% de tasa interna de retorno
y un valor actual neto de USD 2 488 976
Se recomienda en primera instancia que la empresa no rechace el proyecto, sin embargo, se le
deben de dar importancia a aspectos importantes como la colocación de la oleína en el
mercado. Este compuesto es considerado un subproducto, no obstante, su producción y ventas
afectan significativamente la rentabilidad del proyecto.
En este estudio se hicieron suposiciones con el fin de reducir costos operativos tomando en
cuenta que el proyecto es una ampliación de la planta y no la edificación de una planta
completamente nueva, como por ejemplo que el costo del equipo equivale a un 40% del costo
fijo inicial. Si estas suposiciones en los gastos de manufactura no se cumplen, se estima que los
costos podría aumentar en unos USD 50 000 – USD 200.000 anuales, disminuyendo las
ganancias proyectadas en este análisis.
Se recomienda que la empresa busque alternativas para comprar fruta fresca de otros
productores ya que de esta forma se podría aprovechar en mayor medida la capacidad de la
planta y obtener un retorno mayor.
Se recomienda que la empresa determine si es una posibilidad tomar los servicios ya existentes
en la planta de fraccionamiento de palma y utilizarlos en la planta propuesta de palmiste con el
fin de reducir los costos de compra de equipos, específicamente los chillers y tanques que
suplen con el agua de servicio a los cristalizadores.
Se recomienda que la empresa invierta más recursos en proyectos de investigación y desarrollo,
ya que el mercado de las grasas especializadas no ha sido del todo explotado en la región, por
lo cual la empresa podría ser pionera con productos como los que se centra este análisis.
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90
Nomenclatura
Símbolo Descripción
CBE Equivalente de manteca de cacao
CBR Reemplazo de manteca de cacao
CBS Sustituto de manteca de cacao
HPKO Aceite de palmiste hidrogenado
IV Índice de yodo
PF Punto de fusión
PIB Producto interno bruto
PKO Aceite de palmiste
PKOo Oleína de aceite de palmiste
PKOs Estearina de aceite de palmiste
PO Aceite de palma
SFC Contenido de sólidos grasos
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Apéndices
A. Datos iniciales
Cuadro A.1 Producto Interno Bruto de los países centroamericanos de los años 2003 – 2013.
Año Producto Interno Bruto (USD)
Costa Rica El Salvador Guatemala Honduras Nicaragua Panamá
2003 17 517 536 016 15 046 700 000 21 917 565 500 8 140 294 080 5 322 437 648 12 933 200 000
2004 18 596 365 927 15 798 300 000 23 965 280 312 8 772 197 585 5 795 568 203 14 179 300 000
2005 19 964 893 807 17 093 800 000 27 211 230 374 9 672 006 169 6 322 582 497 15 464 700 000
2006 22 526 464 409 18 550 700 000 30 231 130 543 10 841 723 354 6 786 340 353 17 137 000 000
2007 26 321 999 607 20 104 900 000 34 113 106 486 12 275 491 273 7 458 167 331 21 121 900 000
2008 29 831 167 681 21 431 000 000 39 136 441 799 13 789 720 387 8 491 371 523 24 884 000 000
2009 29 382 692 643 20 661 000 000 37 733 606 156 14 587 485 644 8 380 736 990 25 925 100 000
2010 36 298 327 670 21 418 300 000 41 338 007 893 15 839 344 592 8 938 210 560 28 814 100 000
2011 41 237 296 807 23 139 000 000 47 654 789 735 17 710 325 578 9 898 547 558 33 270 500 000
2012 45 374 788 701 23 813 600 000 50 388 454 861 18 564 264 545 10 644 973 606 37 956 200 000
2013 49 621 089 476 24 259 100 000 53 796 711 129 18 550 011 298 11 255 642 565 42 648 100 000
Fuente: Datos del Banco Mundial
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Cuadro A.2 Producto Interno Bruto per cápita de los países centroamericanos de los años 2003 –
2013.
Año Producto Interno Bruto per cápita (USD)
Costa Rica El Salvador Guatemala Honduras Nicaragua Panamá
2003 4 200 2 496 1 817 1 228 1 001 3 991
2004 4 379 2 611 1 938 1 297 1 076 4 292
2005 4 621 2 815 2 146 1 402 1 159 4 594
2006 5 128 3 043 2 326 1 541 1 228 4 998
2007 5 898 3 284 2 561 1 710 1 333 6 050
2008 6 581 3 484 2 867 1 883 1 498 7 003
2009 6 386 3 341 2 697 1 953 1 459 7 170
2010 7 773 3 444 2 882 2 078 1 535 7 834
2011 8 704 3 699 3 240 2 277 1 676 8 895
2012 9 443 3 782 3 341 2 339 1 777 9 982
2013 10 185 3 826 3 478 2 291 1 851 11 037
Fuente: Datos del Banco Mundial
Cuadro A.3 Importaciones de manteca de cacao de los países centroamericanos de los años 2004 -
2014
Año Importaciones (kg)
Costa Rica El Salvador Guatemala Honduras Nicaragua Panamá
2004 92099 7826 17288 279 0
2005 72468 103 550 24 31
2006 117672 3160 8998 15208 1249
2007 74155 8 180 139534 0
2008 158529 9052 4966 41837 19
2009 147894 2930 4286 1184 0 247
2010 119306 1937 29431 1192 0 228
2011 97300 2 242463 1183 0 38
2012 187498 0 35849 577 0 251
2013 154323 710 39702 0 4065 1116
2014 26119 0 85 0 1536
Fuente: SIECA, PROCOMER para Costa Rica, Comtrade para Panamá
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93
Cuadro A.4 Importaciones de fracciones de palmiste de los países centroamericanos de los años
2004 - 2013
Año Importaciones (kg)
Costa Rica El Salvador Guatemala Honduras Nicaragua Panamá
2004 1 266317 17288 279 0 -
2005 2 290546 550 24 31 51933
2006 51 24874 8998 15208 1249 -
2007 0 12 180 139534 0 206675
2008 0 0 4966 41837 19 374
2009 38950 7 4286 1184 0 -
2010 0 0 29431 1192 0 -
2011 1 44000 242463 1183 0 200
2012 205 22075 35849 577 0 -
2013 3 70027 39702 0 4065 15
Fuente: SIECA
Cuadro A.5 Exportaciones desde Costa Rica de fracciones de palmiste sin hidrogenar en los años
2007 – 2013
Año Exportaciones (kg)
2004 44230
2005 379100
2006 940330
2007 0
2008 221020
2009 47275
2010 5176690
2011 5787823
2012 5521810
2013 4180226
Cuadro A.6 Proyección de límites de materia prima disponible para fraccionamiento
Año Fruta total (t) Aceite de palmiste (t)
2016 207420 3215,01
2017 218300 3383,65
2018 225400 3493,7
2019 230600 3574,3
2020 234000 3627
Fuente: Empresa interesada en el proyecto.
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94
Cuadro A.7 Importaciones de aceites vegetales hidrogenados e interesterificados para uso
comestible de los países centroamericanos del 1995 – 2013.
Año Importaciones (kg)
Costa Rica El Salvador Guatemala Honduras Nicaragua Panamá Total
1995 842508 3169501 851605 1068155 1838721 8593 7779083
1996 959536 6040187 605680 777461 2620376 218546 11221786
1997 1368757 6686947 1758947 809558 1754100 366644 12744953
1998 1690118 7784977 4149850 560439 7191955 595014 21972353
1999 1623985 7448082 2987743 1595388 4379575 1002034 19036807
2000 2004710 7001378 2192436 2059072 3865944 2531963 19655503
2001 2895792 8478580 6245954 2585060 4385888 2780447 27371721
2002 3021209 10390737 5067318 1574131 4360459 4560189 28974043
2003 2964436 23816979 4107550 2010616 4473757 3561063 40934401
2004 2672617 18867864 5197708 4409440 5444941 3369554 39962124
2005 2777588 19562017 5800805 2885852 4153705 2083208 37263175
2006 2924584 19635548 6127811 2249839 6311327 1477845 38726954
2007 3173742 18133906 5975676 4673784 4631100 1271944 37860152
2008 2696496 16260540 5602131 6440813 4272023 573839 35845842
2009 2492249 16750645 5956046 7251630 1959610 358353 34768533
2010 2539567 15984409 6540024 10533318 1763038 273976 37634332
2011 2484442 17230770 6232211 11549324 4402147 432548 42331442
2012 1821923 17954384 7377931 8456255 2146811 386757 38144061
2013 931262 12903779 7465425 9037653 1493733 414874 32246726
Fuente: SIECA, PROCOMER para Costa Rica, Comtrade para Panamá
Cuadro A.8 Importaciones de leche y nata concentradas de los países centroamericanos del 1994 –
2013.
Año Importaciones (kg)
Costa Rica El Salvador Guatemala Honduras Nicaragua
1994 4897712 226050 424994 427715 225783
1995 5134534 216624 479710 408839 263708
1996 5042196 780819 612595 462736 314590
1997 5386022 1275202 1928035 580653 345456
1998 6673881 1804096 1448642 903991 394402
1999 6557741 1642871 1413809 988002 385810
2000 6496414 627345 1195165 950724 484433
2001 6754926 413113 1593497 1323037 400991
2002 7043976 488971 2020993 1313797 490671
2003 6323533 795926 2651049 1411693 955323
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95
Cuadro A.8 Importaciones de leche y nata concentradas de los países centroamericanos del 1994 –
2013. (Continuación)
Año Importaciones (kg)
Costa Rica El Salvador Guatemala Honduras Nicaragua
2004 6706942 2786498 5347982 1527507 1047930
2005 6788940 2950645 4536126 1878389 575598
2006 6699863 2547350 2742674 1662547 584248
2007 5604530 2048791 1303226 1629043 622723
2008 6553683 2162921 1646814 1839956 950710
2009 6683902 1822627 2673628 1380232 581225
2010 6106328 1918313 3638643 1298075 570574
2011 6240414 2065375 4068738 1372649 637526
2012 6812543 2104372 3683833 1084163 792542
2013 6211310 2355854 3835725 1160419 734723
Fuente: SIECA
Cuadro A.9 Precios por tonelada para grasas vegetales y manteca de cacao para los años 2006 –
2014
Año Precio de estearina
de palsmite1 (USD/t)
Precio de oleína de palsmiste1 (USD/t)
Precio de fracciones de estearina de
palmiste2 (USD/t)
Precio de manteca de cacao2 (USD/t)
2006 854,05 509,22 657,80 4024,63
2007 1092,86 813,17 N/D 3128,84
2008 1438,19 1190,35 1071,65 7326,20
2009 931,85 725,90 542,57 5676,55
2010 1309,67 983,50 1206,26 4852,31
2011 2021,00 1723,45 1739,12 4850,05
2012 1535,68 1081,10 1303,94 3435,36
2013 1046,32 800,54 936,14 3351,08
2014 1452,92 1080,78 923,69 3309,64
Fuente: 1MPOB, 2PROCOMER
Cuadro A.10 Precios promedio de la estearina de palmiste IV 5 e IV7 en Malasia de los años 2008 -
2012
Producto Precio (USD/t)
Estearina IV 5 1 368,28
Estearina IV 7 1 247,29
Fuente: Koay, 2007.
Page 111
96
B. Resultados intermedios
Cuadro B.1 Suavizado exponencial y regresiones lineales para datos de importaciones de aceites vegetales hidrogenados e interesterificados
para uso comestible en los países centroamericanos
Año Importaciones
(kg) Datos de suavizado
exponencial (kg) Regresión lineal de
datos suavizados (kg)
Error de regresión de datos
suavizados (%)
Regresión lineal de datos reales (kg)
Error de regresión de
datos reales (%)
1994 9802499 - - - - -
1995 7770490 9525409,67 9221923,61 18,68 13062538,63 68,10
1996 11003240 8628913,10 11003240,02 0,00 14746848,92 34,02
1997 12378309 9841832,39 12784556,43 3,28 16431159,21 32,74
1998 21377339 11137585,48 14565872,84 31,86 18115469,5 15,26
1999 18034773 16368539,39 16347189,25 9,36 19799779,79 9,79
2000 17123539 17219730,89 18128505,66 5,87 21484090,08 25,47
2001 24591274 17170591,49 19909822,07 19,04 23168400,37 5,79
2002 24413854 20961429,63 21691138,49 11,15 24852710,66 1,80
2003 37373338 22725092,47 23472454,90 37,19 26537020,95 28,99
2004 36592570 30208114,11 25253771,31 30,99 28221331,24 22,88
2005 35179967 33469598,33 27035087,72 23,15 29905641,53 14,99
2006 37249109 34343336,12 28816404,13 22,64 31589951,82 15,19
2007 36588208 35827743,34 30597720,54 16,37 33274262,11 9,06
2008 35272004 36216224,91 32379036,95 8,20 34958572,4 0,89
2009 34623200 35733871,89 34160353,36 1,34 36642882,69 5,83
2010 36721799 35166487,78 35941669,77 2,12 38327192,98 4,37
2011 41898894 35961014,84 37722986,18 9,97 40011503,27 4,50
2012 37757303 38994366,39 39504302,59 4,63 41695813,56 10,43
2013 31831852 38362415,48 41285619,00 29,70 43380123,85 36,28
2014 - 35026292,55 43066935,41 45064434,14 -
Page 112
97
Cuadro B.2 Suavizado exponencial y regresiones lineales para datos de importaciones de Importaciones de leche y nata concentradas en
los países centroamericanos
Año Importaciones
(kg) Datos de suavizado
exponencial (kg) Regresión lineal de
datos suavizados (kg) Error de regresión de datos suavizados (%)
Regresión lineal de datos reales
(kg)
Error de regresión de
datos reales (%)
1994 6202254 - - - - -
1995 6503415 6639535,00 7714142,80 18,62 8446507,79 29,88
1996 7212936 6554562,09 8132599,82 12,75 8852578,43 22,73
1997 9515368 6965551,99 8551056,83 10,13 9258649,07 2,70
1998 11225012 8557274,58 8969513,85 20,09 9664719,70 13,90
1999 10988233 10222609,60 9387970,86 14,56 10070790,34 8,35
2000 9754081 10700549,99 9806427,88 0,54 10476860,97 7,41
2001 10485564 10109716,74 10224884,89 2,49 10882931,61 3,79
2002 11358408 10344339,39 10643341,91 6,30 11289002,25 0,61
2003 12137524 10977371,69 11061798,92 8,86 11695072,88 3,65
2004 17416859 11701596,74 11480255,94 34,09 12101143,52 30,52
2005 16729698 15269349,08 11898712,95 28,88 12507214,15 25,24
2006 14236682 16180971,86 12317169,97 13,48 12913284,79 9,30
2007 11208312 14967248,96 12735626,98 13,63 13319355,43 18,83
2008 13154084 12620732,65 13154084,00 0,00 13725426,06 4,34
2009 13141615 12953677,22 13572541,02 3,28 14131496,70 7,53
2010 13531934 13070997,37 13990998,03 3,39 14537567,33 7,43
2011 14384702 13358737,05 14409455,05 0,17 14943637,97 3,89
2012 14477451 13999195,65 14827912,06 2,42 15349708,61 6,02
2013 14298032 14297746,54 15246369,08 6,63 15755779,24 10,20
2014 - 14297924,74 15664826,09 - 16161849,88 -
Page 113
98
Cuadro B.3 Pronóstico de mercado de aceites vegetales hidrogenados e interesterificados para uso
comestible y de leche y nata concentradas en Centroamérica en los años 2016 – 2025
Año Aceites vegetales hidrogenados e
interesterificados (kg) Leche y nata concentradas (kg)
2016 46629568 16501740
2017 48410885 16920197
2018 50192201 17338654
2019 51973517 17757111
2020 53754834 18175568
2021 55536150 18594025
2022 57317467 19012482
2023 59098783 19430939
2024 60880100 19849396
2025 62661416 20267853
Cuadro B.4 Proyección de precios de venta para la estearina y oleína de palmiste a nivel
centroamericano para los años 2016 – 2025
Año Precio de estearina de palmiste ($/t) Precio de oleína de palmiste ($/t)
2016 1652,06 1292,52
2017 1711,06 1342,98
2018 1770,06 1393,43
2019 1829,06 1443,89
2020 1888,06 1494,34
2021 1947,06 1544,80
2022 2006,06 1595,26
2023 2065,06 1645,71
2024 2124,06 1696,17
2025 2183,06 1746,63
Page 114
99
Cuadro B.5 Proyección inicial de estearina de palmiste de acuerdo a la cuota de mercado planteada
Año
Estearina IV 5 Estearina IV 7 Estearina por producir (t)
Estearina disponible (t) Cuota de mercado
(%) Producción
proyectada (t) Cuota de mercado
(%) Producción
proyectada (t)
2016 0,50% 233,15 2,00% 330,03 563,18 1125,25
2017 0,88% 423,60 2,25% 380,70 804,30 1184,28
2018 1,25% 627,40 2,50% 433,47 1060,87 1222,80
2019 1,63% 844,57 2,75% 488,32 1332,89 1251,00
2020 2,00% 1075,10 3,00% 545,27 1620,36 1269,45
Cuadro B.6 Proyección de producción de fracciones de palmiste al refraccionar y considerando el límite de la planta seleccionada.
Año
Estearina IV 5 Estearina IV 7 Estearina
producida (t) Oleína
producida (t) Aceite de palmiste
necesario (t) Cuota de mercado (%)
Producción proyectada (t)
Cuota de mercado (%)
Producción proyectada (t)
2016 0,5 233,15 2,0 330,03 563,18 767,06 1330,24
2017 0,9 423,60 2,3 380,70 804,30 1065,25 1869,55
2018 1,3 627,40 2,5 433,47 1060,87 1382,17 2443,04
2019 1,6 844,57 2,8 488,32 1332,89 1717,81 3050,70
2020 1,9 1008,27 2,6 470,13 1478,40 1881,60 3360,00
2021 1,8 1008,27 2,5 470,13 1478,40 1881,60 3360,00
2022 1,8 1008,27 2,5 470,13 1478,40 1881,60 3360,00
2023 1,7 1008,27 2,4 470,13 1478,40 1881,60 3360,00
2024 1,7 1008,27 2,4 470,13 1478,40 1881,60 3360,00
2025 1,6 1008,27 2,3 470,13 1478,40 1881,60 3360,00
Page 115
100
C. Muestra de cálculo
C.1 Cálculo de datos de importaciones por medio de suavizado exponencial
Para el primer dato del suavizado exponencial de las importaciones, se usa un promedio móvil del
año anterior y posterior al que se requiere calcular. Usando los datos del Cuadro B.1, columna 2,
filas 2 a 4, se obtiene
9802499 𝑘𝑔 + 7770490 𝑘𝑔 + 11003240 𝑘𝑔
3= 9525409,67 𝑘𝑔
Resultado que se encuentra en el Cuadro B.1, columna 3, fila 3
Para el cálculo de los datos de la suavización exponencial, se utiliza la fórmula
�̂�𝑡+1 = �̂�𝑡 + 𝛼(𝑦𝑡 − �̂�𝑡) (1)
El valor de alfa se calcula por medio de Excel con el fin de minimizar el error Error Porcentual
Absoluto Medio. Usando los datos del Cuadro B.1, columna 2, fila 3 y Cuadro B.1, columna 3, fila 3
se obtiene:
�̂�𝑡+1 = 9525409,68 𝑘𝑔 + 0,518 ∗ (7770490 𝑘𝑔 − 9525409,67 𝑘𝑔)
�̂�𝑡+1 = 8628913,10 𝑘𝑔
Resultado que se encuentra en el Cuadro B.1, columna 3, fila 4. De esta forma se realiza
sucesivamente para los datos del Cuadro B.1, columna 3. De igual forma se procede para los datos
del Cuadro B.2, columnas 2 y 3.
El error de las regresiones lineales calcula de la siguiente forma:
|𝐷𝑎𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 − 𝐷𝑎𝑡𝑜 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜|
𝐷𝑎𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙∗ 100
(C.1)
Usando los datos del Cuadro B.1, columna 1, fila 3 y Cuadro B.1, columna 4, fila 3
𝐸 =|7770490 𝑘𝑔 − 9221923,61 𝑘𝑔|
7770490 𝑘𝑔∗ 100
𝐸 = 18,68 %
Page 116
101
Dato que se encuentra en el Cuadro B.1, columna 5, fila 3.
El factor alfa se calcula al sumar todos los errores, y por medio de Solver, se escoge el factor que
produzca una suma menor. De igual forma se proceden para los datos de error del Cuadro B.1,
columna 7 y Cuadro B.2 columnas 5 y 7.
C.2 Cálculo de pronósticos para mercado de aceites vegetales hidrogenados y leche y nata
concentrados
Para el cálculo del pronóstico de mercado de los productos a analizar, se realiza una regresión lineal
de la forma 𝐴 + 𝐵𝑥 utilizando los datos del Cuadro B.1 columna 1 como la variable independiente y
del Cuadro B.1, columna 3 como la variable independiente. Se obtiene como resultado:
Cuadro C.1. Datos de regresión lineal para pronóstico de mercado
Pendiente 1781316,41
Intercepto -3544504315
Con los datos del Cuadro C.1 y del Cuadro B.3 columna 1 fila 2, se obtiene:
𝑦 = 𝐴 + 𝐵𝑥 (C.2)
𝑦 = (−3544504315) + 1781316,41 ∗ 2016
𝑦 = 46629568 𝑘𝑔
Dato que se encuentra en el Cuadro B.3, columna 2, fila 2. De esta misma forma se hace
sucesivamente para los datos del Cuadro B.3, columnas 2 y 3. Los datos de la columna 3 son
construidos con la regresión lineal de los datos del Cuadro B.2, columnas 1 y 3.
C.3 Cálculo de pronósticos para precios de estearina y oleína de palmiste
Para el cálculo del pronóstico de precios de fracciones de palmiste, se realiza una regresión lineal
de la forma 𝐴 + 𝐵𝑥 utilizando los datos del Cuadro A.9, columna 1 como la variable independiente
y del Cuadro A.9, columna 2 como la variable independiente. Se obtiene como resultado:
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102
Cuadro C.2. Datos de regresión lineal para pronóstico de precios de fracciones de palmiste
Pendiente 59,00011
Intercepto -117292
Con los datos del Cuadro C.2 y del Cuadro B.4, columna 1 fila 2, y la ecuación C.2 se obtiene:
𝑦 = 59,00011 ∗ 2016 + (−117292)
𝑦 = 1652,06
Dato que se encuentra en el Cuadro B.4, columna 2, fila 2. De esta misma forma se hace
sucesivamente para los datos del Cuadro B.4, columna 3. Los datos de la columna 3 son construidos
con la regresión lineal de los datos del Cuadro A.9, columnas 1 y 3.
C.4 Cálculo de proyección inicial de producción de fracciones de palmiste y estearina disponible
De los años 2016 – 2020 se procede a tomar en cuenta las cuotas de mercado brindadas por la
empresa interesada en el proyecto, las cuales se muestran en el Cuadro B.5, columnas 2 y 4 en las
filas 3 a 6. Para ello se multiplica el dato del Cuadro B.5, columna 2, fila 3 con el dato del Cuadro B.3,
columna 2, fila 2 de la siguiente forma
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑐𝑢𝑜𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑟𝑐𝑎𝑑𝑜 ∗ 𝑚𝑒𝑟𝑐𝑎𝑑𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (C.3)
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 0,5% ∗ 46629568 𝑘𝑔
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 233147 𝑘𝑔 = 233,15 𝑡
Dato que se encuentra en el Cuadro B.5, columna 3, fila 3. Se continúa así sucesivamente para
obtener los datos del Cuadro B.5, columnas 3 y 5.
Para el cálculo de la estearina disponible, se toma en cuenta el límite de aceite de palmiste brindado
por la empresa y se usa un 35% de rendimiento de estearina sobre el producto fresco. Nótese que
esta decisión se toma antes de elegir la tecnología, por lo cual no se tenía en cuenta el rendimiento
real de la planta, sino un aproximado dado por las hojas técnicas de fabricantes y por los artículos
académicos revisados. Usando el dato del Cuadro A.6, columna 3, fila 2 y el rendimiento del 35%, se
obtiene:
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𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 ∗ 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (C.4)
𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 = 3215,01 𝑡 ∗ 0.35
𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 = 1125,25 𝑡
Resultado que se muestra en el Cuadro B.5, columna 7, fila 3.
C.5 Cálculo de capacidad mínima necesaria de la planta a implementar
Para el cálculo de la capacidad de la planta, se toma el límite de estearina disponible en el año 2020,
debido a que la proyección planteada, mostrada en el Cuadro B.5, columna 6, es mayor a la estearina
disponible, mostrada en el Cuadro B.5, columna 6. Para el cálculo, se toma un factor de seguridad
de 15%. Por lo tanto:
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 =𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙
12∗ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑
(C.5)
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 =1269,45 𝑡
12∗ 1,15
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 = 121,6 𝑡/𝑚𝑒𝑠
Hay que tener en cuenta que este es el estimado inicial con que se partió para cotizar el equipo, no
la capacidad de la planta escogida.
C.6 Cálculo de límite de producción con base en la planta escogida
La capacidad de la planta seleccionada para el proceso es de 20 t/d de palmiste. Como se decide
evaluar el refraccionamiento de la oleína obtenida en primera instancia, se reduce esta capacidad a
10 t/d. Al calcular la capacidad máxima anual de la planta, se obtiene:
𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 ∗ 𝑑í𝑎𝑠 𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑠 𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 ∗ 12 (C.6)
𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟 = 10𝑡
𝑑í𝑎∗ 28
𝑑í𝑎𝑠
𝑚𝑒𝑠∗ 12
𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠
𝑎ñ𝑜
𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟 = 3360𝑡
𝑎ñ𝑜
Si se refracciona, se tiene un rendimiento de 44% de estearina con base en el palmiste procesado,
usando la ecuación C.4 se obtiene:
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𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑟 = 3360 𝑡 ∗ 0.44
𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑟 = 1478,4 𝑡
Este dato se muestra en el Cuadro B.6, columna 6, fila 7. Este dato es menor que el proyectado
inicialmente de 1620,36 t mostrado en el Cuadro B.5, columna 6, fila 7., por lo cual para los años
2020 – 2025 se toma el límite de 1478,4 t.
C.7 Cálculo de proyección final de producción de fracciones de palmiste
Para los años 2016 – 2019 donde la producción de estearina proyectada es menor que el máximo
disponible, se toman los datos del Cuadro B.5. Sin embargo, a partir del año 2020, la producción se
restringe al llegar a la capacidad máxima de la planta. Como se desea refraccionar la oleína
resultante inicialmente sin tener que procesar palmiste fresco para obtener estearina IV7, se toman
100 t de aceite de palmiste, del cual resultan 30 t de estearina IV5 y 70 de oleína. En el
refraccionamiento se obtiene un 20% con base en la oleína, lo cual resulta en 14 t de estearina IV7.
La proporción obtenida de estearina IV5 a IV7 es de 68,2% a 31,80% del total de 44 t de estearina.
Usando la ecuación C.4, el rendimiento de 68,2% y el dato del Cuadro B.6, columna 6, fila 7 se
obtiene:
𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉5 = 1478,40 𝑡 ∗ 0.682
𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉5 = 1008,27 𝑡
Dato mostrado en el Cuadro B.6, columna 3, fila 7. De forma análoga se obtienen los datos del
Cuadro B.6, columna 5 a partir de la fila 7.
Para calcular la cuota de mercado, se utiliza la ecuación C.3 y los datos del Cuadro B.6, columna 3,
fila 7 y Cuadro B.3, columna 2, fila 6.
𝐶𝑢𝑜𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑟𝑐𝑎𝑑𝑜 =1008,27 𝑡
53754834 𝑡∗ 100
𝐶𝑢𝑜𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑟𝑐𝑎𝑑𝑜 = 1,9%
Dato mostrado en el Cuadro B.6, columna 2, fila 7. De forma análoga se obtienen los datos del
Cuadro B.6, columna 5 a partir de la fila 7.
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C.8 Cálculo de proyección final de materia prima necesaria para la producción
Para la materia el cálculo de materia prima necesaria para la producción establecida, se toma un
rendimiento de estearina IV5 de un 30%, y el rendimiento del refraccionamiento de un 20% con
respecto al 70% de oleína restante, es decir 14% del producto fresco. Si no se llega a la producción
esperada de estearina IV7, se toma un 40% de rendimiento a partir del producto fresco, esto se hace
para los años 2016 – 2019 antes de que se llega al máximo de capacidad de la planta. A partir del
2020, se toman los porcentajes de acuerdo a la obtención de estearina IV7 únicamente a partir del
refraccionamiento como se explica en la sección C.7.
La materia prima necesaria para producir la estearina IV5 se calcula de la siguiente forma, usando
la ecuación C.4, el dato del Cuadro B.6, columna 3, fila 3 y el rendimiento de 30%.
𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉5 =233,15
0,3
𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉5 = 777,17 𝑡
De este resultado, se calcula la cantidad de estearina IV 7 que se puede producir al refraccionar la
oleína del primer lote, usando el rendimiento de 14% del producto fresco. Por lo tanto, con la
ecuación C.4:
𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉 7 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 777,17 ∗ 0,14
𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉 7 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 108,80 𝑡
Como este dato es menor a la proyección de estearina IV 7 mostrada en el Cuadro B.6, columna 5,
fila 3, de 330,03 t, se calcula la cantidad de palmiste fresco requerida para obtener la diferencia
entre ambos. Se calcula de la siguiente forma:
𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑠𝑐𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉7 =𝐸𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉7 𝑓𝑎𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
(C.7)
𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑠𝑐𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉7 =330,03 𝑡 − 108,08 𝑡
0,4
𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑠𝑐𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑉7 = 554,875 𝑡
A este resultado se le suma el palmiste que se usó para producir la estearina IV5
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𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑜 = 777,15 𝑡 + 554,88 𝑡
𝑃𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑜 = 1330,24 𝑡
Este dato se muestra en el Cuadro B.6, columna 8, fila 3. Se continúa análogamente para los datos
del Cuadro B.6, columna 8, hasta la fila 6.
C.9 Cálculo de área de intercambiadores de calor y otros equipos
El primer intercambiador utiliza vapor saturado a 3 barg, el cual tiene una temperatura de 143,7 °C.
El intercambio energético requerido es:
�̇� = 𝑈𝐴∆𝑇𝐿𝑀 (C.8)
Donde ∆𝑇𝐿𝑀 es
∆𝑇𝐿𝑀 =∆𝑇𝐴 − ∆𝑇𝐵
ln (∆𝑇𝐴∆𝑇𝐵
) (C.9)
Para el caso del primer intercambiador, usando una temperatura de entrada del palmiste de 35 °C
y una de salida de 50 °C se obtiene:
∆𝑇𝐿𝑀 =(143.7 − 35) − (143.7 − 50)
ln (143.7 − 35143.7 − 50
)
∆𝑇𝐿𝑀 = 101.0 °𝐶
Se asume una bomba de 60 gal/min (3 kg/s) para el ingreso de materia prima y de salida de
estearina. Tomando la densidad de la grasa como 900 kg/m3 y una calor específico de 2 kJ/kg C, se
obtiene un flujo másico de 3 kg/s. Se utiliza un rendimiento de 90% para los intercambiadores. Por
lo tanto:
�̇� = �̇�𝐶𝑝∆𝑇 (C.10)
�̇� =3𝑘𝑔
𝑠∙
2𝑘𝐽
𝑘𝑔𝐶∙ 15𝐶
�̇� = 90 𝑘𝑊
𝑞𝑟𝑒𝑎𝑙̇ =�̇�
𝑒
(C.11)
𝑞𝑟𝑒𝑎𝑙̇ = 100 𝑘𝑊
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Entonces, para el área, usando la ecuación C.8
𝐴 =100 𝑘𝑊
0,9𝑘𝑊
𝑚2𝐾∙ 101𝐾
𝐴 = 1 𝑚2
Este dato se muestra en el Cuadro 3.7, columna 2, fila 2. De igual análoga se realiza para el
intercambiador de salida, usando las temperaturas descritas en el DFP del proceso.
El tamaño del filtro prensa de 85 m2 fue proporcionado por el fabricante, así como los volúmenes
de los tanques mezcladores y de almacenamiento. Para los cristalizadores de 5 m3
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 á𝑟𝑒𝑎 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 (C.12)
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 = 4𝑚2
𝑚3∗ 5𝑚3
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 = 20𝑚2
Este dato se muestra en el Cuadro 3.7, columna 2, filas 3 y 4.
C.10 Cálculo de costo capital fijo
A partir del costo de la compra de equipos, según describe Peters, este rubro puede representar
entre un 15 o 40% del costo capital fijo del proyecto. En este caso, se toma el porcentaje mayor ya
que el fabricante brinda una parte de la instalación de los equipos y además que no se trata de la
implementación de la planta desde cero, sino que sería una ampliación. Tomando esto en cuenta se
tiene:
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑓𝑖𝑗𝑜 =𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑠
𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑓𝑖𝑗𝑜
(C.13)
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑓𝑖𝑗𝑜 =$1.900.000
40%
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑐𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑓𝑖𝑗𝑜 = $4.750.000
Este dato se muestra en el Cuadro 4.1, columna 3, fila 3.
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C.10 Cálculo del punto de equilibrio
Para el punto de equilibrio se requieren obtener los gastos fijos y variables a la hora de producir la
estearina de palmiste. Los gastos variables de manufactura se muestran en el Cuadro 4.6, columna
3, filas de 3 a 9. La suma de estos datos es $1.391.548. Los gastos fijos se calculan como el costo
total de producción mostrado en el Cuadro 4.9, columna 2, fila 5 menos el valor de costos variables.
Se obtiene:
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑓𝑖𝑗𝑜𝑠 = 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 − 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠 (C.14)
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑓𝑖𝑗𝑜𝑠 = $1.871.327 − $1.391.548
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑓𝑖𝑗𝑜𝑠 = $479.779
Se calcula el costo variable unitario por tonelada de palmiste procesada. Para el año 2016 se usa el
dato del Cuadro B.6, columna 8, fila 3 como la cantidad de palmiste a procesar. Por lo tanto
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 =𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠
𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟
(C.15)
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 =$1.391.548
1330,24 𝑡
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 = $1.046,09
Este dato se muestra en el Cuadro 4.11, columna 2, fila 4.
Se requiere a su vez obtener el precio de venta del producto. Como se está tomando en cuenta que
el producto referencia es el aceite de palmiste, se requiere obtener la ganancia que se va a obtener
de acuerdo a los productos procesados a partir de cada tonelada de materia prima. Del Cuadro A.10
se puede calcular que el precio de la estearina IV 5 es 1,097 veces mayor que el precio de la oleína.
Usando rendimientos de 30%, 14% y 56% para la estearina IV5, IV7 y la oleína respectivamente y
usando los datos del Cuadro B.4, fila 2, columnas 2 y 3, se obtiene:
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𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 = ∑ 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 ∗ 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (C.16)
𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒
= $1652.06 ∗ 1,097 ∗ 0,3 + $1652,06 ∗ 0,14 + $1292,52 ∗ 0,56
𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒 = $1499
Dato mostrado en el Cuadro 4.11, columna 4, fila 4.
El punto de equilibrio se calcula de la siguiente forma:
𝑃. 𝐸. =𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑓𝑖𝑗𝑜𝑠
𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎 − 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠
(C.17)
𝑃. 𝐸. =$479.779
$1499/t − $1046,09/𝑡
𝑃. 𝐸. = 1060 𝑡 𝑝𝑎𝑙𝑚𝑖𝑠𝑡𝑒
Dato que se muestra en el Cuadro 4.11, columna 2, fila 7.
C.12 Cálculo del análisis de sensibilidad
Para este análisis se utilizó la herramienta de Solver, poniendo como objetivo que el VAN del
proyecto fuese igual a cero o el TIR igual a 13%, variando por separado los factores de costo inicial
del equipo, tasa de interés, margen de ganancia de estearina IV5 y ventas totales. Los datos se
resumen en el Cuadro 4.14
