EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA
(Ricinus communis)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ–ECUADOR
EPOXIDATION OF CASTOR OIL (Ricinus communis) FROM THE
PROVINCE OF MANABÍ-ECUADOR
Génesis Baque P.1*, Anthony Intriago F.1, Segundo García M.2,
Gabriel Burgos B.2, & Gonzalo García V.3
Recibido: 5 de julio 2022 / Aceptado: 7 de diciembre 2022
DOI: 10.26807/ia.v11i1.244
Palabras clave: epoxidación, higuereta, lubricante, reacción de Prileschajew
Keywords: epoxidation, higuereta, lubricant, Prileschajew reaction
9
1Universidad Técnica de Manabí, Facultad de Ciencias Matemáticas Físicas y Químicas, Es-
cuela de Ingeniería Química, Laboratorio de Aguas, Portoviejo, Ecuador (*correspondencia:
gbaque2521@utm.edu.ec, aintriago1377@utm.edu.ec).
2Universidad Técnica de Manabí, Facultad de Ciencias Matemáticas, Físicas y Químicas, Departa-
mento de Procesos Químicos, Alimentos y Biotecnología, Portoviejo, Ecuador (segundo.garcia
@utm.edu.ec, gabriel.burgos@utm.edu.ec).
3Universidad Técnica de Manabí, Facultad de Ciencias Matemáticas, Físicas y Químicas, Laboratorio
de Química, Portoviejo, Ecuador (gonzalo.garcia@utm.edu.ec).
RESUMEN
El aceite de higuerilla (Ricinnus communis) atrae el interés en la industria quí-
mica porque puede emplearse como materia prima para producir productos
químicos o fuentes de energía por medio de modificaciones químicas, como
es el caso de la epoxidación. El presente estudio, de índole investigativa y ex-
perimental, se enfoca en la epoxidación del aceite de higuerilla de la variedad
Portoviejo-67 de la provincia de Manabí-Ecuador por medio de la reacción de
Prileschajew para evaluar las características fisicoquímicas del aceite crudo y
epoxidado mediante las normas ASTM D-5558, EN 14111, NTC 2366 para ín-
dice de saponificación, índice de yodo e índice de acidez mediante técnicas
de titulación, norma INEN 39 para contenido de humedad mediante pérdida
por calentamiento, norma ASTM D-1217 para densidad por picnometría y vis-
cosidad cinemática por medio de un viscosímetro capilar mediante la norma
ASTM D-445 comparando los resultados con las especificaciones ASTM y DIN
ISO 51605: 2010-09. Según los resultados, el aceite crudo y epoxidado cum-
plen las especificaciones ASTM y DIN ISO 51605: 2010-09 a excepción de la
humedad y la acidez con valores superiores a 0,075 % y 2 mg KOH/g de aceite,
respectivamente, representando una disminución en la calidad de los aceites,
referente a la epoxidación se obtuvo una conversión del 81,34 % de las insa-
turaciones y de acuerdo a la viscosidad se pudo clasificar el aceite epoxidado
con un grado ISO VG 320 ideal para lubricación de engranajes industriales. Se
concluye que se logró alcanzar una alta conversión de los dobles enlaces a
grupos epoxi, siendo el proceso ideal para obtener altos rendimientos.
ABSTRACT
Castor oil (Ricinnus communis) attracts interest in the chemical industry because
it can be used as a raw material to produce chemical products or energy sources
through chemical modifications such as epoxidation. The present study is of an
investigative and experimental nature that focuses on the epoxidation of castor
oil of the Portoviejo-67 variety from the province of Manabí-Ecuador through
the Prileschajew reaction to evaluate the physicochemical characteristics of
10
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
11
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
crude and epoxidized oil through the ASTM D-5558, EN 14111, NTC 2366
standards for saponification number, iodine number and acid number by titra-
tion techniques, INEN 39 standard for moisture content by heating loss, ASTM
D-1217 standard for density by pycnometry and kinematic viscosity by means
of a capillary viscometer using the ASTM D-445 standard, comparing the results
with the specifications ASTM and DIN ISO 51605: 2010-09. According to the
results, the crude and epoxidized oil meets the ASTM and DIN ISO 51605:
2010-09 specifications, except for moisture and acidity with values are greater
than 0.075 % and 2 mg KOH/g oil, respectively, representing a decrease in the
quality of the oils. Regarding the epoxidation, a conversion of 81.34 % of the
unsaturations was obtained and according to the viscosity the epoxidized oil
could be classified with an ISO VG 320 grade ideal for industrial gear lubrica-
tion. It is concluded that a high conversion of the double bonds to epoxy groups
was achieved, being the ideal process to obtain high yields.
INTRODUCCIÓN
Una de las problemáticas a resolver
en la actualidad es la sustitución de
materias primas derivadas del petró -
leo por medio de la aplicación de
aceites vegetales para obtener pro -
duct os de valor comercial que no
comprometan negativamente al eco -
sis tema siendo más seguras, limpias
y respetuosas con el medio ambiente
(Cruz et al., 2015).
Muchos productos químicos prove -
nien tes de la industria se basan en el
empleo de los aceites minerales y a
medida que aumenta la demanda de
productos que se basan en la utili -
zación de materia prima renovables
los aceites vegetales han tomado te-
rreno como materia prima impor tan -
te en la industria química. Sin embar-
go, para varias aplicaciones, son ne-
cesarias muchas reacciones quími cas
y bioquímicas a fin de convertir los
aceites vegetales brutos en pro ductos
funcionales.
La epoxidación se encuentra entre
tales reacciones que han sido utili -
zadas ampliamente para modifica -
ción de aceites insaturados (Lämsä y
Kosonen, 2016).
12
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
La epoxidación resulta de un proceso
de oxidación sobre los dobles enla -
ces que posteriormente da la forma -
ción de un anillo oxirano. En la indus-
tria para la obtención de epóxi dos de
aceites vegetales es común emplear
la reacción de Prileschajew que con-
siste en una reacción de catálisis ho-
mogénea, generalmente ácida, en
presencia de un ácido per carboxílico
como agente oxidante que puede ser
generado in situ a par tir de un ácido
carboxílico y peróxido de hidrógeno
como donante de oxí geno, el pro-
ducto obtenido es de gran valor agre-
gado para varias apli ca ciones,
especialmente como lubricantes, adi-
tivos, bases poliméricas o plastifican-
tes (Martínez, 2021).
El aceite de higuerilla o de ricino se
destaca y atrae interés en la industria
química, porque puede emplearse
co mo materia prima para producir
productos químicos o fuentes de
ener gía, debido a que su semilla pre -
senta una gran cantidad de aceite ve-
getal que va entre 40 % y 50 % en
peso y que se caracteriza por su alto
contenido de ácido ricinoleico, el
mismo que se encuentra compuesto
por un 85 % y 90 % del total de los
ácidos grasos del aceite (Origilia et
al., 2019). El aceite de higuerilla es
químicamente diferente a otros acei -
tes por poseer en su composición
ácido ricinoleico, el cual presenta en
su estructura un doble enlace y un
grupo hidroxilo. Su gran viscosidad y
polaridad lo hace una materia prima
valiosa para la producción en la in-
dustria de los plásticos, cosméticos,
recubrimientos, etc. (Da Costa et al.,
2010).
Actualmente, en nuestro país la hi -
gue rilla es considerada como una
maleza, debido a que esta planta
tiene la particularidad de desarro-
llarse en suelos donde la producción
de cultivos se puede ver afectada sin
la necesidad de condiciones especia -
les, lo que hace que su costo sea sig-
nificativamente bajo y se lo puede
obtener fácilmente sin invertir mucho
en recursos económicos (Díaz y Vaca,
2017). En el Ecuador se ha evaluado
el uso de aceite de higuerilla como
una alternativa para la pro ducción de
biocombustibles mediante el empleo
de reacciones de transeste rificación
en medio básico. Estas reacciones
consisten en que los triglicéridos prin-
cipales y componentes de los aceites
vegetales o grasas de anima les reac-
cionan con un alcohol de cadena
13
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
corta en presencia de un catalizador
generando alquil ésteres (Paucar,
2020). Mas no se ha pre sentado en la
literatura el uso de aceite de higuerilla
en reacciones de epoxidación.
El presente trabajo de investigación
tiene como objetivo la epoxidación
del aceite de higuerilla de la variedad
Portoviejo-67 de la provincia de Ma -
na bí–Ecuador por medio de la reac-
ción de Prileschajew estableciendo
las condiciones de reacción adecua -
das para la formación de epóxidos
estables, para posteriormente realizar
los respectivos análisis fisicoquímicos
mediante los ensayos ASTM, INEN,
EN, NTC y comparar los resultados
con las respectivas especificaciones
ASTM y DIN ISO 51605: 2010-09 en
el laboratorio de química de la Uni -
ver sidad Técnica de Manabí, de esta
manera, se definirá si el producto ob-
tenido es viable para diferentes apli-
caciones como la obtención de
biolubricantes, plastificantes y entre
otros usos industriales.
MATERIALES Y MÉTODOS
La epoxidación de aceite de higueri-
lla se realizó por medio de la reac -
ción de Prileschajew usando como
catalizador ácido sulfúrico concen-
trado, tomando en cuenta el control
de la temperatura, carga inicial de los
reactivos y agitación para la forma -
ción de epóxidos estables. Posterior -
mente se realizaron los diferentes
análisis por medio de las técnicas
descritas en las normas ASTM D-445,
ASTM D-5558, ASTM D-1217, INEN
39, EN 14111, NTC 2366 compa -
rando los resultados con las especifi -
caciones ASTM y DIN ISO 51605:
2010-09. Las diferentes etapas del
proceso se muestran en la Figura 1.
14
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
Figura 1. Diagrama de flujo de las diferentes etapas del proceso
Epoxidación del aceite vegetal de hi-
guerilla (Ricinus communis)
Para el proceso de epoxidación se
usó aceite vegetal de higuerilla de la
variedad PORTOVIEJO–67, el cual
fue suministrado por la Estación Ex-
perimental Portoviejo del Instituto
Nacional de Investigaciones Agrope-
cuarias (INIAP), ácido fórmico (85 %
v/v), peróxido de hidrogeno (30 %
v/v) y ácido sulfúrico concentrado.
Respecto al montaje de la experi-
mentación se procedió a usar la me-
todología descrita por García (2011)
para epoxidación estable de aceites
insaturados, en el cual se usó como
muestra inicial 50 g de aceite y rela-
ciones molares 3:2,2:1 y 0,5:1,5:1 de
mol de peróxido de hidrogeno, mol
de ácido fórmico y mol de insatura-
ción correspondientemente, añadien-
do al primer ensayo 47,48 mL de pe-
róxido de hidrógeno y 19,76 mL de
ácido fórmico, para el ensayo poste-
rior se añadió 7,9 mL de peróxido de
hidrógeno y 13,47 mL de ácido fór-
mico usando en ambas experimenta-
ciones 0,5 mL de ácido sulfúrico
como catalizador. La reacción se
efectuó en un tiempo de 4,5 horas
a diferentes temperaturas de 65 ºC,
15
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
70 ºC, 75 ºC y 80 ºC con una agita-
ción constante a 400 rpm. Transcu-
rrido el tiempo de reacción se
depositó la muestra en un embudo
de decantación y se dejó reposar por
24 h para separar la fase oleosa de la
acuosa posteriormente se rea lizó al
aceite varios lavados con una solu-
ción de bicarbonato de sodio al 7 %
y agua destilada para neutralizar los
ácidos presentes y eliminar las sales
formadas. Finalmente, se llevó la
muestra al desecador a por 1 h para
retirar el agua en exceso producto de
los anteriores lavados.
Las cantidades iniciales de los reacti-
vos se calcularon por medio del ín-
dice de yodo del aceite crudo para
obtener la cantidad de moles de in-
saturación (Ec.1), debido a que las re-
laciones molares de los reactantes
dependen de la cantidad de las insa-
turaciones.
Donde molins. es mol de insaturación,
IY índice de yodo del aceite crudo,
Ppeso de la muestra y M1 peso mo-
lecular del yodo.
El porcentaje de conversión se deter-
mina a través de la desaparición de
las insaturaciones usando el índice
de yodo del aceite crudo y epoxi-
dado (Ec. 2).
Donde IY0es el índice de yodo del
aceite crudo y IYfíndice de yodo del
aceite epoxidado.
Caracterización fisicoquímica del
aceite crudo y epoxidado
En ambos aceites se logró estipular
sus diferentes propiedades fisicoquí-
micas mediante distintos ensayos ex-
presados en la Tabla 1.
(1)
(2)
16
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
Tabla 1. Normas de prueba estandarizadas
para la caracterización de las propiedades fisicoquímicas
Propiedades Unidad Método
Índice de yodo
g de l2/100 g aceite
EN 14111
Índice de acidez
mg KOH / g aceite
NTC 2366
Índice de saponificación
mg KOH / g aceite
ASTM D-5558
Densidad 15 ºC
kg / m3
ASTM D-1217
Humedad % INEN 39
Viscosidad cinemática 40 ºC
mm2/ s
ASTM D-445
Las muestras se analizaron por medio
de diferentes técnicas fisicoquímicas.
El índice de yodo, índice de acidez e
índice de saponificación se determi-
naron por técnicas de titulación. La
densidad se midió por picnometría
mediante el método ASTM D-1217.
El porcentaje de humedad se obtuvo
mediante pérdida por calentamiento
por el método INEN 39. La viscosi-
dad cinemática se determinó por
medio de un viscosímetro capilar de
acuerdo con la norma ASTM D-445.
RESULTADOS
Epoxidación de aceite de higuerilla
En el proceso de epoxidación al uti-
lizar 47,48 mL de peróxido de hidró-
geno y 19,76 mL de ácido fórmico
calculados con la relación molar
3:2,2:1 más 0,5mL de ácido sulfú-
rico como catalizador y llevando a
cabo el proceso a diferentes tempe-
raturas de 70, 75 y 80 ºC con una
agitación constante de 400 rpm, se
mostraron en la prueba preliminar re-
sultados desfavorables debido a que
se presentaron cambios repentinos y
bruscos en la temperatura a los pocos
minutos de haber iniciado el pro-
ceso, haciendo difícil el control de la
misma, además, se pudo notar la for-
mación de espuma y una liberación
considerable de gases. Otros efectos
que se lograron notar fueron la desa-
parición de la fase acuosa y el cam-
17
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
bio de coloración que sufrió el aceite
al tornarse de color blanco producto
de las reacciones secundarias que se
presentan en el anillo oxirano que
son ilustradas en la Figura 2.
Debido a los resultados anteriores se
optó por cambiar la cantidad este-
quiométrica de los reactivos a una re-
lación molar de 0,5:1,5:1 añadiendo
7,9 mL de peróxido de hidrogeno y
13,47mL de ácido fórmico mante-
niendo los 0,5 mL de ácido sulfúrico
como catalizador y reducir la tempe-
ratura de operación a 65 ºC para mi-
nimizar el efecto de la temperatura y
el exceso de los reactantes mante-
niendo la misma agitación en un
tiempo de 4,5 h. Afortunadamente al
final de la reacción no se observaron
cambios en la apariencia del aceite y
se mantuvo la coloración amarilla
que caracteriza al epóxido, dada la
situación se procedió a evaluar cuan-
titativamente el aceite por medio del
índice de yodo del epóxido y del
aceite crudo para determinar el por-
centaje de conversión dando como
resultado una conversión de 81,34 %
de los dobles enlaces según la ecua-
ción 2.
Figura 2. Reacciones secundarias en el proceso de epoxidación
(Milchert et al., 2016)
18
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
Caracterización fisicoquímica
El aceite crudo y el epoxidado pre-
sentaron diferencias significativas en
cada una de sus propiedades, las
cuales son indicadas en la Tabla 2.
Tabla 2. Caracterización fisicoquímica
del aceite higuerilla (Ricinus Communis) crudo y epoxidado
Propiedades
Resultados
Referencia Unidad
Aceite Aceite
crudo epoxidado
Índice de yodo 101,52 18,94 125 Máx. g de l2/100 g aceite Si cumple
Índice de Acidez 3,842 4,21 2 Máx. mg KOH / g aceite No cumple
Índice de
Saponificación 169,37 179,83 184 Máx. mg KOH / g aceite Si cumple
Densidad a 15ºC 956,6 991,35 – kg / m3 –
Humedad 1,23 3,12 0,075 Máx. % No cumple
Viscosidad
cinemática 40ºC 274,64 298,13 – mm2/ s –
El valor obtenido de índice de yodo
en el aceite crudo fue de 101,52 g de
I2 ⁄ 100 g de aceite mientras el epo-
xidado fue de 18,94 g de I2 ⁄ 100 g de
aceite; como se observa hubo una
disminución de esta propiedad cuan -
do el aceite crudo sufrió la modifica-
ción indicando la conversión parcial
de las insaturaciones y la incorpora-
ción del anillo oxirano o grupo
epoxi.
El índice de acidez para el epó-
xido resultó ser más elevado que
aceite crudo con un valor de
4,21 mg KOH / g aceite en compara-
ción a 3,842 mg KOH / g aceite del
aceite crudo. Algo similar ocurrió
con el índice de saponificación del
epóxido obteniendo un valor de
179,83 mg KOH / g aceite comparado
con el aceite crudo con un valor de
169,52 mg KOH / g aceite.
La densidad del aceite de higue-
rilla crudo y epoxidado fue de
956,6 kg/m3y 991,35 kg/m3corres-
pondientemente en el cual se puede
evidenciar que existe un aumento de
la densidad cuando el aceite crudo
19
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
presentó en su estructura química el
grupo epoxi. Con respecto a los va-
lores de humedad se reporta un valor
de 1,23 % para el aceite crudo y 3,12
% para el epoxidado indicando un
aumento de esta propiedad después
de la epoxidación, los continuos la-
vados y el secado.
Por último, la viscosidad cinemática
también presentó un cambio signifi-
cativo en su valor cuando el aceite
crudo fue epoxidado resaltando que
la incorporación del grupo epoxi in-
fiere en el aumento de esta propie-
dad cuando el aceite crudo pasó de
274,64 mm2/s a 298,13 mm2/s.
DISCUSIÓN
Reacción de epoxidación
En general en el proceso se trabaja
con un rango de temperatura que
varía entre 50 y 80 ºC para la forma-
ción de epó xidos, sin embargo, la na-
turaleza exotérmica de la reacción ha-
ce complicado el control de la tem-
peratura y con el incremento de la
misma, el exceso de peróxido de hi-
drógeno, la formación de agua y el
carácter ácido del catalizador da co -
mo resultado la apertura del anillo oxi -
rano ocasio nando una serie de reac-
ciones secun darias (Ramírez, 2020).
La presencia de estas reacciones en la
preparación comercial de epóxidos
reduce su atractivo como materia
prima para producir otros productos
más complejos requiriendo eventual -
mente procesos de purificación lo
cual incrementaría el costo de pro -
ducción (Nieto, 2019).
Por tales motivos, en los ensayos pre-
liminares a 70 ºC, 75 ºC y 80 ºC,
usando la relación mo lar 3:2,2:1 no
se llegó al resultado esperado conse-
cuencia de las cargas iniciales de los
reactivos y las tem peraturas relativa-
mente elevadas oca sionando que se
originen reaccio nes no deseadas,
despren dimiento de ga ses fuertes y
aumento repentino de la temperatura.
Además, el producto resultante pre -
sentó una apariencia semisólida y blan-
quecina contraria a la apariencia del
epóxido que se caracteriza por ser ama-
rillento y presentarse en estado líquido
(Sudha et al., 2017), dado los aconte-
cimientos se optó por reducir la tempe-
ratura y las cantidades de los reactivos.
20
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
Respecto a la epoxidación estable, el
porcentaje de conversión es compa -
ra ble a la metodología expuesta por
García (2011) donde se obtuvo un
valor aproximado de 80 % para la for-
mación de epóxidos estables.
De acuerdo con el resultado obteni -
do, se considera que el proceso tiene
las condiciones óptimas para obtener
epóxidos de aceite de higuerilla con
un alto rendimiento (80-95 %), lo
cual amerita la aplicabilidad para la
obtención de productos funcionales
que tengan un valor agregado (Her -
nández, 2020). Como por ejemplo en
la producción de bases de aceites
biolubricantes por medio de la susti-
tución de grupos epoxi en las insatu-
raciones del aceite de higuerilla
ofreciendo una alta estabilidad termo-
oxidativa, buena lubricidad y mayor
punto de fluidez comparada con los
aceites lubricantes convencionales,
permitiéndole ser un potencial reem-
plazo para los aceites hidráulicos a
base de aceites minerales (Borugadda
y Goud, 2014).
Además, la alta reactividad del grupo
epoxi permite la formación de varias
reacciones que en consecuencia da
origen a productos industriales como
poliuretanos, poliésteres, glicoles, re-
sinas epoxi y alcoholes (Sinadinović
et al., 2012).
Propiedades fisicoquímicas
Índice de yodo
El índice de yodo indica el nivel de
insaturación de grasas o aceites y se
expresa en gramos de yodo. Un valor
alto indica un nivel de insaturación
elevada mientras que un valor bajo
pre senta escases de insaturaciones
(Yeboah et al., 2020). El valor obteni -
do de índice de yodo en el aceite cru -
do de higuerilla fue considerablemen-
te alto, aunque se ha llegado a reportar
un valor de 287 gr de I2 /100 g de acei -
te en una variedad oriunda de Nigeria
(Zaku et al., 2012). Aquellos valores
sobrepasan el promedio que están en -
tre 82 y 90 gr de I2 /100 g de acei te
para este tipo de aceite, por lo tanto,
valores altos de índice de yodo repre-
sentaría que el aceite esté más pro-
penso a la oxidación y degradación
(Lombeida, 2015).
El aceite de higuerilla epoxidado pre-
sentó una disminución de esta pro-
piedad indicando que hubo una
conversión parcial de los enlaces do-
bles a grupos epoxi. Dado que el
21
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
aceite tiene un valor menor a 100 se
considera un aceite no secante lo que
significaría que el epóxido de higue-
rilla sea útil para lubricantes y frenos
hidráulicos, además, la presencia del
anillo oxirano ofrece una mayor esta-
bilidad térmica en comparación con
otros aceites lubricantes comer ciales
a base de aceite mineral (Borugadda
y Goud, 2015). Debido a los valores
expuestos en ambos aceites, se con-
sidera que cumplen con la especifica-
ción DIN ISO 51605: 2010-09 al ser
menores a 125 gr de I2 /100 g de acei -
te; por lo tanto, de acuerdo con esta
pro piedad, amerita su uso como ma-
teria prima en diferentes procesos.
Índice de acidez
El índice de acidez representa la con-
centración de ácidos grasos libres y es
expresado en mg KOH/g aceite, cuyo
valor es uno de los principales indi-
cadores de calidad de los aceites (Ye-
boah et al., 2020). Según lo reportado
en la literatura lo valores de acidez
para el aceite de higuerilla oscilan
entre los 0,14 y 1,97 mg KOH/g aceite
(Panhwar et al. 2016), aunque se han
notificado valores de alrededor de 15
mg KOH/g aceite de aceite en semillas
sembradas en Nigeria (Omohu y
Omale, 2017). En nuestra investiga-
ción se determinó un valor de índice
de acidez de 3,842 mg KOH/g aceite
sobrepasando el promedio de acidez
del aceite crudo.
Dichas oscilaciones en los valores de
acidez en el aceite se deben prin -
cipalmente al contenido de ácidos
grasos libres los cuales son otorgados
por el tipo de cultivo, así como el ori-
gen geográfico que se encuentra vin-
culado con los factores climáticos y
ambientales (Yusuf et al., 2015), ade-
más, de la exposición del aceite al
agua y al ambiente que ocasionan
una serie de reacciones que dism i -
nuye la calidad del aceite (Rivera et
al., 2014). En lo que respecta al aceite
epoxidado presentó un aumento de
acidez con valor de 4,21 mg KOH/g
aceite consecuencia de la acidez ini-
cial aportada por el aceite crudo y las
pequeñas trazas de ácido sulfúrico y
ácido fórmico que no se eliminaron
en el lavado. Este valor es muy impor-
tante a tomar en cuenta en aceites
base para la formulación de lubrican-
tes. Una alta acidez significa que el
aceite es propenso a oxidarse con
más facilidad lo que conduce a la for-
mación de gomas y lodos acompa-
ñada de la corrosión (Ramírez, 2014).
De acuerdo con las especificaciones
22
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
de la Sociedad Estadounidense de
Pruebas y Material (ASTM) la acidez
no puede sobrepasar los 2 mg KOH/g
aceite (Yusuf et al., 2015). Compa-
rando los resultados del aceite crudo
y epoxidado estos sobrepasan el
rango máximo establecido y por lo
tanto no cumple la especificación.
Índice de saponificación
El índice de saponificación es la can-
tidad de miligramos KOH que se ne-
cesita para neutralizar los ácidos
grasos en un gramo de grasa (Arriola
y Monjaras, 2003). Para el aceite de
higuerilla los valores de saponifica-
ción están entre valores de 165,5 y
187 mg KOH/g aceite (Omari et al.,
2015). Al realizar tres pruebas, el
valor que se determinó en nuestra in-
vestigación es similar al reportado por
Paul et al. (2021) con un índice de sa-
ponificación de 168,52 mg KOH/g
aceite y en lo que respecta al valor del
aceite epoxidado se asemeja al repor-
tado por Yeadon et al. (1959) con un
valor aproximado de 181 mg KOH/g
aceite. Tomando en cuenta los valores
de saponificación, se observa que el
valor del aceite epoxidado es mayor
que el aceite crudo resultado del
grupo epoxi presente en la estructura
molecular en los triglicéridos del
aceite, ocasionando un aumento del
peso molecular y por ende el valor
del índice de saponificación (Obanla
et al., 2021). Considerando los están-
dares ASTM el índice de sapo -
nificación máximo para aceites vege-
tales es de 184 mg KOH/g aceite, dado
los resultados se considera que los va-
lores de ambos aceites están dentro
de la especi fi cación siendo aceites de
saponifica ción baja al poseer un valor
menor a 180 mg KOH/g aceite (Ramí-
rez, 2014).
Densidad
La densidad del aceite de higuerilla
crudo concuerda con lo reportado
por Atamari y Anco (2015) cuya den-
sidad fluctúa entre 955–968 kg/m3.
Como se pudo evidenciar existe un
aumento de la densidad respecto al
aceite epoxidado en comparación del
aceite normal, dicho aumento se
debe a la incorporación del anillo
oxirano en la estructura de los trigli-
céridos del aceite, este anillo que
tiene en su estructura un átomo de
oxígeno pro voca un aumento de las
fuerzas intermoleculares tipo dipolo-
dipolo induciendo al incremento de
esta propiedad (Ríos et al., 2019).
Algo similar reportó Sudha et al.
(2017) en la epoxidación parcial
23
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
(96,88 %) de aceite de higuerilla, se
determinó que la densidad del aceite
modificado mostraba un valor de
1020 kg/m3en compara ción a 930
kg/m3 que presentaba el aceite antes
de la modificación.
Humedad
Respecto a los valores de humedad,
se reporta un valor relativamente alto
para el aceite crudo con un contenido
de humedad de 1,23 %. En otras in-
vestigaciones relacionadas incluso se
ha determinado valores de humedad
de 4,1 % y 5,9 % en dos variedades
nativas de la región de Hidalgo-Mé-
xico (Cornejo y Estrada, 2012). Di-
chos valores se deben a la desventaja
del aceite al poseer una alta higrosco-
picidad lo que ocasiona un alto con-
tenido de humedad y por ende
ocasiona problemas de filtración y
corrosión, además de complicaciones
en reacciones de interés como la trans -
esterificación reducien do la conver-
sión de los esteres metílicos y fomen-
tando la formación de espuma y
jabón (Sánchez y Huertas, 2012). El
valor reportado para el aceite epoxi-
dado fue de 3,12 %, dicho valor es
concedido por la humedad del aceite
crudo, el conte nido de agua de los re-
activos empleados en la epoxidación
y por los continuos lavados que se
rea lizaron. La especificación DIN ISO
51605: 2010-09 define que el valor
máximo de humedad es de 0,075 %
en peso, por lo tanto el valor de la hu-
medad del aceite crudo es consi dera-
blemente alto, al igual que el aceite
epoxidado, pese a ser sometido a un
tratamiento previo para eliminar su
humedad en una estufa de secado a
103 ºC por una hora, de esta manera
ambos aceites no cumplen con la es-
pecificación establecida. Se pue de
eliminar la humedad empleándose
otras alternativas como los métodos
de destilación al vacío a bajas tempe-
raturas o por centrifugación para evi-
tar degradación del aceite por acción
de las altas temperaturas (Morales et
al. 2008).
Viscosidad
La viscosidad del aceite de higuerilla
es mucho mayor que los demás acei-
tes comestibles tales como el de
palma, girasol, colza, soya, los cuales
se usan para producción de biodiesel
y mantienen valores entre 37,8 cp y
50 cp (Montoya, 2009). En referencia
a nuestro trabajo experimental, el
aceite de higuerilla reporta un valor
similar al de Obanla et al. (2021) con
una viscosidad de 281,8 mm2/s para
24
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
aceite de higuerilla a 40 ºC. La visco-
sidad alta del aceite se debe a la pre-
dominante presencia del ácido
ricinoleico y la manifestación del
grupo hidroxilo en el carbono 12. La
desventaja que muestra este aceite es
que entre más baja la temperatura
más alta es la viscosidad, siendo una
causa principal de problemas en la
extracción del aceite e inyección
cuando el producto está destinado a
la producción de biocombustibles
(Díaz, 2019). Pero también su vis -
cosidad hace que este aceite sea va-
lioso para la producción industrial de
recubrimientos, plásticos y cosmé -
ticos (Origlia et al., 2019). En cuanto
al aceite de higuerilla epoxidado se
determinó un valor cercano al repor-
tado por Borugadda y Goud (2015),
quien manifiesta que el au men to de
la viscosidad se debe a la adición de
moléculas de oxígeno en medio de la
insaturación provo can do un aumento
de fuerzas inter mo leculares, polari-
dad y peso molecular. Con base en la
viscosidad se puede definir el grado
ISO del aceite epoxidado por medio
de la especifi cación ASTM D-242
siendo grado ISO VG 320 el cual es
aplicable como aceite lubricante de
engranajes industriales (Hernández,
2017) y con la incorporación de adi-
tivos ofrece propiedades antioxidan-
tes, antidesgaste, extrema presión,
entre otros (Villafuerte, 2019).
CONCLUSIÓN
En esta investigación se determinó
que los aceites crudo y modificado de
higuerilla cumple con la mayoría de
las especificaciones, a excepción del
índice de acidez y contenido de hu-
medad, los cuales se encuentran fuera
de los límites establecidos represen-
tando un problema en la calidad de
los productos que se derivan de
ambos aceites y el costo adicional de
los tratamientos previos para su uso.
Por otra parte, después de las pruebas
preliminares se tuvo éxito en la reac-
ción de epoxidación mediante la me-
todología expuesta para epóxidos
estables logrando una conversión
81,34% de los dobles enlaces a gru-
pos epoxi indicando un alto rendi-
miento, siendo determinante el con-
trol de la temperatura, las cantidades
iniciales de los reactivos y velocidad
agitación en el proceso. Dada la alta
conversión el epóxido es factible para
obtener varios productos de valor
25
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
agregado especialmente para bases
de aceites lubricantes por su alta lu-
bricidad y estabilidad termoxidativa
clasificando a este aceite por su vis-
cosidad tipo ISO VG 320 ideal para
engranajes industriales. En futuras in-
vestigaciones se debe considerar un
estudio más enfocado en procesos de
producción a mayor escala y la facti-
bilidad técnica y económica que con-
lleva, además de un análisis más
detallado y exhaustivo referente a la
formación de reacciones secundarias.
LISTA DE REFERENCIAS
Arriola, G., y Monjaras, M. (2003). Comprobación de pureza de los aceites comestibles
diferentes marcas comerciales en el área metropolitana (Tesis de grado). Univer -
sidad Del Salvador, El salvador.
Atamari, G., y Anco, M. (2015). Obtención del poliéster de ricino a partir del aceite de
ricino y ácido ricinoleico, determinando su rendimiento óptimo para su aplicación
en el champu de aloe vera (Tesis de grado). Universidad Nacional de San Agustín
de Arequipa, Arequipa, Perú.
Borugadda, V., y Goud, V. (2014). Epoxidation of castor oil fatty acid methyl esters (CO-
FAME) as a lubricant base stock using heterogeneous ion-exchange resin (IR-120)
as a catalyst. Science Direct, (54), 75-84. https://www.sciencedirect.com/science
/article/pii/S1876610214011266
Borugadda, V., y Goud, V. (2015). In-Situ epoxidation of castor oil using heterogeneous
acidic ion-exchange Resin Catalyst (IR-120) for Bio-Lubricant Application. Tribol-
ogy Online, 5(10), 354-359. https://www.jstage.jst.go.jp/article/trol/10/5/10_354/
_pdf/-char/ja
AGRADECIMIENTO
Se agradece a la Facultad de Ciencias
Matemáticas, Físicas y Químicas de
la Universidad Técnica de Manabí y
al laboratorio de Análisis Químico de
la facultad de la respectiva universi-
dad.
Cornejo, M., y Estrada, O. (2012). Caracterización de aceite de higuerilla (Ricinus com-
munis) de dos variedades silvestres para la producción de biodiesel en la región
del Valle de Mezquital, Hidalgo (Tesis de maestría). Centro de investigación en ma-
teriales avanzados, S. C., Chihuahua.
Cruz, K., Montañez, J.C., Aguilar, C.N., Sáenz, G., Gámez, I.A., y Flores, E. (2015). Ob-
tención de aceite epoxidado de semilla de algodón utilizando un ácido débil.
Avances en Ciencias e Ingeniería, 4(6), 11-18. https://www.redalyc.org/pdf/3236/
323643356002.pdf
Da Costa, D., Serra, T., Plentz, S., y Meneghtetti, M. (2010). Biodiesel production by
ethanolysis of mixed castor and soybean oils. Fuel, 12(89), 3791-3794. https://re
ader.elsevier.com/reader/sd/pii/S0016236110003637?token=6DF067C7F307A64E
2CE0D88C47D951C62D7B224803AD5EA8EDD038E0CF20CCD44E2FA40FDEA
E12EB78686CE921668198&originRegion=us-east-1&originCreation=2022052
5041512
Díaz, A., y Vaca, J. (2017). Diseño y construcción de un reactor piloto para la producción
de biodiesel a base de aceite de higuerilla. (Tesis de graso) Universidad técnica
del Norte, Ibarra, Ecuador.
Díaz, P. (2019). Optimización de la extracción acuosa enzimática de aceite de semillas
de Ricinus communis (Tesis de grado). Tecnológico nacional de México, Tuxtla,
Chiapas.
García, A. (2011). Diseño, selección y producción de nuevos biolubricantes (Tesis doc-
toral). Universidad Ramon Llull, Barcelona.
Hernández, E. (2017). Diseño de un multiplicador de velocidad de relación de transmi-
sión 6 para el acople a una fresadora cnc (Tesis de grado). Universidad Politéc -
nica de Valencia, Valencia, España.
Hernández, M. (2020). Desarrollo Biotecnológico de biolubricantes a partir de grasa de
pollo (Tesis doctoral). Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez, Tuxtla Gutiérrez,
Chiapas.
26
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
Lämsä, L., y Kosonen, K. (2016). Proceso de epoxidación de aceites vegetales (España.
Patent No:2 580 962).
Lombeida, N. (2015). Diseño de un reactor tipo batch para la obtención de biodiesel a
partir de aceite de ricino (Ricinus communis) (Tesis de grado). Escuela Politécnica
Nacional, Quito.
Martínez, D.C. (2021). Reacciones de epoxidación de aceite de soja catalizadas por un
sólido de dioxomolibdeno (VI) tipo MOF. (Tesis de grado-maestría) Universidad
Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia.
Milchert, E., Malarczyk, K., y Musik, M. (2016). Technological aspects of vegetable oils
epoxidation in the presence of ion exchange resins: a review. Polish Journal of
Chemical Technolohy, 3(18), 128-133. https://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/
bwmeta1.element.baztech-d25eaa1c-d063-4363-a7ed-432bae02e9ec
Montoya, J. (2009). Modelamiento y simulación de la cinética de transesterificación del
aceite de ricino con alcohol etílico, catalizada con NaOH (Tesis de maestría). Uni-
versidad nacional de Colombia sede de Medellín, Medellín, Colombia.
Morales, W., Dagnino, E., Sequeira, A., Díaz, A., y Chamorro, E. (2008). Tratamiento de
aceite crudo de algodón para transesterificación alcalina. Avances en Energías Re-
novables y Medio Ambiente, 1(12), 95-98. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/
10915/94611
Nieto, J. (2019). Estudio de la reacción de carbonatación del aceite de linaza epoxidado
(Tesis de maestría). Universidad autónoma del Estado de México, Toluca, Estado
de México.
Obanla, O., Mohammed, F., Alebiosu, O., Ojewumi, M., Oladimeji, T., y Babatunde,
D. (2021). Study on the lubricating properties of castor (Ricinus communis) and
hydroxylated Rubber (Hevea brasiliensis) seed oil. ACS Omega, 43(6), 28471-
28476. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsomega.0c05810
Omari, A., Mgani, Q., y Mubofu, E. (2015). Fatty acid profile and Physico-chemical pa-
rameters of castor oils in Tanzania. Green and Sustainable Chemistry, 4(5), 10.
https://www.scirp.org/html/3-5500205_61169.htm
27
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
Omohu, O., y Omale, A. (2017). Physicochemical Properties and Fatty Acid Composition
of Castor BeanRicinus communisL. Seed Oil. European Journal of Biophysics,
4(5), 62-65. https://www.sciencepublishinggroup.com/journal/paperinfo?jour-
nalid=117&doi=10.11648/j.ejb.20170504.11
Origlia, E., Casuscelli, S., y Cánepa, A.L. (2019). Synthesis of materials as catalysts in
the epoxidation of FAME’s obtained from castor oil. Conicet, 71-75.
Panhwar, T., Ahmed, S., Waheed, A., Ahmed, A., Naz, F., Hussain, Z., Sattar, A., y Hus-
sain, S. (2016). Characteristics and composition of a High oil Yielding Castor Va-
riety from Pakistan. Jos of Oleo Science, 65(6), 471-476. https://www.jstage.jst.go.
jp/article/jos/65/6/65_ess15208/_pdf/-char/ja
Paucar, M. (2020). Evaluación del rendimiento de aceite de higuerilla (Ricinus communis
L.) en zonas óptimas y no óptimas de Imbabura para obtener biodiesel B5 (Tesis
de grado). Universidad técnica del norte, Ibarra, Ecuador.
Paul, A., Borugadda, V., Reshad, A., Bhalerao, M., Tiwari, P., y Goud, V. (2021). Com-
parative study of physicochemical and rheological property of waste cooking oil,
castor oil, rubber seed oil, their methyl ester and blends with mineral diesel fuel.
Materials Science for Energy Technologies, (4), 148-155. https://www.sciencedi-
rect.com/science/article/pii/S2589299121000136
Ramírez, A. (2014). Estudio experimental de las propiedades fisicoquímicas y tribológicas
de un biolubricante formulado a partir de aceite de higuerilla (Tesis de grado).
Universidad Veracruz, Xalapa Enríquez.
Ramírez, L. (2020). Modelo cinético para la reacción de epoxidación de aceite vegetal
usado (Tesis de maestría). Universidad Nacional de Colombia, Bogotá.
Ríos, Í., Cordeiro, J., Arruda, T., Rodrigues, F., Uchoa, A., Luna, F., Jr, L., y Ricardo, N.
(2019). Chemical modification of castor oil fatty acids (Ricinus communis) for bi-
olubricant applications: An alternative for Brazils green market. Industrial Crops
and Products, (145). https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926
669019310106
28
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
Rivera, Y., Gutiérrez, C., Gómez, R., Matute, M., y Izaguirre, C. (2014). Cuantificación
del deterioro de aceites vegetales usados en procesos de frituras en establecimien-
tos ubicados en el Municipio Libertador del Estado Mérida Ciencia e Ingeniería.
Revista Ciencia e Ingeniería, 3(35), 157-164. https://www.redalyc.org/
pdf/5075/507550626005.pdf
Sánchez, I., y Huertas, K. (2012). Obtención y caracterización de biodiesel a partir de
aceite de semillas de Ricinus communis. (HIGUERILLA) modificadas genética -
mente y cultivadas en el eje cafetero (Tesis de grado). Universidad tecnológica de
Pereira, Pereira.
Sinadinovic, S., Jankovic, M., y Borota, O. (2012). Epoxidation of castor oil with per-
acetic acid formed in situ in the presence of an ion Exchange resin. Chemical En-
gineering and Processing, (62), 106-113. https://www.sciencedirect.com/science/
article/abs/pii/S025527011200164X
Sudha, G., Kalita, H., Mohanty, S., y Nayak, S. (2017). Biobased epoxy blends from
epoxidized castor oil: effect on mechanical, thermal, and morphological proper-
ties. Macromol Research, 25(5), 420-430. https://link.springer.com/article/10.
1007/s13233-017-5063-3
Villafuerte, J. (2019). Selección de lubricantes según la función de componentes mecá-
nicos (Tesis de bachiller). Universidad Continental, Arequipa, Perú.
Yeboah, A., Ying, S., Lu, J., Xie, Y., Amoanimaa-Dede, H., Boateng, K., Chen, M., y Yin,
X. (2020). Castor oil (Ricinus communis): a review on the chemical composition
and physicochemical properties. Food Science and Technology, 41(2), 399-413.
https://www.scielo.br/j/cta/a/jtzR5bpyvr9Fm6WYDrRqt7t/?lang=en&format=html
Yeadon, D., McSherry, W., y Goldblatt, L. (1959). Preparations and properties of castor
oil Urethane Foams. Journal of the American Oil Chemists’, 1(36), 16-20.
https://aocs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1007/BF02540259
Yusuf, A., Mamza, P., Ahmed, A., y Agunwa, U. (2015). Extraction and characterization
of castor seed oil from wild Ricinus communis linn. International Journal of Sci-
ence, Eviroment and Technology, 5(4), 1392-1404. https://www.researchgate.net
/profile/A-Yusuf/publication/282641536_EXTRACTION_AND_CHARACTERIZA-
29
EPOXIDACIÓN DE ACEITE DE HIGUERILLA (
Ricinus communis
)
DE LA PROVINCIA DE MANABÍ, ECUADOR
Baque et. al., 9–30
TION_OF_CASTOR_SEED_OIL_FROM_WILD_RICINUS_COMMUNIS_LINN/link
s/5614c96408ae4ce3cc63fdea/EXTRACTION-AND-CHARACTERIZATION-OF-
CASTOR-SEED-OIL-FROM-WILD-RICINUS-COMMU
Zaku, S. G., Emmanual, S. A., Isa, A. H., & Kabir, A. (2012). Comparative studies on the
functional properties of neem, jatropha, castor, and moringa seeds oil as potential
feed stocks for biodiesel production in Nigeria.Global Journal of Science Frontier
Research Chemistry,12(7), 23-26.
30
InfoANALÍTICA 11(1)
Enero 2023
