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"APROVECHAMIENTO DE ACEITES COMESTIBLES RESIDUALES DEL CANTÓN GUARANDA, EN LA ELABORACIÓN DE PRODUCTOS DE LIMPIEZA COMO: JABÓN Y SHAMPOO, PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL“.TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD ESTATAL DE BOLÍVAR
INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN - FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS -
ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL.
Folleto informativo del proyecto “ACECORE”
"APROVECHAMIENTO DE ACEITES COMESTIBLES RESIDUALES DEL CANTÓN
GUARANDA, EN LA ELABORACIÓN DE PRODUCTOS DE LIMPIEZA COMO: JABÓN
Y SHAMPOO, PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL”
Financiado por la universidad estatal de bolívar
Auspiciado por: ministerio de salud
Mipro (ministerio de industria y productividad)
Directora del proyecto:
Dra. Herminia Sanaguano Salguero.
Guaranda - Ecuador
2012 – 2013
Ing. Mg. Diomedes Núñez Minaya.
RECTOR.
Ing. Mg. Marco Lara Olalla.
DIRECTOR DEL INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN.
Ing. Nelson Monar Gavilánez.
DECANO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS.
Ing. Oswaldo López
DECANO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD.
INSTITUCIONES ALIADAS:
Ing. Paulina Naranjo.
MINISTERIO DE INDUSTRIA Y PRODUCTIVIDAD (MIPRO)
EQUIPO DE TRABAJO:
Dra. Herminia Sanaguano Salguero Directora
Ing. Favián Bayas Morejón Investigador
Ing. Angélica Tigre León Investigador
Ing. Diego Moposita Vásquez Investigador
Ing. Darwin Pomagualli Investigador
Sr. Diego Punina Punina Tesista
Sr. Luis Orlando Collay Tesista
Sr. Edwin Sigcha Pasante
Sr. Santiago Baños Pasante
Prologo
Es oportuno reconocer a la Universidad Estatal de Bolívar,
Instituto de Investigación Especializada, Facultad de Ciencias
Agropecuarias, Facultad de Ciencias de la Salud, por el apoyo
brindado para el desarrollo del proyecto de investigación
titulado: Aprovechamiento de aceites comestibles residuales
del cantón Guaranda, en la elaboración de productos de
limpieza como: jabón y shampoo, para reducir la contaminación ambiental
(ACECORE).
Agradezco la labor cumplida del equipo de investigación, también la
colaboración oportuna de los restaurantes y locales de comidas rápidas de la
ciudad de Guaranda.
A nombre del equipo de investigación del proyecto ACECORE queremos cumplir
con uno de los propósitos de la Universidad el dar a conocer a la comunidad
bolivarense y ecuatoriana las experiencias de nuestra investigación, la misma
que contribuirá a resolver problemas del entorno, al desarrollo científico
tecnológico y la vinculación con la colectividad, contribuyendo a mejorar la
calidad de vida de la población.
Esta revista ofrece al lector la oportunidad de conocer la cantidad de aceites
comestibles residuales que se generan en la ciudad de Guaranda y los efectos
que estos residuos causan al medio ambiente si no son tratados
adecuadamente, se presenta una alternativa sobre el uso que se puede dar a
estos residuos que se desechan de las frituras de diferentes productos,
elaborando jabón y de esta manera minimizar el impacto ambiental que estos
residuos causan y a su vez darle un valor agregado a este desecho.
Al revisar las siguientes paginas encontrará métodos y técnicas que le permitan
primeramente, preparar o purificar al aceite residual, luego este aceite pre tratado
servirá para elaborar jabón base, siguiendo las recetas y los procedimientos
sugeridos, otro aspecto importante que debe conocer son las normas de calidad
que debe cumplir un jabón y las pruebas que se realizan para el cumplimiento de
estos requisitos. A partir del jabón base, puede elaborar shampoo y finalmente si
usted desea conocer sobre costos y la rentabilidad de estos productos le invito a
que revise la revista para que cumpla con sus expectativas.
Dra. Herminia Sanaguano Salguero
Directora
Objetivos del Proyecto
General
Aprovechar aceites comestibles residuales del cantón Guaranda, en la elaboración
de productos de limpieza como: jabón y shampoo, para reducir la contaminación
ambiental.
Específicos
Determinar la cantidad de aceites residuales comestibles que se genera en
el cantón Guaranda.
Estudiar dos métodos, frio y caliente con diferentes niveles de sosa, y
tiempo de saponificación en la elaboración de jabón.
Elaborar shampoo considerando los tiempos de batido y niveles de
glicerina.
Determinar los mejores tratamientos en la obtención del jabón y shampoo.
Difundir los resultados del proyecto de investigación a los sectores
interesados
Transferir la tecnología a las empresas interesadas.
Resumen
El proyecto se basó aprovechamiento de aceites comestibles residuales para la
elaboración de productos de limpieza como: jabón y shampoo, para reducir la
contaminación ambiental. En el jabón en barra se determinó el contenido de
humedad, cantidad de remoción, Índice de saponificación, Índice de yodo,
rendimiento, análisis costo beneficio, en el shampoo se determinó los siguientes
análisis: índice de acidez. Además, se realizó un análisis costo beneficio de los
productos obtenidos. Al concluir con la investigación los resultados mostraron que
el mejor método para la elaboración de jabón fue el T9 correspondiente a (método
caliente con 15% de NaOH) y en el shampoo el mejor método fue el T7
correspondiente a la materia prima tiene un alto contenido de humedad entre 68-
80% y que las condiciones experimentales para la obtención de Quitina dependen
fuertemente de las características del material. Este estudio trata sobre el
aprovechamiento de los aceites comestibles residuales que se utiliza en las
frituras de diferentes productos, que finalmente son desechadas en los drenajes,
para la elaboración de jabón.
La aplicación de un diseño experimental de mezclas y métodos. Se han usado
diversos porcentajes de soda cáustica al 10%, 15% y 20%, del peso total de la
dilución saponificable, con la incorporación de 50% de los aceites y 50% de agua,
se llevó a cabo dos métodos, el método en frío (exotérmica) y calor (endotérmico)
el primero que el desarrollo de 40 a 45 minutos y la segunda durante 15 minutos,
es necesario hacer hincapié en que la buena temperatura de saponificación
endotérmica fue de 80 ° C. 12 tratamientos experimentales se ensayaron en los
que se incluyó tiempos de maduración en moldes de 12 y 24 horas. En las barras
de jabón de procedimiento se evaluaron los siguientes parámetros: textura,
esfumación, rendimiento, índice de saponificación, y Área de remoción.
INTRODUCCIÓN.
El jabón de barra y el Shampoo, son uno de los productos más populares
utilizados para la limpieza en el
Ecuador, con una demanda en
constante crecimiento de la
utilización del jabón y shampoo,
se considera importante la
fabricación de estos productos,
los volúmenes crecientes de
residuos grasos, que es
desechada a los ríos y quebradas en Guaranda, especialmente aceites
comestibles saturados utilizados en la preparación de las frituras.
El aceite volcado al agua contamina la flora y la fauna, ya que está flotando en su
superficie y que no permite la oxigenación, ni que entre luz "esto provoca que, la
cobertura del aceite impida el paso de luz, la biodiversidad se ve afectada en los
ecosistemas de los ríos y lagos.
Es necesario destacar que a partir de la década del 70 en el siglo pasado, existe
una creciente preocupación por el
posible nivel de contaminación de
los ríos en los que los informes
técnicos manifiestan que 1 litro de
aceite es capaz de contaminar
500 litros de agua, [4], es por esta
la razón por el cual nos hemos
propuesto realizar un estudio a
estos aceites, elaborando
jabones para baño, se promovió una reciclación de aceite residual en cada uno
(Expo Ciencia UTC 2013)
Expo Ciencia
de los puntos estratégicos con las que el proyecto conto, promoviendo el
desarrollo industrial del cantón Guaranda.
De acuerdo con estudios realizados por el Departamento de Nutrición de la
Universidad de Barcelona, 80% de los
aceites comestibles utilizados en el
mundo se utiliza para la alimentación de
los animales, pero esto se produce la
acumulación de grasa y la persistencia
de los contaminantes tiene un efecto
conocido como bio-magnificación, o
aumento de su concentración en la
cadena alimentaria. La característica más importante de los bio-magnificaciones
son las dioxinas y compuestos similares, es que son liposolubles, tienen poca
capacidad de degradación y cuando se consuma este tipo de carne o grasa de
estos animales ayuda a la formación de la aterosclerosis en el cuerpo humano. [3]
El objetivo de este trabajo fue, para tomar ventaja de los aceites comestibles
residuales de Guaranda en la elaboración de jabón a partir de métodos;
exotérmica y endotérmica, para reducir la contaminación ambiental.
MATERIALES Y MÉTODOS.
Preparación de la toma de muestras.
La cantidad de aceites comestibles residual se determinó
que se genera en el cantón Guaranda, por lo que vamos
a consultar el volumen de uso y la cantidad que nos
ofrecen para los proyectos.
Diseño experimental.
jabones de tocador producidos
Aceite Residual
Para desarrollar el producto de limpieza y para
determinar el mejor método, y por lo tanto el mejor
tratamiento, se consideró un diseño de experimentos,
diseño de bloques completos al azar con AxBxC arreglo
factorial con tres replicas, como lo describe la tabla 1.
Tabla 1. Factores y niveles para el diseño.
Factores Niveles
Métodos A1 (Exotérmico)A2 (Endotérmico)
B% de Na OH B1 (10%)
B2 (15%)B3 (20%)
C Tiempo de moldeado C1 (12 h)C2 (24 h)
Al ser obtenido después de las combinaciones del diseño,
12 tratamientos con 3 respuesta, terminando la obtención de
36 unidades experimentales en el estudio.
Para el desarrollo de cada uno de los tratamientos se
consideró el siguiente orden de incorporación de los
reactivos en el proceso, el mismo que consistió en
considerar el 50% de aceite y 50% de agua, con diferentes
porcentaje de 10%, 15% y 20% de NaOH a una concentración del 95%, aplicada a
la Exotérmico métodos (la reacción del químico alcalino) y endotérmicas
(aplicación de calor 75 ° C), y madurado en moldes homogéneas a las 12 y 24
horas.
Saponificación
Espumación
Para el Shampoo, se utilizó el siguiente Diseño de experimentos, considerándose
los siguientes factores.
Tabla 2. Factores de estudia.
Factores NivelesA= Tiempos de Mesclado A1= 20minutos
A2= 25minutosA3= 30minutos
B= Niveles de Glicerina B1=10%B2=20%B3=30%
Se adicionó un acondicionador natural como es la sábila al 10% en todos los
tratamientos.
El diseño a aplicar en este producto será di factorial AxB con 2 réplicas (18 unid.
experimentales), para cumplir con este objetivo.
Análisis físico químico.
Se llevó a cabo el análisis de saponificación de las
muestras de jabón después de que el proceso de
maduración haya culminado, siendo determinado el
contenido de humedad, el acuerdo con los métodos
establecidos por el instrumento, de la misma se midió el pH,
con un medidor de pH (Metrohm Herisau, Mod. Y-510)
después de homogeneizar las muestras (10 g de jabón en
90 ml de agua destilada por 1 minuto).
Área de eliminación de grasa.
Ind. saponificación
Una muestra de 3 g del jabón fue homogeneizada en 300 ml de agua destilada
estéril a 25 ° C, luego se
sumergió cada muestra en un
porta objetos de microscopio de
placa cubierta con la grasa en su
totalidad, transcurrido los 10
minutos la muestra fue
fotografiada para la identificación
de remoción, deben considerarse
como el área de eliminación de la
grasa en el rectángulo, de acuerdo con los sistemas matemáticos de Thomas, E
(2009).
Análisis de Rendimiento.
Se consideró un equilibrio, MI (materia que INGRESA) =
MS (materia que sale), el que teniendo en cuenta la
ecuación: % Rendimiento = (MS * 100) / MI.
Porcentaje de espuma.
El Porcentaje formación de espuma se considera de acuerdo con
el método utilizado, que consiste en la incorporación de 1 gr de
jabón diluidos en 10 ml de agua, agitando durante 15 segundos y
dejando las muestras por un minuto en reposo, el mismo que
permitió medir el volumen final para el cálculo.
El análisis estadístico.
Remoción
Saponificado
Remoción
El INFOSTAT programa [9] fue empleado para llevar a cabo el análisis de varianza
y la prueba de comparación de medias de acuerdo a Tukey. Los valores
presentados muestran un 95% de confiabilidad
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Producción de Aceites Comestibles residuales de cantón Guaranda.
Para este análisis se consideró el volumen de producción del aceite residual, de
todos los proveedores de la ciudad de Guaranda, por lo que se aplicó un
dendograma según Cluster, como se aprecia en el gráfico 1.
Gráfico 1. Dendograma de Cluster para los proveedores de aceite residual
comestible de Guaranda.
Analizando el Dendograma de Cluster correspondiente a proveedores de aceite
comestible usado, donde los proveedores Rico Pollo y forastero son los mayores
en proveer, considerándose que entre estos dos son iguales a todos los demás
juntos.
Analizando el Dendograma de Cluster
correspondiente a proveedores de aceites
Precipitado
Análisis
comestibles usados, donde los restaurantes Rico Pollo y Forastero son los más
grandes en el suministro en trece semanas, y analizar como interviene en la
producción de mensual, mientras que la cláusula de restaurantes individuales y
centros de venta de derechos de consumo rápido, se obtuvo que el volumen de
residuos en la ciudad es de 266 litros por mes, y de acuerdo a nuestros estudios
realizados a 2.500 familias del cantón, se acerca a un valor de 300 Lts. por mes.
Caracterización de la textura jabones.
La cierta textura por medio del tacto, garantiza la textura del jabón, aunque no
existen restricciones de este para su desarrollo.
Tabla 3. Evaluaciones de textura a través del tacto en el jabón.
B1 B2 B3
A1 1 a 2 ab 1 a C1
A2 2 ab 3 abc 4 bc C2
// //
A1 1 a 5 c 5 c C2
A2 2 ab 3 abc 4 bc C1
Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p <= 0,05) CV% 24,52 DMS: 2,00243
En la tabla 3 correspondiente a
textura del jabón, se determina
una diferencia existe una
diferencia estadística
significativa, en la que los
tratamientos A1B1C1 (m.
exotérmica + 10% de NaOH ""
+ 12 horas de reposo), A1B3C1
(m. exotérmica + 20% "de Productos
NaOH" + 12 horas de descanso) y A1B1C2 (M. exotérmicas + 10% de NaOH "" +
24 horas de descanso) que corresponde a la buena de acuerdo con la escala de
calidad de jabones.
Análisis físico químico del jabón.
- Índice de saponificación -. Es el índice de miligramos de potasio o de sodio
requerida para saponificar 1
g de las condiciones
específicas bajo contenido
de grasa. Es una medida
para calcular el promedio de
peso molecular de todos los
ácidos grasos presentes en
el producto.
- Humedad. - Es la cantidad de agua que presenta en una muestra,
consistentemente lo permisible para el jabón es del 25%.
- PH -. Es el potencial de hidrogeno que proporciona niveles de reacciones ácidas
o básicas, un pH apropiado para el jabón de acuerdo con la norma, es de 7 para
los niños y menor que 12 generales.
Tabla 4. Análisis físico Químico del jabón.
Alfa = 0,05 DMS = 3,32252
Parámetros físico químicos
Tratamientos
Saponificación índice Humedad pH
A1B1C1 -1,40 c 43,24 f 11,20a
A1B1C2 1,73 b 24,90 a 11,00aA1B2C1 6,00 ab 42,51 f 11,30aA1B2C2 6,00 ab 33,34 d 11,00a
Análisis
A1B3C1 6,80 a 34,87 e 11,00aA1B3C2 5,60 a 26,77 bc 10,98aA2B1C1 5,12 a 27,08 bc 10,20aA2B1C2 5,33 a 26,93 bc 10,40aA2B2C1 1,44 bc 27,50 c 10,00aA2B2C2 1,73 b 27,90 c 9,96aA2B3C1 5,27 a 26,73 bc 10,00aA2B3C2 5,47 a 25,73 ab 10,00a
Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p <= 0,05)
En la tabla 3 Análisis físico Químico del jabón, en lo que corresponde al índice de
saponificación se obtienen
diferentes valores, esto se
debe a que los aceites
utilizados para el proceso
son de diferente
naturaleza, evidenciando
una diferencia estadística
significativa.
En la humedad, el análisis de las medias determina una diferencia estadística
significativa, de acuerdo con [8], lo bueno para los jabones es de 23% a 28% de
humedad, misma que permite que la textura en el jabón, por lo que está
determinado a cerca de 8 tratamientos este valor como uno observa en el gráfico.
El óptimo es pH [8], para este tipo de jabones (pesada de objetos y prendas de
vestir) es de 8-11, en el gráfico de análisis de las medias se evidencia que una no
existe diferencia estadística significativa.
Área de eliminación de grasa
Es geométrica equivalente que determina el
área de la limpieza en un plano cubierto de
grasa, su cálculo es de la siguiente expresión:
Análisis / Elaboración
Análisis
Área = b * h, donde b = Base y h = altura.
El área de estudio fue de 5,60 cm2.
Gráfico 2. Área de remoción de grasa en un cubre objetos de microscopio expresa
en cm2.
Analizando el gráfico 2, se pone en manifiesto que el mejor método de remoción
es el caliente, al 15% de NaOH y durante 12 horas de maduración que se
corresponda con el tratamiento 9 (A2B2C1) de las combinaciones triples, con 5,
47cm2 hasta 5,60 cm2 totales, con un coeficiente de variación de 29,40% muy
aceptable para este análisis.
Es de gran importancia saber que este parámetro y el rendimiento son aquellos
que priorizan el mejor método, y por ende el mejor tratamiento según Haro, A
(2010).
Rendimiento del jabón.
Es la proporción de la balanza materia, lo que permite conocer el nivel en peso de
la sustancia introducida.
Gráfico 3. El rendimiento del jabón.
CV= 5,36
En el gráfico 3, el histograma del rendimiento del jabón se muestra por el
tratamiento expresada en porcentajes, en la que se aprecia claramente que el
rendimiento más grande tiene la A2B2C1 tratamiento (m. endotérmico + 15% "de
NaOH" + 12 horas de descanso), de ahí que el mejor método es el endotérmico un
"caliente".
Porcentajes de espuma.
Se trata de una consideración técnica, a la que toma
como referencia el volumen del fluido y de la espuma
generada.
Este factor es el segundo factor determinante de la
calidad del jabón.
Tabla 5. El análisis del porcentaje de espuma del
jabón.
B1 B2 B3A1 51.34 a 39.12 c 47.98 ab C1A2 35.98 c 37.61 c 36.70 c C2// //A1 41.64 bc 33.83 c 37.00 c C2A2 36.10 c 35.11 c 36.70 c C1
Elab. Shampoo
Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p <= 0,05)
CV% 6,83 DMS: 7,93
En la tabla 5, se aprecia de los resultados del
análisis de comparación de medias, y se obtiene
que el tratamiento con más porcentaje de espuma
generada, resultante de las combinaciones
factoriales es el A1 B1 C1 (m. exotérmica + 10%
"de NaOH "+ 12 horas de descanso) con 51,34%,
de la misma un coeficiente de variación de 6,83% y
un 7,93 DMS.
Diagramas de Flujo del Jabón y Shampoo.
Tabla 6. Análisis de Índice de Yodo en los jabones
JABÓNRECEPCIÓN CALENTADO
ADICIONADO BATIDO
COLOCADO RETIRADO REPOSO
BATIDO 2 ADICIONADO 2
BATIDO 3 ADICIONADO 3
BATIDO 4 MOLDEADO
SHAMPOOMEDIDO
CALENTADOADICIÓNBATIDO
ADICIÓN 2BATIDO 2REPOSO 1ADICIÓN 3BATIDO 3ADICIÓN 4BATIDO 4REPOSO 2
USO
Tabla 7. Análisis económico en jabón
Análisis
TratamientosÍndice yodo
(cg/g)T1 3,60T2 6,74T3 0,00T4 0,00T5 0,00T6 0,43T7 0,96T8 0,09T9 3,73
T10 0,00T11 0,00T12 0,00
JABÓN BASEDescripción Valor Unitario Total
100 gr 1000 grACEITE USADO 0,0045 0,045SODA CAUSTICA 0,028 0,28REACTANTES 0,04 0,4EQUIPOS AMORTIZADOS 0,0023 0,023TALENTO HUMANO 0,0645 0,645MATERIALES 0,03 0,3
ETIQUETAS Y PUBLIC. 0,05 0,5Sub total 0,2193 2,193
Unidades producidas 1 10
CVP 0,3 3
RBC (CVP-Sub total) 0,0807 0,807
Por cada dólar invertido $. 0,36
Lo importante de un proceso e innovación
de un producto es el margen de rentabilidad
del mismo, en este caso en la producción de
jabón base se obtiene un beneficio costo de
0.81 USD en la producción de 1000 gr de
producto, considerándose así que por cada
dólar invertido se gana 0.36 USD.
Análisis en el Shampoo
Tabla 8. Análisis densidad del ShampooTest:Tukey Alfa=0,05 DMS=0,02462
Error: 0,0001 gl: 18
Tratamientos Densidad Rangos142953867
1,031,031,021,001,000,990,990,980,97
AAAAAAAAA
Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p<= 0,05)
En este análisis se observa que no existe diferencia estadística significativa entre
los tratamientos, considérese así que todos son similares en densidad.
Tabla 9. Características del producto
Trat Aspecto Olor EspumaciónT1 4 5 4T2 4 5 4T3 4 5 5T4 4 4 4T5 3 4 5T6 4 5 4
separación
T7 5 5 5T8 4 5 5T9 4 5 5
En esta consideración el aspecto del shampoo está entre bueno y excelente
según escalas de calidad cosmetológicas.
El Olor de igual manera está entre bueno y muy bueno, finalmente la espumación
está considerado en la misma escala, cabe indicar que el mejor aspecto lo posee
el tratamiento 7 (15% de glic/ 30 min batido )
Tabla 10 Análisis de
alcalinidad y acides del
Shampoo
Tratamientos
Índice de Acidez(% de Ac Acétic) Alcalinidad
T1 3,29 0,36T2 1,88 0,59T3 0,74 0,58T4 3,32 0,35T5 1,49 0,53T6 1,03 0,58T7 1,76 0,40T8 1,13 0,6T9 0,74 0,61
Notablemente el índice de acidez más aconsejable para limpieza dérmica lo posee
el tratamiento T7, T5 y T3. Según la norma INEN 822 para la acidez estos datos
proporcionan la calidad del producto, de igual la alcalinidad según la norma INEN
821.
Destilado para esencias
Tabla 11 Análisis de relación Costo Beneficio del Sampoo.
SHAMPOO
Descripción Valor Unitario total
500 ml 5000 mlJABÓN BASE (10 GR) 0,00045 0,0045GLICERINA 0,028 0,28ALOE VERA + reactantes 0,04 0,4EQUIPOS AMORTIZADOS 0,0023 0,023
TALENTO HUMANO 0,0645 0,645
MATERIALES 0,03 0,3ETIQUETAS Y PUBLIC. 1,00 10,00Sub total 1,16525 11,6525Unidades producidas 1 10CVP 2 20
RBC (CVP-Sub total) 0,83475 8,3475
Por cada dólar invertido $. 0,72En el análisis económico de Shampoo se obtiene un beneficio de 8.34 por cada
5000 ml de shampoo, determinándose que por cada dólar invertido de gana
0,72USD.
Fotografías
REFERENCIAS.
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Chemists Society, 3a edición, Champaign, Illinois.
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Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), Bariloche, Argentina, pp 9.
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Ilustración Equipo de Investigación
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Aceites.
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