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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS UNIVERSIDAD DEL PERÚ, DECANA DE AMÉRICA FACULTAD DE QUÍMICA E ING. QUÍMICA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL ING. AGROINDUSTRIAL

MATERIA AGROINDUSTRIAL

PRIMA

TEMA

Extracción del colorante del achiote

PROFESOR

ING. MIGUEL E. VERA VÁSQUEZ

ALUMNO

Quispe Salazar Edgar Fernando 13070119

Ciudad Universitaria

2015 – I

ACHIOTE El achiote es un árbol originario de la América Tropical donde crece en forma espontánea, es de rápido desarrollo y alcanza de 3a 4 metros de altura y tiene 20 a 30 cm De diámetro en la base del tallo. Su raíz es pi-votante y bien desarrollada, las hojas son cordiformes y las flores hermafroditas de un color rosado a blanco, dispuestas en panojas terminales. El fruto es una cápsula que contiene de 30 a 60 semillas, las mismas que están cubiertas de una pulpa rojiza y cerosa que constituye el tinte llamado achiote. Este árbol se lo cultiva bien entre los 300 a 1.000 metros de altura, aunque se adapta bien desde el nivel del mar. El achiote crece en óptimas condiciones en un amplio margen de suelos, desde los francos arenosos hasta los arcillosos; pero, los mejores resultados se han conseguido en suelos francos con un marcado índice de fertilidad y si bien es cierto que crece en todo tipo de suelo, también es cierto que es muy exigente en cuanto al drenaje, ya que su desarrollo en suelos mal drenados es deficiente y aún improbable. En lo que se refiere al agua, el achiote es muy resistente a la sequía, y se ha observado que a pesar que durante el periodo seco sufre ciertos trastornos fisiológicos como es la fuerte defoliación, se repone rápidamente después de caer las primeras lluvias. Las plantaciones establecidas en buenas condiciones de humedad durante todo el año, producen excelentes rendimientos. La temperatura varía de los 24 a los 30 grados centígrados. Características fisicoquímicas de la semilla del achote: El principal constituyente colorante de la semilla del achiote es la bixina, que se encuentra en la cubierta exterior de la semilla del fruto, representa más del 80% de los pigmentos presentes, lo cual facilita su ex-tracción; los componentes principales de la semilla del achiote son: ♦Resina ♦Orellina (materia colorante amarilla) ♦Bixina (materia colorante roja, 80%) ♦Aceite volátil y aceite graso Colorantes del achiote.-

El colorante obtenido de las semillas de achiote es un coloran te natural, compuesto en su mayoría por el carotenoide bixina, que se utiliza en la industria láctica, cárnica, condimentaría, cosmética, farmacéutica, etc. a) Bixina.Llamado también bija o annato, cuya fórmula es C 25H30O4, peso molecular394.49. Se presenta como isómero geométrico del tipo cis, pero que puede convertirse a su forma trans, más estable. Se usa en forma de pasta para la elaboración de mantequilla y en forma de una solución alcalina diluida como aditivo para la leche destinada a la elaboración de queso. Sus dos pigmentos principales, la bixina (soluble en aceite) y norbixina (soluble en agua) producen una solución naranja. El color de la bixina depende mucho del pH; entre pH 6 y 7 es predominante mente amarilla, mientras que en pH inferior a 5.5 es predominantemente rojo. Se utiliza para margarinas, quesos, embutidos, yogurt y otros. b) Norbixina.Fórmula C24H28O4, peso molecular 380.50. Es un carotenoide producido por la eliminación del grupo éster metílico de la bixina, es estable al oxígeno, sensible a la luz y al calor, es soluble en agua, se utiliza como colorante y en algunos casos como sustituto del beta- caroteno. EXTRACCIÓN DEL COLORANTE DEL ACHIOTE: Desde la antigüedad se conocen diferentes métodos de extracción del colorante del Achiote que varían desde la extracción rudimentaria o artesanal hasta los procesos industriales. Extracción rudimentaria o artesanal del colorante del Achiote: Las semillas que se separan de las cápsulas maduras, se colocan en suficiente agua hirviendo con el fin de que el colorante se desprenda de éstas; luego se separa el residuo de las semillas de la suspensión acuosa, que se deja fermentar por cerca de una semana. Finalmente se elimina el agua para dejar una pasta sólida que se modela para obtener el producto con la forma más conveniente y aceptada por el consumidor. Otro de los métodos antiguos y prácticamente en desuso, consiste en machacar las se millas entre cilindros para obtener una masa, a la cual se le agrega una cantidad suficiente de agua con agitación. Cuando la suspensión acuosa se sedimenta, se le retira la mayor parte del agua clara y se deja hervir por dos o tres horas. Al retirarla del fuego, se exprime bien para sacar el resto de agua y obtener la pasta que queda lista para empacar y comercializar directamente. Extracción industrial:

La extracción del pigmento a escala industrial se puede hacer con diferentes solventes, ta-les como agua caliente, álcali diluido, aceites vegetales, propilenglicol, acetato de etilo y otros solventes de menor importancia. Para cada uno de estos solventes se emplean varios métodos de extracción, de acuerdo con la disponibilidad de equipos y recursos. Álcali acuoso: La bixina, uno de los componentes colorantes del Achiote, es un ácido carboxílico que, al agregarle un álcali acuoso, forma sales alcalinas solubles en agua, lo que permite extraer el colorante de una forma más fácil. Las semillas se lavan con esta solución, el extracto y el lavado se acumulan y la solución roja oscura se neutraliza con un exceso de ácido mineral, el cual precipita el pigmento. Luego se filtra, se lava y el líquido sobrante se separa hasta obtener la masa colorante para secar.

Aceites vegetales: La extracción con aceites vegetales consiste en diluir el colorante delas semillas en aceite vegetal caliente, para venderlo en forma de una solución concentra-da destinada a la pigmentación de algunos productos lácteos y para fines culinarios. Propilenglicol: El proceso de extracción se lleva a cabo en frío debido a la alta solubilidad que tiene el pigmento en estas condiciones. El colorante obtenido se emplea para colorear derivados lácteos principalmente (Jaramillo, 1992). Extracción con solución alcalina (KOH). Entre los diferentes métodos y solventes existentes para extraer el colorante del achiote, se selecciona la solución de hidróxido de potasio para desarrollar los ensayos, a escala de laboratorio, en este proyecto. Esta selección se fundamenta en las siguientes razones: Según estudios realizados con diferentes solventes, con una solución de hidróxido de potasio se obtiene el colorante con mejor rendimiento y calidad. Según Proexport, el solvente que extrae un mayor porcentaje del compuesto activo por encima del 30%, además del acetato de etilo, es el hidróxido de potasio; lo cual es determinante en el momento de exportar el colorante (Jaramillo, 1992).La extracción con una solución de hidróxido de potasio, es muy común entre algunas empresas extranjeras, tales como KALSEC, localizada en Estados Unidos y dedicada a la extracción del colorante de achiote, Annatto , no solo por el método dela solución alcalina, sino también con aceites vegetales, óleo-resinas, entre otros,

encontrando que el hidróxido de potasio es el indicado para realizar esta extracción. Extracción del colorante: Extracción del colorante con agua: El pericarpio de la semilla se ha extraído por agitación con agua a temperatura no mayor de70°c y luego se dejar enfriar. Posteriormente, por agitación, se cuela o tamiza para eliminar la semilla agotada. El líquido se deja en reposo con el objeto de que la masa colorante se asiente al fondo y así separarla del líquido. La masa colorante seca por aire caliente obteniendo 4.8 a 8% de extracto colorante en relación a la semilla conteniendo este extracto 10 a 12% de pigmentos. Extracción con solventes (aceite, glicol, alcohol etílico, cloroformo, etc.): La relación de semilla a solución de alcoholes de 1/2 y agitar permanentemente para facilitar la extracción del colorante por 30minutos hasta lograr la mayor parte posible de la separación del colorante y proseguir a reposar hasta que se precipite la parte del extracto, luego llevar a estufa a menos de70°C.

Tipos de presentaciones Colorantes solubles en agua

Aplicaciones

Pigmento activo: Norbixina

Presentaciones en polvo NX QyB *

Soluciones en agua NXW QyB *

Colorante Acid proof NXA QyB *

Colorantes solubles en aceite Soluciones en aceite vegetal BX QyB *

Productos panificados, pastas, cereales procesados. Productos cosméticos y farmacéuticos. Helados, salsas, aderezos, jugos de frutas. Cosméticos, productos farmacéuticos, tinturas para textiles, pintura para artes y otros. Yogurt, quesos, jugos de frutas ácidos, embutidos cárnicos. Aplicaciones Margarinas, mayonesas, cremas cosméticas, bronceadores, labiales, productos farmacéuticos, pinturas para artes.