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PRACTICA Nº 13 EXTRACCIÓN DE ACEITES ESENCIALES RESULTADOS Y DISCUSIÓN La materia prima utilizada para la extracción de aceite esencial es la hierbabuena HIERBABUENA

Especie: Mentha spicata Variedad: crispata es una planta que no es originaria de Perú, pero ya es planta adoptada por el país, Es una hierba aromática muy empleada en gastronomía, medicina y perfumería por su aroma intenso y fresco. Alcanza los 30 cm de altura.

El secado de la materia prima se realizó durante 6 días expuestas al ambiente protegidas de la luz solar con mallas para evitar que se quemen las hojas Para poder realizar la extracción se seleccionaron las hojas secas mas no los tallos, esto debido a que los componentes del aceite esencial se encuentran en las hojas Destilador por arrastre de vapor La carga del equipo utilizado puede varias de 5 a 7 kg.

Condiciones de operación del secado de las hojas de hierbabuena Condiciones ambientales de secado Dia 1

Dia

Temperatura del ambiente

25°C

20°C

Humedad relativa

18%

20%

Velocidad del aire

4m/s

6m/s

Temperatura ambiental Temperatura (°c)

30 25 20 15 10 5 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

dias

Grafica 1: Temperatura ambiental de secado

Velocidad del aire velocidad (m/s)



7 6 5 4 3 2 1 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

Dias

Grafica 2: Velocidad de aire de secado Durante los dos primeros días de secado la temperatura ambiental y la velocidad del aire tuvieron una variación esto debido a la inestabilidad del clima, las variación no tuvieron mucha influencia en el secado de las hojas.



Determinación de la humedad de la materia prima utilizada hasta el momento de la extracción

Tabla 1 Variación de la humedad de las hojas en el proceso de secado hasta la extraccion Día

Peso inicial 0.348 0.508 0.304 g -

Día 1 Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 Día 6 Dia de extraccion

Peso final 0.065 0.324 0.217 g -

% humedad 81.29% 40.63% 11.15% 12.48%

%HUMEDAD

% humedad 90.00% 80.00% 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% 0

2

4

6

8

10

12

14

DIAS

Grafica 3: Variación de la humedad en los días de secado La materia prima inicio con una humedad de 81.29%, que fue obtenida antes de iniciarse el proceso de secado, en los posteriores días fue disminuyendo hasta llegar a una humedad de 12.48% en el día de la extracción, según el trabajo realizado por Moreno et al. (2010) trabajaron con hojas de eucalipto siendo la humedad de extracción de 12% siendo esta la óptima para obtener un mejor rendimiento, en otro investigaciones se trabajaron con humedades de 12-16%.

Tabla 2 Volumen parcial y acumulado obtenidos de la extracción de aceite Tiempo Volumen (min) parcial (ml) 10 0.5 20 5.7 30 6.3 40 6.6 50 6.8 60 6.9 70 7.0 Fuente: Elaboración propia

Volumen acumulado (ml) 0.5 6.2 12.5 19.1 25.9 32.8 39.8

Volumen parcial % 7.14 81.43 90.00 94.29 97.14 98.57 100.00

Volumen acumulado % 7.14 88.57 178.57 272.86 370.00 468.57 568.57

Tiempo vs Volumen parcial 8

VOLUMEN PARCIAL EN ML

7 6

5 4 3 2 1

0 -1

0

10

20

30 40 TIEMPO EN MINUTOS

50

60

70

Grafica 4: Volumen de aceite obtenido en cada intervalo de tiempo Operando con tiempos de extracción entre los 10 y 70 minutos con hojas de 12.48% de humedad se obtuvo un rendimiento de 7.0 ml de aceite esencial de hierbabuena de 2.145kg de hojas secas. Según la grafica 4 se observa que los primeros 20 min se obtuvo un mayor volumen de extraccion, habiéndose extraido en este primer tiempo 5.7 ml de aceite. A partir de los 20 min hasta los 70 min el volumen de aceite se mantuvo casi constantes, significando que la cantidad de aceite extraido es el volumen máximo que se podría obtener de la cantidad de materia prima utilizada.

El rendimiento de esencia obtenido de una planta varía de unas cuantas milésimas por ciento de peso vegetal hasta 1 a 3 %. La composición de una esencia puede cambiar con la época de la recolección, el lugar geográfico o pequeños cambios genéticos (Arcos & Martinez, 2013). CONCLUSIONES 

Trabajando con tiempos de extracción entre los 10 y 70 minutos con hojas de 12.48% de humedad se obtuvo un rendimiento de 7.0 ml de aceite esencial.



INTERROGANTES 1. ¿Explicar detalladamente la extracción de aceites esenciales por destilación? En la destilación por arrastre de vapor de agua se lleva a cabo la vaporización selectiva del componente volátil de una mezcla formada por este y otros no volátiles. Se logra por la inyección de vapor de agua directamente en el seno de la mezcla denominándose este vapor de arrastre siendo su funciio condensarse formando otra fase inmiscible que cedera su calor latente a la mezcla a destilar para lograr su evaporación (Peredo et al., 2009).

2. ¿Indicar los métodos de extracción de aceites esenciales? Extracción con disolventes: la muestra seca y molida se pone en contacto con disolventes orgánicos tales como el alcohol y cloroformo, estos solubilizan la esencia y otras sustancias como grasas y ceras. Extracción por fluidos supercríticos: explota el poder disolvente de fluidos supercríticos en condiciones encima de su temperatura y presión critica. Extracción por arrastre de vapor: se utiliza un gas inerte para el arrastre. Extracción por microondas: combina el calentamiento de microondas y la destilación seca, no se necesita agregar ningún disolvente o agua.

3. ¿Indicar cuál de los métodos es el más adecuado y por qué? El método más adecuado y más común es la destilación por arrastre de vapor, en este método se aprovecha la propiedad que tienen las moléculas de agua en estado de vapor de asociarse con moléculas de aceite. 4. ¿Mencionar los componentes más importantes del aceite esencial extraído? Como sabemos un aceite esencial está compuesto por centenares de sustancias distintas. Generalmente, aunque hay excepciones, los componentes mayoritarios son hidrocarburos terpénicos (sin aroma o con poca distribución de aroma global) y los minoritarios son los responsables del aroma característico del aceite esencial y quedan englobados en distintas familias químicas. 

Hidrocarburos terpénicos: terpenos y terpenoides.



Aldehídos: aldehído benzoico, aldehído cinámico, butanal, propanal.



Ácidos: acético, palmítico.



Alcoholes: linalol, geraniol, mentol.



Fenoles: anetol, eugenol.



Ésteres: acetato de linalilo, acetato de geranilo.



Cetonas: tuyona

5. ¿Con los datos obtenidos, determine el modelo matemático que describe el proceso de extracción de aceites esenciales?

velocidad del aire 7

VELOCIDAD (M/S)

6 5 4 3

velocidad

y = 2x + 2 R² = 1

2

Linear (velocidad)

1 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

DIAS

Temperatura Ambiental TEMPERATURA (°C)

30 25 20 15 10

temperatura

y = -5x + 30 R² = 1

5

Linear (temperatura)

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

DIAS

6. ¿Haga el diagrama de flujo para la extracción de aceites esenciales por destilación?

Extracción de aceite esencial

Recepción de materia vegetal

Pretratamiento de la materia prima

Impurezas

Selección y limpieza

Deshidratación del material vegetal

Reducción de tamaño

Extracción por arrastre de vapor

Ayudará a un mejor rendimiento de aceite

Residuo vegetal humedo

Condensación

Separación del aceite

Envasado y almacenamiento

Agua

Envasado en un frasco ámbar para proteger de la luz

Fuente: Elaboración propia

7. ¿Realice un listado de por lo menos 20 materias primas aromáticas indicando sus constituyentes principales y la importancia económica de los mismos? Nombre del aceite Almendra amarga Canela Jazmín

Parte de la planta utilizada Componentes principales Semillas Benzaldehído 96-98%, HCN 2,4% Corteza Aldehído cinámico, eugenol Flores Linalol

Limón

Piel

Naranja dulce Rosa

Piel Flores

Orégano

hojas

Romero

Hojas

Manzanilla

Flores

Menta

Hojas

Anís

Semillas

D-limoneno 90% citral 3-5% D-limoneno 90% Geraniol y citronelol 75% Alcohol feniletilico Carvacol, timol, fenoles y pineno Pineno, canfeno, cineol, borneol Azuleno, sesquiterpenos, furfural, alcohol, sexquiterpenico Mentol, felandreno, cadineno, limoneno Anetol, estragol, anisona, pmetoxifenol, anisaldehido, vainillina.

8. ¿Describa en forma precisa las operaciones del proceso de extracción de aceites esenciales realizado indicando los puntos críticos y proponga las estrategias de solución? Aprovisionamiento del material vegetal: El principal parámetros de selección de proveedores deberá ser la aplicación de las Buenas Prácticas de Agricultura en su proceso productivo Transporte y recepción: Se deben garantizar que las condiciones de transporte, no afectan las características fisicoquímicas del material vegetal. Pretratamiento de la materia prima (limpieza): La limpieza de las especies vegetales consiste en separar materiales como polvo, raíces y otros. Deshidratación: En el caso de material fresco, es necesario realizar un tratamiento de deshidratación previo hasta alcanzar un porcentaje de humedad óptimo. Reducción de tamaño: Como el vapor de agua penetra en los tejidos del material vegetal y vaporiza la mayoría de las sustancias volátiles, para asegurar una mayor superficie de contacto y exposición de las glándulas de aceite, se requiere picar y/o moler los vegetales según su consistencia.

Extracción por arrastre con vapor: Se carga el material vegetal a procesar. De esta etapa se obtiene como subproducto del proceso, un residuo vegetal agotado que contiene un mayor porcentaje de humedad que al inicio de la fase de extracción. Condensación: Al vapor generado en la cámara de extracción, el cual contiene vapor de agua y aceite esencial, se le acondiciona mediante el cambio de fase para iniciar así un proceso de separación. Separación del aceite: La mayor parte de los componentes de los aceites esenciales son volátiles y relativamente inmiscibles en el agua, característica ésta que permite su separación de la mezcla del destilado. En esta etapa del proceso se obtiene el Aceite Esencial como producto principal y un hidrolato al que se le considera un subproducto. Envasado y Almacenamiento: Se deben seguir los lineamientos de las buenas prácticas de manufactura para recursos naturales vegetales (BPMRNV).

9. ¿Con los datos experimentales determine los modelos matemáticos para los volúmenes parciales y acumulados?

Volumen Parcial 8 7

volumen (ml)

6 5 4

volumen parcial

y = -0.0034x2 + 0.3486x - 1.5429 R² = 0.8414

3 2

Poly. (volumen parcial)

1 0 0

20

40

tiempo (min)

60

80

Volumen Acumulado 300

volumen (ml)

250 200 150

volumen acumulado

100

y = 0.05x2 + 0.5x - 9.5 R² = 1

50 0 0

20

40

tiempo (min)

60

80

Poly. (volumen acumulado)