Universidad Nacional José María Arguedas

Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial

Primer Informe

Tema: Extracción de aceite esencial de Eucalipto

Curso: Procesos Agroindustriales III

Estudiantes: Salazar Ramirez Rebeca

Rober Pillaca Ramos

Profesor: Ing. Gina Genoveva Toro Rodríguez

Fecha de la práctica: 2014/08/27

Fecha de entrega: 2014/09/10

UNAJMA - APURÍMAC - PERÚ

I. INTRODUCCIÓN

Los aceites esenciales son fracciones liquidas volátiles, generalmente son mezclas

homogéneas de hasta 100 compuestos químicos orgánicos, provenientes de la

familia química de los terpenoides. Bajo condiciones de temperatura ambiental, son

líquidos poco densos pero con mayor viscosidad que el agua.

Los aceites esenciales son metabolitos secundarios sintetizados por las plantas,

producidos al momento de activarse el mecanismos de defensa como respuesta a

factores ambientales y ecológicos, estos presentan roles de defensa, atracción de

polinizadores, entre otros.

Actualmente los aceites esenciales y sus componentes están ganando cada vez

mayor interés debido a su estado relativamente seguro, su amplia aceptación por los

consumidores, y su explotación por el potencial que presenta para usos múltiples.

II. OBJETIVOS

Extraer e entender el fundamento del proceso de destilación, para la

extracción de aceites esenciales.

Identificó los parámetros que rigen dicho proceso.

Evaluó el equipo de extracción de aceite esencial del laboratorio.

III. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

3.1. Los aceites esenciales

Son las fracciones líquidas volátiles, generalmente destilables por arrastre con vapor

de agua, que contienen las sustancias responsables del aroma de las plantas y que

son importantes en la industria cosmética (perfumes y aromatizantes), de alimentos

(condimentos y saborizantes) y farmacéutica (saborizantes). En su gran mayoría son

de olor agradable, aunque existen algunos de olor relativamente desagradable como

por ejemplo los del ajo y la cebolla, los cuales contienen compuestos azufrados.

(Martínez, 2009)

Los componentes de los aceites esenciales se encuentran a menudo en las glándulas

o espacios intercelulares en el tejido de las plantas. Por lo demás, a menudo se

concentra en las semillas, flores, hojas o frutos. Son una mezcla compleja que

contienen alrededor de 20 a 60 componentes a diferente concentración. Estos son

características por dos o tres componentes mayoritarios, usualmente oxigenados,

con una concentración entre 20% y 70% comparados con el resto de componentes

con mucha menor proporción. (Guarnizo, 2007)

Son usados por su atractivo flavor como especias y como agentes saborizantes en

alimentos. Unos pocos son valorados por su acción antibacterial y fungicida.

Algunos son usados medicinalmente (alcanfor y eucalipto) y otros como repelentes

de insectos. Los componentes de los aceites esenciales se encuentran a menudo en

las glándulas o espacios intercelulares en el tejido de las plantas. Estos podrían

existir en todas las pates de las plantas. (Ocampo et al, 2008)

Se caracterizan por sus propiedades físicas, como densidad, viscosidad, índice de

refracción y actividad óptica. La mayoría de los aceites esenciales tiene una

densidad menor a la del agua excepto los aceites de almendras amargas, mostaza,

canela, perejil o clavo. El índice de refracción es una propiedad característica de

cada aceite esencial y cambia cuando éste se diluye o mezcla con otras sustancias.

(Ortuño, 2006)

III.2 Esteres

Son frecuentemente los responsables de los olores característicos y sabores de

frutas y flores, pero otro tipos de sustancias podrían ser importantes

componentes de principios de olores y sabores, además de los ésteres, los

ingredientes de los aceites esenciales pueden ser mezclas complejas de

hidrocarburos (RH), alcoholes (ROH) y compuestos que poseen el grupo

carbonilo (CO), como son: aldehídos (RCHO) y cetonas (RCOR). Estos dos

componentes usualmente pertenecen a uno de los dos grupos de productos

naturales llamados Terpenos o fenilpropanoides. (Ocampo et al, 2008)

III.3 Terpenos

Muchos de los compuestos responsables de los olores placenteros contenían

exactamente 10 átomos de carbono, a los cuales se les denomina terpenos si son

hidrocarburos, terpenoides si contienen oxígeno y son alcoholes, cetonas o

aldehídos. En casos menos frecuentes se encuentran compuestos relativamente

volátiles constituyentes de las esencias de las plantas, y que contienes 15, 20,

30 o 40 átomos de carbono. A la fecha los términos terpeno y terpenoide se

aplican a cualquier compuesto que tengas en número de carbonos múltiplo de 5

y cuyo esqueleto sea el resultados de un repetición cabeza cola de esqueleto

isopreno. (Ocampo et al, 2008)

Clasificación de los terpenos según el número de carbonos

o Hemiterpenos

o Terpenos

o Sesquiterpenos

o Diterpenos

o Triterpenos

o Tetraterpenos

III.4 Fenilpropanoides

Los aceites esenciales de naturaleza química aromática (o sea que contienen un

anillo benceno). Algunos de estos compuestos, como el p-cimeno, son terpenos

cíclicos aromatizados, pero la mayoría de ellos no son terpénicos. Muchos

compuestos aromáticos son fenilpropanoides, es decir que están formados por

el esqueleto de fenilpropano. Los fenilpropanoides están relacionados

estructuralmente con mis aminoácidos fenilalanina y tirosina. (Ocampo et al,

2008)

III.5 Métodos de extracción de aceites esenciales

Destilación por arrastre de vapor

Técnicamente, el proceso está ligado a la producción de alcohol y está

basado en que la mayor parte de las partes olorosas que se encuentran

en la materia vegetal pueden ser arrastradas por el vapor de agua. Se

emplea para extraer la mayoría de los aceites esenciales es una

destilación de mezclas de dos líquidos inmiscibles y consiste, en

resumen, en una vaporización a temperaturas inferiores a las de

ebullición de cada uno de los componentes volátiles por efecto de una

corriente directa de vapor de agua, el cual ejerce la doble función de

calentar la mezcla hasta el punto de ebullición y disminuir la

temperatura de ebullición por adicionar la tensión de vapor, del vapor

que se inyecta, a la de los componentes volátiles de los aceites

esenciales. (Bague, 2012)

Extracción con disolventes

La muestra seca y molida se pone en contacto con disolventes orgánicos

tales como alcohol y cloroformo, entre otros. Estos disolventes

solubilizan la esencia pero también solubilizan y extraen otras

sustancias tales como grasas y ceras, obteniéndose al final una

oleorresina o un extracto impuro. Se utiliza a escala de laboratorio por

que a nivel industrial resulta costoso por el valor comercial de los

disolventes, porque se obtienen esencias contaminadas con otras

sustancias, y además por el riesgo de explosión e incendio

característicos de muchos disolventes orgánicos volátiles. (Martínez,

2009)

Algunos disolventes utilizados en este método de extracción tienen

restricciones en cuanto a los residuos máximos que pueden dejarse

cuando los aceites esenciales son la materia prima en las industrias de

los perfumes o alimentos. Estos límites varían de acuerdo a las

diferentes legislaciones. Los disolventes derivados del petróleo, como

éter de dictílico, ciclohexano, hexano, acctato de metilo, propanol, etc.,

son tóxicos al inhalarlo y al contacto con la piel, y dependiendo al

tiempo de exposición será la gravedad de los efectos. Los extractos

obtenidos con este tipo de disolventes suelen ser más oscuras, ya que

llegan a arrastrar algunos pigmentes, su solubilidad en alcohol diluido

es menor y se recuperan compuestos de tipo aromático. El disolvente

del aceite esencial se filtra y se evapora a presión atmosférica y/o a

vacío. Los restos de disolventes deben separarse a temperatura baja.

(Ortuña, 2006)

Extracción por fluidos supercríticos

Es una operación unitaria que explota el poder disolvente de fluidos

supercríticos en condiciones encima de su temperatura y presión crítica,

es posible obtener extractos libres de disolventes usando fluidos

supercríticos y la extracción es más rápida que con la utilización de

disolventes orgánicos convencionales. Estas ventajas son debidas a la

alta volatilidad de los fluidos supercríticos (gases en condiciones

ambientales normales) y a las propiedades de transporte mejorados (alta

difusividad y baja viscosidad). Usando dióxido de carbono, en

particular, el tratamiento es a temperatura moderada y es posible lograr

una alta selectividad de micro-componente valioso en productos

naturales. La selectividad del CO2 también es apropiada para la

extracción de aceites esenciales, pigmentos, carotenoides, antioxidantes,

antimicrobianos y sustancias relacionadas, que son usadas como

ingredientes para alimentos, medicinas y productos de perfumería y que

son obtenidas de especias, hierbas y otros materiales biológicos.

(Peredo et al, 2009

Extracción por microondas

Bousbia et al, 2009 - citado por Zambrano, 2014menciona que el uso

de microondas es otra alternativa para la extracción de aceites

esenciales. Esta técnica puede utilizarse asistiendo un método

convencional como la hidrodestilación o adaptando un equipo para

establecerlo como un método independiente, como la extracción de

microondas sin solventes. La extracción por microondas ofrece

beneficios como reducción considerables del tiempo y del consumo de

energía, este método puede realizarse a gran escala con reactores de

microondas, pero se requieren altos niveles de seguridad.

III.6 El Eucalipto

El género Eucalyptus, que agrupa en torno a las 600 especies, pertenece a la

familia Myrtaceae, subfamilia Leptospermoidae. Se trata de un género botánico

muy rico y diverso que presenta una asombrosa frecuencia de aparición de

híbridos fértiles. Aunque perteneciente a un grupo antiguo, el género presenta

caracteres bastantes evolucionados como el opérculo de la flor, habiéndose

diversificado recientemente debido a la sequía y al empobrecimiento de suelos

a finales del Pleistoceno y la posterior reconquista bajo un clima tendiente al

actual. (Lima, 2005)

La sustancia que se encuentra especialmente en esta planta es el eucaliptol, que

tiene propiedades expectorantes y antiinflamatorias, también contiene taninos,

resina y ácidos grasos. El aceite extraído de esta variedad posee un efecto

refrescante. Esta variedad se utiliza en muchas especialidades farmacéuticas por

sus virtudes sobre el sistema respiratorio. Facilita la disolución y eliminación de

mucosidades de los bronquios (Balsámico, mucofluidificante y expectorante),

anti-infecciosos contra las bacterias y los virus. Antireumatismal. Estimulante y

tonificante. Es muy utilizado para purificar el aire en casos de epidemia y como

repelente de insectos. (Lima, 2005)

Las hojas de los eucaliptos poseen, sin excepción, una infinidad de

menudísimas glándulas semitransparentes ricas en aceites vegetales, cuyo

contenido varía en forma notable, no sólo en cuanto a sus componentes, sino a

rendimiento. Su rendimiento está determinado por la edad del árbol y las

condiciones ecológicas del lugar donde crece, observándose diferencia entre los

mismos individuos cultivados en distintas regiones. El empleo del aceite del

eucalipto tiene gran importancia en la industria farmacológica y en la

perfumería. (Lima, 2005)

III.7 Propiedades del aceite esencial del eucalipto

El aceite esencial, en uso interno o por inhalación, tiene una importante acción

antiséptica de las vías respiratorias y es una de las plantas más efectivas para las

afecciones bronquiales y pulmonares. Antihelmíntico y astringente,

desodorante, balsámico y broncodilatador, expectorante y febrífugo,

hipoglucemiante, mucolítico y sudorífico. En uso externo es antiinflamatorio,

antiséptico y cicatrizante. (Paredes, D y Quinatoa, F. 2010)

III.8 Características organolépticas de los aceites esenciales

(Fuente: Paredes, D y Quinatoa, F. 2010, pág. 51)

III.9 Rendimiento de los aceites esenciales

Es la cantidad de producto obtenido en una reacción química. El rendimiento

absoluto puede ser dado como la masa en gramos o en moles (rendimiento

molar). El rendimiento fraccional o rendimiento relativo o rendimiento

porcentual, que sirve para medir la efectividad de un procedimiento de síntesis,

es calculado al dividir la cantidad de producto obtenido en moles por el

rendimiento teórico en moles. (Paredes, D y Quinatoa, F. 2010)

El rendimiento de esencia obtenido de una planta varía de unas cuantas

milésimas por ciento de peso vegetal hasta 1-3 %. La composición de una

esencia puede cambiar con la época de la recolección, el lugar geográfico o

pequeños cambios genéticos. (Paredes, D y Quinatoa, F. 2010)

(Fuente: Paredes, D y Quinatoa, F. 2010, pág. 51)

IV. MATERIALES Y MÉTODOS

4.1 Equipos y Materiales

4.1.1 Materia prima

Hojas de Eucalipto

4.1.2 Materiales

Recipiente de plástico

Pera de decantación

Agua

Soporte universal

Pinzas

Florentino

Probeta

Vaso precipitado

4.1.3 Equipos

Balanza electrónica

Estufa

Cocina

Equipo extractor de aceite esencial

4.2 Método (Flujo general de Extracción)

Materia prima: La materia prima que se uso fue eucalipto, el cual fue

recolectada el mismo día del campus de la sede Santa Rosa y se mantuvo a

temperatura ambiente hasta su utilización.

Recepción: En la Figura 01 las hojas que se seleccionaron fueron uniformes

para que la calidad del aceite sea alta se eliminó las hojas negras, muy

resecas o con rasgos de enfermedades.

Pesado: en la figura 02 se observa que las hojas se pesaron, para los cual

solo se seleccionó las hojas más tiernas ya que esto es determinante para el

rendimiento; el peso que se obtuvo fue de 4.150kg.

Figura 01

Figura 02

Acondicionamiento: En la figura 03 se observa que esta etapa comprendió

operaciones como cortado, dependiendo de la materia prima a emplear.

Estos cortes nos han permitido que haya un menos espacio y en

consecuencia la extracción sea mucho más rápida.

Extracción: En la figura 04 se muestra la el sistema de extracción por

arrastre de vapor, en cual en la parte 1 se genera vapor en el tanque del

equipo donde se coloca agua de 8 litros. Este vapor pasa al otro tanque parte

2 en donde está las hojas de eucalipto ya acondicionado, cuando estos

tanque se encuentres a una presión diferente (presiones parciales distintas de

la parte 1 y la parte 2) inicia la extracción del aceite esencial de eucalipto, en

el cual se abren las llaves para la salida de vapor e inicia en el condensador

parte 3 donde hay una entrada y salida de agua y finalmente se recepciona el

aceite en un florentino.

P1=25,44 psiCantidad de agua=8L

P1=25,44 psiCantidad de muestra = 4.150 g

Condensador

Figura 03

Figura 04

12

3

4

Separación: El método de extracción empleado fue por decantación. La

separación se realizó en una probeta de florentino como se muestra en la

figura 05 en el cual por diferencia de densidades del aceite esencial y el agua

estos pues se separan. Quedando así en el vaso de florentino solo el aceite

esencial.

Purificación: consistía en eliminar el agua del aceite, para este caso lo

primero que sale del equipo de extracción fue eliminado debido a que este

estuvo muy sucio en segundo ya fue un aceite mucho más limpio y claro, el

cual se llevó a una pera de decantación para la eliminación del agua tan u

como se muestra en la figura 06.

Figura 05

Figura 06

4.2.1 Flujo grama para la extracción de aceite esencial de Eucalipto

Hojas de Eucalipto

4.2.2 Análisis de humedad, para este caso la humedad inicial de la materia

prima.

Tabla 1 Peso inicial de cada muestra

Peso de la placa Peso de la muestra Peso de la placa +

muestra

Placa 1 52.072 0.7254 52.7974

Placa 2 44.6452 1.1282 45.7734

Placa 3 45.885 0.9523 46.8373

Tabla 2 Peso de las muestras cada 15 minutos para la determinación del

%humedad

TiempoMuestra

1

Muestra

2

Muestra

3

0 0.7254 1.1282 0.9523

15 0.2152 0.5121 0.3104

30 0.2014 0.5092 0.2966

45 0.1946 0.5016 0.3022

60 0.1936 0.5008 0.302

75 0.1919 0.4958 0.2981

90 0.1919 0.4958 0.2981

105 0.1919 0.4958 0.2981

%H=Pi−PfPi

∗100

Donde:

Pi= peso inicial de la muestra

Pf = peso final de la muestra

Tabla 3 Porcentaje de humedad de cada muestra

TIEMPO%H

Muestra 1

%H

Muestra 2

%H

Muestra 3

0 0 0 0

15 70.333609 54.6091119 67.4052294

30 72.2360077 54.8661585 68.8543526

45 73.1734216 55.5397979 68.2663026

60 73.3112765 55.6107073 68.2873044

75 73.54563 56.0538912 68.6968392

90 73.54563 56.0538912 68.6968392

105 73.54563 56.0538912 68.6968392

Tabla 4 Porcentaje promedio del % humedad de la hoja de eucalipto

4.2.3 cantidad de materia prima

Para este caso hemos utilizado 4,150g de hojas de eucalipto

4.2.4 Volumen de agua a emplear para la generación de vapor

La cantidad de agua que se ha utilizado fue de 8L.

4.2.5 Volumen de agua y aceite esencial en el condensado.

Tabla 5 Valores del agua y aceite que se obtuvieron en la condensación

Tiempo 3:09 min

Volumen de agua(agua + aceite) 687.8 ml

Volumen (ml)

Agua 654ml

Aceite 33.8ml

% H promedio

65.58963622

Para este caso determinaremos el rendimiento del aceite esencial de eucalipto

para lo cual utilizaremos la siguiente formula que está citado por Zanbrano,

2014:

%Rend=( masadel aceitemasade las hojas )∗100 % ………………. (1)

Según bibliografía Paredes y Quinatao mencionan que la densidad del aceite es de

ρaceite deeculipto=0.89958gml

por lo cual determinaremos el rendimiento en peso del aceite

esencial teniendo como dato el volumen que se ha obtenido.

meucalipto=ρ∗V

meucalipto=0.89958gml

∗33.8ml

meucalipto=30.405804 g

Reemplazando en la ecuación 1 tenemos lo siguiente:

%Rend=( 30.405804 g4150 g )∗100 %

%Rend=0.732669 %

4.2.6 Tiempo total de operación

El tiempo que nos tomó realizar la práctica de extracción de aceite esencial fue

de tres horas con nueve minutos.

V. RESULTADOS Y DISCUSIONES

Tabla 5 Valores del aceite esencial de eucalipto y hoja de eucalipto.

% H

promedio

volumen

obtenido ml

Masa del

aceite g

%

Rendimiento

65.58963622  33.8 30.405804  0.732669

Para este caso el rendimiento obtenido en la práctica de extracción de aceite

esencial de eucalipto en el laboratorio de procesos fue de 0.732669 % utilizando el

método por arrastre de vapor, mientras que en bibliografía Paredes y Quinatao

obtienen un rendimiento de 0.80 % (rendimiento teórico), pues realizando un

comparación con el sistema (principio del método por arrastre de vapor) que han

utilizado Paredes y Quinatao y el método que hemos utilizado en la práctica que

en este caso es extracción con arrastre de vapor, hay una diferencia significativa en

el rendimiento que se ha obtenido con lo que da referencia la bibliografía.

Zambrano realiza una extracción por hidrodestilación asistida por microondas y

obtiene una mayor rendimiento que es este caso es de 𝟏.𝟐𝟔𝟖𝟗𝟓 %, mientras que

en la práctica se obtuvo un rendimiento de 0.732669 % como ya se mencionó en

apartados anteriores el método que se utilizó en la practico fue por arrastre de vapor;

esto pues deja una clara diferencia que el método que se utiliza es crucial en la

extracción de aceites esenciales.

VI. CONCLUSIONES

La extracción de aceite esencial de Eucalipto se realizó mediante la

destilación por arrastre de vapor, este método en realidad no es la de

arrastrar el componente volátil, sino de condensar formando otra fase

inmiscible en la mezcla para lograr la evaporación, esta mezcla inmiscible es

la de la parte orgánica que es el aceite y la parte acuosa. Como se muestra en

la figura 04 parte 2 la presión total del sistema es la suma de la presión de la

fase orgánica y la presión parcial de la parte acuosa. Este es un método

sencillo y de bajo costo pero la desventaja es que requiere un tiempo mucho

mayor a diferencia de otro métodos

Los parámetros presentes en la extracción de aceite esencial de eucalipto son

principalmente la presión, la temperatura y el tiempo. Estos son

determinantes para que se pueda obtener un buen rendimiento de aceite

esencial de eucalipto.

Pues si bien es cierto con el equipo que contamos no es el adecuado debido a

que los parámetros no se han podido controlar esto por el hecho de que los

barómetros no están bien calibrado y no se cuenta con un termómetro

incorporado para la determinación de la temperatura, pese a estas limitantes

se ha podido realizar la extracción de aceite esencial con un rendimiento de

0.732669 % aunque este rendimiento es significativamente menor al

rendimiento teórico que es 0.80%.

VII. BIBLIOGRAFÍA

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MECÁNICO. /Riobamba – Ecuador, / ESCUELA SUPERIOR

POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA. /191.

Peredo et al. 2009. Temas selectos de Ingeniería de Alimentos 3.

Zambrano, Y. 2014. Hidrodestilación asistida por microondas (MWHD):

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