Br. Lerayne MrquezTutor: Prof. Luis V. Garca B.EXTRACCIN DEL ACEITE ESENCIAL DE MANDARINA (CITRUS RETICULATA) UTILIZANDO DIXIDO DE CARBONO EN CONDICIN SUPERCRTICA COMO SOLVENTE

1. Planteamiento del problema. 2. Objetivos. 3. Marco Terico. 4. Antecedentes. 5. Descripcin del Equipo. 6. Procedimiento Experimental. 7. Metodologa.

Planteamiento del problema.Necesidad de nuevos procesos que minimicen los costos asociados a la extraccin de aceites esenciales y esencias surge la Extraccin Supercrtica (ESC). Uso de solventes eficaces y fcilmente recuperables. Incremento de la demanda de aceites esenciales, debido a sus propiedades saborizantes, odorizantes, medicinales y teraputicas para la elaboracin de productos de consumo humano.

Investigaciones anteriores han demostrado las bondades de la ESC empleando CO2 como solvente. El aceite esencial de mandarina es obtenido de la concha, esto permite incrementar el valor agregado de la materia celulosa, debido a que stas comnmente son desechadas. Caracterizar la operacin en trminos de presin, temperatura, calidad y rendimiento. Obtener datos operacionales que permitan el posterior escalamiento de una planta piloto verstil para autogestin e investigacin.

Objetivos.General: Realizar el estudio de la extraccin del aceite esencial de mandarina (citrus reticulata) con dixido de carbono (CO2) en condiciones supercrticas como solvente.

1. Realizar el montaje y puesta a punto de una planta piloto para la extraccin del aceite esencial de mandarina con CO2 supercrtico. 2. Acondicionar las cscaras de mandarina para la extraccin. 3. Determinar las condiciones ptimas de Presin y Temperatura para el CO2. Especficos:

Variacin del rendimiento del aceite esencial de mandarina respecto a las condiciones de Presin y Temperatura del CO2. 5. Identificar los componentes del aceite esencial de mandarina usando espectrometra de masa. 6. Variacin de composicin frente a los cambios de P y T del CO2. 7. Rendimiento de la operacin de extraccin.

Marco Terico.1. Mandarinas. 2. Aceites Esenciales. 3. Parmetros de Calidad . 4. Mtodos Tradicionales de Extraccin. 5. Extraccin Supercrtica 6. Aplicaciones.

Mandarinas. Familia de las rutceas, cosechadas del mandarino. Tipos ms comunes: Tangerina o clementina, Satsuma, Tangelo La fruta tiene un dimetro entre 5 - 8 cm en forma de globo, su color vara de amarillo verdoso a naranja, posee en la superficie glndulas oleosas, su cscara es delgada y se desprende fcilmente de la pulpa. Sus principales componentes son el limoneno, el cido metil antranlico y el ster de metilo entre otros.

El aceite esencial es obtenido de la concha y es de color amarillo dorado, de olor dulce y delicado. Propiedades teraputicas generales: Antiviral, calmante, diurtico, estimulante, revitalizante. Propiedades teraputicas especficas: hipertensin, palpitaciones, astringente, humectante, regenerador de la piel, clicos, congestin del hgado, diarrea, estreimiento, flatulencia, nuseas, tnico estomacal y heptico, calambres, hipo, produce balance emocional, sensacin de felicidad y frescura.

Aceites Esenciales.Son productos muy complejos que contienen sustancias voltiles de origen vegetal, solubles en alcohol o ter y generalmente poco solubles en agua. Son producidos especialmente por las plantas aromticas y se pueden localizar en diversos lugares de las especies vegetales, por ejemplo:

Distribuirse uniformemente por todas las clulas (ptalos de rosa). Las labiadas, que son clulas secretoras denominados pelos secretores (tomillo y organo). Las umbelferas, son canales o tubos secretores (ans y comino). En bolsas secretoras, que son especies de sacos que almacenan el aceite y en su parte superior contienen clulas secretoras que los producen y van llenando (ctricos).

Pueden ser obtenidos adems de: flores, brotes, hojas, ramas, semillas, cortezas de rboles, hierbas, madera y races. Sus componentes varan de un aceite a otro incluso dentro de una misma especie vegetal y es funcin de mltiples variables tales como: cosecha, acondicionamiento de la materia antes de la extraccin y del proceso de extraccin. Constituyentes: Hidrocarburos tanto terpnicos como alifticos y sus derivados oxigenados. Derivados del n-propil benceno. Compuestos miscelneos.

Parmetros de Calidad.Proporcionan mayor calidad los compuestos oxigenados, especialmente los aldehdos, cetonas, alcoholes y steres. Entre las tcnicas para determinar sus componentes se destacan: Aroma Peso especfico ndice de Refraccin Desviacin ptica Cromatografa Espectrometra Espectrales como infrarrojo y ultravioleta

Posterior al proceso de extraccin y en especial en la produccin de aceites esenciales a escala industrial puede ser necesario realizar uno o ms de los tratamientos como: Purificacin. Eliminacin de colorantes. Desterpenacin. Destilacin fraccionada con vaco. Extraccin con solventes selectivos. Separacin por adsorcin cromatogrfica.

Mtodos Tradicionales de Extraccin.Implican el tratamiento de la sustancia bruta con un solvente apropiado, que en el caso ideal, disuelva slo el constituyente deseado, permaneciendo sin disolver las dems sustancias. En la prctica se obtiene una mezcla de compuestos solubles en el disolvente empleado y requieren de tratamientos posteriores.Se pueden dividir de acuerdo al solvente utilizado en: Extraccin con agua: infusin, destilacin por arrastre con vapor, entre otras. Extraccin con solventes orgnicos: maceracin, percolacin, Soxhlet, entre otras Mtodos directos: enflorado, expresin, compresin, etc.

Extraccin SupercrticaSe entiende por Fluido Supercrtico (FSC) a una sustancia llevada a condiciones operativas de P, T cercanas al punto crtico.

En esta condicin la sustancia no es ni lquido ni gas, pero posee las propiedades de ambas y representa un estado de la materia en el cual sta es compresible pero posee una densidad similar a la de un lquido.

Entre los ms comunes FSC se encuentran: Dixido de carbono(CO2), Oxido nitroso (N2O), Pentano (C5H12), Hexano (C6H14), Amonaco (NH3), Agua (H2O), Etano (C2H6), Eteno (C2H4), Propano (C3H8), Xenn (Xe).

A pesar de que el CO2 no es el que ofrece mayor rendimiento, es el ms ampliamente usado debido a su bajo costo, inerte, no txico, no corrosivo, no inflamable.

Fluido

Temperatura Crtica (C)

Presin Crtica (atm)

Densidad Crtica (g/ml)

Observaciones

CO2

31.2

72.8

0.47

Inerte, no inflamable, no txico

N2O

36.5

72.5

0.45

Oxidante

C5H12

152.0

33.3

0.23

Altas temperaturas, inflamable, txico

C6H14

234.0

29.6

0.23

Altas temperaturas, inflamable, txico

NH3

132.5

112.5

0.24

Altas temperaturas, corrosivo

Ubicaremos las condiciones de operacin para la extraccin del aceite esencial de mandarina empleando CO2 como solvente:

La Extraccin Supercrtica (ESC) se fundamenta en la diferencia de solubilidades del agente de extraccin respecto a los componentes a ser separados.

As como tambin en la influencia de la P, T sobre la solubilidad, ya que stas son las que determinan el grado de transferencia de los compuestos de inters al solvente.La ESC puede resumirse en 4 pasos principales:Extraccin ExpansinSeparacin Compresin del solvente

Aplicaciones. Obtencin de productos naturales entre los que se destacan: descafeinado, obtencin de lpulos, aceites, grasas y esencias, drogas de plantas, celulosa, glucosa, eliminacin de nicotina y de aceites. Separacin de hidrocarburos pesados, por ejemplo: separacin, recuperacin y purificacin de aceites, desasfaltado y lubricantes. Regeneracin de adsorbentes, filtros y catalizadores. Separacin y purificacin de productos tales como agua potable a partir de agua de mar. Reacciones qumicas y procesos con polmeros.

Ignacio Matute, Estudio preliminar de la extraccin supercrtica del aceite esencial de naranja con solvente en condiciones crticas. En ste se realiz la extraccin del aceite empleando diferentes solventes a fin de comparar su capacidad de extraccin y se evaluar las caractersticas del aceite esencial extrado con una muestra comercial.

Jos Griman, Montaje y puesta a punto de una planta piloto para la extraccin de aceites esenciales de naranja utilizando CO2 supercrtico como solvente. Se estudio la influencia del tiempo, temperatura y presin en la extraccin del aceite esencial.

Francisco Jaramillo, Estudio preliminar de la extraccin de oleorresina de cpsica con solvente en condiciones supercrticas. En ste se utiliz como solvente una mezcla de N2 - CO2 y se estudi la influencia de la P, T y tiempo de carga en el rendimiento de la extraccin.

Camilo Crdenas, Estudio preliminar de la extraccin con CO2 supercrtico de trpenos del toronjil (Melissa officinalis). Las variables estudiadas fueron anlogas al trabajo de Jaramillo.

Elevada eficacia debido a que los FSC poseen mejores propiedades de transporte.Es posible separar totalmente y de forma sencilla el solvente del extracto manipulando P, T.Se obtienen un alto poder disolvente y alta capacidad de penetrar en los slidosSe puede modificar la selectividad y capacidad del solvente manipulando P, T Se obtiene productos de alta pureza, frescura, estables.Uso de temperaturas moderadas que impiden la degradacin trmica del producto.Bajos costos energticos, si se compara con operaciones tradicionales como por ejemplo la destilacin.Ventajas de la ESC y los FSC

Necesidad de datos de equilibrio de fases.Los modelos termodinmicos desarrollados hasta el momento no son adecuados para predecir el comportamiento de fases de los FSC.Resistencia al cambio a escala industrial debido a los costos asociados a Investigacin y Operacin por requerirse altas presiones.Requerimientos de seguridad exigentes debido a las condiciones de operacin.Limitaciones ...

Descripcin del Equipo. Bombona de CO2 Recipiente de Alimentacin. Recipiente de Extraccin. Recipiente Separador. Vlvulas de aguja, reguladoras de presin y micromtrica. Resistencia para calentamiento. Indicadores de T, P y L. Rotmetro. Bomba. Recipiente para recolectar muestras.

Diagrama de Flujo.

Procedimiento Experimental.2. Puesta en Marcha. Se fijan las condiciones de operacin (P, T, F). Implica la manipulacin del equipo de forma adecuada, el ajuste y la verificacin constante de las variables del proceso.1. Instalacin del Equipo. Consiste en acondicionar el montaje para la extraccin. En esta etapa se incluye la carga del solvente, el acondicionamiento y carga de la materia prima (conchas de mandarina).

3. Operacin del Equipo. Se limita al control de la presin de separacin a travs de la manipulacin de vlvulas y de la temperatura de sistema.4. Recoleccin de Producto

Se deben hacer las manipulaciones pertinentes de vlvulas a fin de garantizar las condiciones que permitan la descarga del aceite esencial y su recoleccin.

Metodologa.Estudiar la influencia de la temperatura, a una presin, flujo de CO2 y una masa materia prima fija. Realizando aproximadamente 12 experiencias con la finalidad de determinar el efecto sobre el rendimiento y la composicin. Obtener la temperatura que ofrezca mayor rendimiento y variar la presin de extraccin (1000 1700 psig), para determinar el efecto sobre el rendimiento y la composicin con: flujo de solvente y masa de materia prima constante.

Identificar los componentes del aceite esencial de mandarina mediante Espectrometra de Masa y Cromatografa de Gases. Comparar las caractersticas del aceite esencial de mandarina obtenido con los existentes en el mercado.

Gracias.

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