FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE …
97
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA Presentado por el Bachiller: FIDEL GERVACY LIPA HUAMANÍ Para optar el Título profesional de: INGENIERO QUÍMICO AREQUIPA - PERÚ 2014 “ESTUDIO COMPARATIVO EN EL PROCESO DE EXTRACCIÓN DE ACEITE ESENCIAL DE EUCALIPTO (EUCALIPTO GLÓBULUS LABILL) MEDIANTE EL MÉTODO DE DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR Y EL MÉTODO DE HIDRODESTILACIÓN ASISTIDO POR RADIACIÓN MICROONDAS”
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA
FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
Presentado por el Bachiller:
FIDEL GERVACY LIPA HUAMANÍ
Para optar el Título profesional de:
INGENIERO QUÍMICO
AREQUIPA - PERÚ
2014
“ESTUDIO COMPARATIVO EN EL PROCESO DE EXTRACCIÓN DE ACEITE ESENCIAL DE EUCALIPTO
(EUCALIPTO GLÓBULUS LABILL) MEDIANTE EL MÉTODO DE DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR Y EL MÉTODO DE HIDRODESTILACIÓN
ASISTIDO POR RADIACIÓN MICROONDAS”
pág. 2
DEDICATORIA
“Con toda la fe de mi corazón a DIOS padre todo poderoso que me dio Fuerza y Tenacidad en la conclusión de mi Tesis”
“Con todo el amor y cariño a mis padres, quienes admiro por la fuerza y valentía intachable que ellos me brindan y por hacer posible una de mis metas y la gratitud honorable”
“A mis queridos hermanos y hermanas, quienes con su apoyo incondicional han hecho posible la culminación de mis estudios de pre grado"
“A mis amigos y compañeros de trabajo que siempre están cuando uno los necesita y a los amigos que ya no están presentes en vida, que siempre me dieron su apoyo incondicional para ser un hombre de Bien”
Fidel.
pág. 3
AGRADECIMIENTO.
Mi agradecimiento eterno a la Universidad
Nacional de San Agustín de Arequipa, Facultad
de Ingeniería de procesos y Escuela
Profesional de Ingeniería Química, de igual
manera mis jurados, gracias a su orientación
incondicional y la paciencia necesaria para
orientar el presente trabajo de investigación.
Mi gratitud a los catedráticos de la Universidad
que tuvieron la paciencia de facilitarnos sus
experiencias en aula y las reflexiones para
mejorar la calidad de aprendizajes en bienestar
de los educandos.
pág. 4
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Gráficos
Figura 1 Diagrama de Hausbrand..…………………………………….…..................... 19
Figura 2 Equipo de destilación por arrastre de Vapor……………………………...……... 25
Figura 3 Campo eléctrico de la materia…………………………………………………. 27
Figura 4 Longitud de onda y Frecuencia……………………………………..…………. 28
Figura 5 Estructura de Horno Microondas…….………………………….…………….. 29
Figura 6 Estructura del magnetrón…………………………..………………………….. 30
Figura 7 Equipo de Hidrodestilación por radiación microondas……………………… 31
Figura 8 Pelos glandulares y Estomas………………………………………………….. 33
Figura 9 Estructura Química……………………………………………………………… 33
Figura 10 Cromatógrafo de gases…………………………………………………………. 39
Figura 11 Diagrama de flujo de la extracción de aceite esencial………...................... 44
Figura 12 Montaje equipo de extracción por arrastre de vapor………........................ 46
Figura 13 Montaje equipo de Hidrodestilación por radiación microondas………….... 47
Figura 14 Correlación tiempo VS volumen (destilación arrastre vapor)……………… 64
Figura 15 Correlación Humedad VS volumen (destilación arrastre Vapor)…………. 65
Figura 16 Correlación Porosidad lecho VS volumen (destilación por arrastre de
vapor)……………………………………………………………………………
66
Figura 17 Correlación tiempo VS volumen (Hidrodestilación por radiación
microondas)………………………………………………………………….…
67
pág. 5
Figura 18 Correlación Humedad VS volumen (Hidrodestilación por radiación
microondas)…………………………………………………………………….
68
Figura 19 Correlación porosidad de lecho VS volumen (Hidrodestilación por
radiación microondas)………………………………………………………….
69
Figura 20 Interacción Tiempo – humedad – volumen (destilación por arrastre de
vapor)…………………………………………………………………………….
74
Figura 21 Interacción Tiempo – Porosidad lecho – Volumen (destilación por arrastre
de vapor)…………………………………………………………………………
75
Figura 22 Interacción humedad – Porosidad lecho – Volumen (destilación por
arrastre de vapor)…………………………..…………………………………..
76
Figura 23 Interacción Humedad – Porosidad lecho – Tiempo (destilación por arrastre
de vapor)………………………………………………………………………….
77
Figura 24 Interacción Tiempo – Porosidad lecho – volumen (Hidrodestilación por
radiación microondas)…………………………………………………………..
77
Figura 25 Interacción Humedad – Porosidad lecho – Volumen (Hidrodestilación por
radiación microondas)………………………………………………………….
78
Figura 26 Interacción humedad – Porosidad lecho – Volumen (Hidrodestilación por
radiación microondas)…
79
Figura 27 Interacción Humedad – Porosidad lecho – Tiempo (Hidrodestilación por
radiación microondas)……………………………………………………….…
80
Tablas
Tabla 1 Composición química de los aceites esenciales…………………………… 35
Tabla 2 Matriz experimental……………………..…………………………………….. 48
Tabla 3 Calor transferido en la extracción……………………….………………….. 53
Tabla 4 Consumo energético de extracción…………………………………………. 53
pág. 6
Tabla 5 Factores dominio experimental……………….………….………………….. 54
Tabla 6 Resultados de la destilación por arrastre de vapor………………………… 54
Tabla 7 Resultados extendidos de la destilación por arrastre de vapor…………... 58
Tabla 8 Resultados de la Hidrodestilación por radiación microondas…….............. 58
Tabla 9 Resultados extendidos de la Hidrodestilación asistida por radiación
microondas………………………………………………………………………
61
Tabla 10 Variables de la experimentación en la destilación mediante arrastre de
vapor…….……………………………………………………………………….
61
Tabla 11 Cálculo de coeficiente de regresión estadística en destilación por arrastre
de vapor…………………………………………………………………………
62
Tabla 12 Variables de la experimentación en la Hidrodestilación por radiación
microondas……...………………………………………………………………
63
Tabla 13 Cálculo de coeficiente de regresión estadística en Hidrodestilación por
radiación microondas….……………………………………………………….
63
Tabla 14 Cálculo de coeficientes de regresión con Interacciones en destilación por
arrastre de vapor………………………………………………………..………
70
Tabla 15 Cálculo de coeficientes de regresión con Interacciones en Hidrodestilación
por radiación microondas….…………………………………………………...
71
Tabla 16 Cálculos ANOVA (destilación por arrastre de vapor)…………………….... 73
Tabla 17 Cálculos ANOVA (Hidrodestilación por radiación microondas)….............. 73
Tabla 18 Rendimiento de extracción aceite esencial………………………………….. 81
Tabla 19 Características experimentales ………………………………………………. 82
Tabla 20 Cuadro de costos…………………………………………………………….… 83
pág. 7
ÍNDICE
DEDICATORIA ........................................................................................................................... 2
AGRADECIMIENTO. ................................................................................................................. 3
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ............................................................................................................ 4
Gráficos ..................................................................................................................................... 4
Tablas ........................................................................................................................................ 5
ÍNDICE ............................................................................................................................................ 7
RESUMEN .................................................................................................................................... 10
1. CAPITULO I: GENERALIDADES ............................................................................................ 11
1.1. ANTECEDENTES ............................................................................................................... 11
1.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................................... 13
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................................. 13
1.3.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................. 13
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................... 13
1.4. HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................................... 14
1.5. JUSTIFICACIÓN................................................................................................................. 14
1.5.1. JUSTIFICACIÓN TECNOLÓGICA ................................................................................ 14
1.5.2. JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA ................................................................................... 15
1.5.3. JUSTIFICACIÓN SOCIAL ............................................................................................ 15
1.5.4. ALCANCES ................................................................................................................ 15
1.5.5. RESTRICCIONES ....................................................................................................... 16
2. CAPITULO II: MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 17
2.1. MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE ACEITE ESENCIAL ............................................................ 17
2.1.1. DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR ................................................................ 17
A. VENTAJA DE DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR ............................................... 24
B. DESVENTAJA DE DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR ......................................... 24
2.1.2. HIDRODESTILACIÓN ASISTIDA POR RADIACIÓN MICROONDAS .............................. 25
2.1.2.1. EFECTO DE LA RADIACIÓN MICROONDAS ....................................................... 25
A. DISIPACIÓN DE ENERGÍA POR CONDUCTIVIDAD TÉRMICA ......................................... 26
B. DISIPACIÓN DE ENERGÍA POR ROTACIÓN DE DIPOLOS (POLARIZACIÓN) ................... 26
2.1.2.2. EFECTO DEL CAMPO MAGNÉTICO ................................................................... 27
2.1.2.3. RADIACIÓN MICROONDAS .............................................................................. 28
2.1.2.4. HORNO MICROONDAS .................................................................................... 28
pág. 8
a. EL MAGNETRÓN .......................................................................................................... 30
i. CÁTODO CENTRAL ....................................................................................................... 30
ii. ÁNODO EXTERIOR ....................................................................................................... 30
b. GUÍAS DE ONDA .......................................................................................................... 30
A. VENTAJA DE DESTILACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS ....................................... 31
B. DESVENTAJA DE DESTILACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS ................................. 31
2.2. ACEITES ESENCIALES ........................................................................................................ 32
2.2.1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ACEITES ESENCIALES .......................................... 33
2.3. EL EUCALIPTO .................................................................................................................. 35
2.3.1. ACEITE ESENCIAL DE EUCALIPTO (EUCALIPTÓL) ..................................................... 36
2.3.2. APLICACIONES Y USOS DEL ACEITE ESENCIAL DE EUCALIPTO ................................. 36
2.3.3. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL ACEITE ESENCIAL DE EUCALIPTO .................. 37
2.3.3.1. CARACTERISTICAS FÍSICAS ................................................................................... 37
2.3.3.2. CAFRACTERISTICAS QUÍMICAS ............................................................................ 37
2.3.3.3. CROMATOGRAFÍA DE GASES ............................................................................... 38
2.4. DISCUSIÓN SOBRE EL MARCO TEÓRICO .......................................................................... 40
3. CAPITULO III: METODOLOGÍA EXPERIMENTAL .................................................................. 42
3.1. LOCALIZACIÓN ................................................................................................................. 42
3.2. VARIABLES ....................................................................................................................... 42
3.2.1. VARIABLES INDEPENDIENTES .................................................................................. 42
3.2.2. VARIABLES DEPENDIENTES ...................................................................................... 42
3.3. EQUIPOS Y MATERIALES .................................................................................................. 42
3.3.1. EQUIPOS .................................................................................................................. 42
3.3.2. MATERIALES ............................................................................................................ 43
3.3.3. INSUMOS ................................................................................................................. 43
3.4. ESQUEMA EXPERIMENTAL Y MODELACIÓN .................................................................... 43
3.5. TRATAMIENTO SELECCIONADO ...................................................................................... 45
3.6. TOMA DE MUESTRA ........................................................................................................ 45
3.7. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO ............................................................................... 45
3.7.1. MÉTODO DE DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR ........................................... 46
3.7.2. MÉTODO DE HIDRODESTILACIÓN ASISTIDA POR RADIACIÓN MICROONDAS ........ 46
3.8. MATRIZ EXPERIMENTAL A USAR ..................................................................................... 47
3.9. ANÁLISIS COMPLEMENTARIOS FINALES .......................................................................... 49
4. CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................................... 50
pág. 9
4.1. RESULTADOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE EN EL PROCESO DE DESTILACIÓN .... 50
4.2. APLICACIÓN DE MÉTODOS ESTADÍSTICOS EN LA MATRIZ SELECCIONADA .................... 54
A. DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR ........................................................................ 54
B. HIDRODESTILACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS ..................................................... 58
4.3. EVALUACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................. 61
A. DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR ........................................................................ 61
B. HIDRODESTILACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS ..................................................... 63
4.3.1. CORRELACIONES PARCIALES ....................................................................................... 64
A. CORRELACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR ...................................................................... 64
B. CORRELACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS .............................................................. 67
4.4. DETERMINACIÓN DE LA ECUACIÓN DE MODELAMIENTO CON INTERACCIONES ........... 70
A. MODELAMIENTO POR ARRASTRE DE VAPOR .................................................................. 70
B. MODELAMIENTO POR RADIACIÓN MICROONDAS.......................................................... 71
4.5. EVALUACIÓN DE RESULTADOS DE ACUERDO AL ANÁLISIS DE VARIANZA ...................... 72
A. VARIANZA POR ARRASTRE DE VAPOR ............................................................................. 73
B. VARIANZA POR RADIACIÓN MICROONDAS ..................................................................... 73
4.6. INTERACCIONES DE LAS VARIABLES ................................................................................ 74
A. INTERACCIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR ....................................................................... 74
B. INTERACCIÓN POR RADIACION MICROONDAS ............................................................... 77
4.7. ACEPTACIÓN O RECHAZO DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................... 80
4.8. CARACTERIZACIÓN DEL ACEITE EXTRAÍDO .................................................................... 82
5. EVALUACIÓN ECONÓMICA ................................................................................................. 83
CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 84
RECOMENDACIONES .................................................................................................................. 86
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................. 87
APÉNDICES ............................................................................................................................. 90
APÉNDICE A: GLOSARIO .............................................................................................................. 90
APÉNDICE B: CÁLCULOS EXPERIMENTALES REALIZADOS............................................................ 92
APÉNDICE C: FOTOS DE LOS BOSQUES DE CHIGUATA ................................................................ 96
APÉNDICE D: FOTOS DEL EQUIPO DE HIDRODESTILACIÓN ASISTIDA POR RADIACIÓN
MICROONDAS .............................................................................................................................. 97
pág. 10
RESUMEN
La presente tesis realiza un estudio comparativo a nivel laboratorio
(entre 40 - 80 g de muestra), del proceso de extracción del aceite esencial
de eucalipto mediante el método de hidrodestilación asistida por radiación
microondas y destilación por arrastre de vapor. En esta comparación se
tuvieron en cuenta tres aspectos. El primer aspecto compara el
rendimiento de la extracción (ml/100 g. de hojas). Donde el aceite
esencial (ml), es obtenido en función a las siguientes variables: humedad
de hoja, tiempo de extracción y porosidad de lecho. El segundo aspecto
compara la calidad del aceite esencial obtenido, en base a las
características físicas: densidad, índice de refracción, olor, color y sabor.
No se examinó las características químicas por no contar con los recursos
necesarios. El tercer aspecto compara el consumo energético que
involucra a cada método.
Para dar sustento a la investigación se elaboró un modelo
matemático en cada método. Este modelo relaciona el volumen de aceite
esencial de eucalipto obtenido (ml), con las variables seleccionadas en
este estudio (humedad de hoja, porosidad de lecho y tiempo de
extracción).
Se concluye que el método de Hidrodestilación asistida por
radiación microondas obtiene mayor rendimiento de aceite esencial
(1.994ml/100 g. hojas), en comparación con el método por destilación de
arrastre de vapor, que obtuvo un menor rendimiento (0.558 ml/100 g.
hojas). Las características físicas son similares en ambos métodos. El
consumo energético es más beneficioso con el método de hidrodestilación
por radiación microondas al consumir 0.35 KWH, mientras que el método
por destilación de arrastre de vapor consumió 0.65 KWH. Estos
resultados validan la investigación a nivel laboratorio. Sin embargo se
recomienda realizar pruebas a nivel de planta piloto para corroborar estos
resultados o desmentir esta validación.
pág. 11
1. CAPITULO I: GENERALIDADES
1.1. ANTECEDENTES
En nuestra escuela de ingeniería química; Javier A. J. Núñez
Melgar (1985) realizó un anteproyecto para la instalación de una planta
Industrial de extracción de aceite esencial de eucalipto en la Región
Tacna, en su Tesis: “Anteproyecto para la instalación de una Planta de
Extracción de Aceite esencial a partir de las hojas de Eucalipto”.
Con referencia a la Hidrodestilación por microondas; Sitlali Diego
Márquez. (2011) de la Facultad de Ciencias Químicas - Universidad
Veracruzana de México, realizó un análisis del rendimiento de aceite
esencial por el método de Hidrodestilación asistida por la radiación
microondas, en función de diferentes condiciones de tiempo y
temperatura en su Tesis: “Evaluación del rendimiento en la obtención del
aceite PIPER EURITUM KUNTH mediante la Hidrodestilación asistida por
radiación microondas”.
No hay estudios similares a la investigación propuesta, pero hay
estudios realizados sobre la extracción de aceites esenciales que
sirvieron como referencias para desarrollar esta investigación, estos
estudios fueron realizados por:
MAURICIO L DE LEÓN JUÁREZ. (2008) De la Escuela de
ingeniería química - Universidad San Carlos de Guatemala, realizó
una investigación para determinar la especie de eucalipto que
presenta un mayor rendimiento, lo desarrollo en base a dos
especies de eucalipto, en su Tesis: “Comparación del Rendimiento
de dos Especies de Eucalipto (Eucalyptus Citriodora Hook y
Eucalyptus Camaldulensis Dehnh). Aplicando el método de
Hidrodestilación a nivel laboratorio”.
SERGIO IVAN LIMA AGUIRRE. (2005). De la Escuela de
ingeniería química - Universidad San Carlos de Guatemala, realizó
pág. 12
una investigación para determinar el rendimiento de dos especies
de hojas de eucalipto en seco, de diferentes regiones, en base al
tiempo de extracción, en su Tesis: “Análisis de los Rendimientos
Obtenidos de dos Especies de Eucalipto Trabajados en Seco a
Nivel Laboratorio y a Nivel Planta Piloto en la extracción de su
Aceite esencial”.
pág. 13
1.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
De dos métodos de extracción de aceite esencial de eucalipto;
Hidrodestilación asistida por radiación microondas y destilación por
arrastre de vapor, no se puede asegurar cuál de ellos proporciona un
mayor rendimiento de aceite esencial, porque no hay un estudio
comparativo entre ambos métodos.
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.3.1. OBJETIVO GENERAL
Evaluar comparativamente los métodos de destilación por Arrastre
de vapor e Hidrodestilación asistida por radiación microondas, para
determinar el método que obtiene mayor rendimiento de aceite
esencial de eucalipto (ml/100gr hoja), determinando el aceite
extraído (ml) en función a las variables tiempo, porosidad de lecho
y humedad de hoja.
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar extracciones de aceite esencial de eucalipto en ambos
métodos cada 5 min (30 min como nivel más alto), para determinar
el método que extrae mayor aceite esencial (ml).
Realizar extracciones de aceite esencial de eucalipto en ambos
métodos utilizando hojas secas y hojas húmedas, para determinar
con qué tipo de hojas se obtiene mayor aceite esencial.
Realizar las extracciones de aceite esencial de eucalipto en ambos
métodos considerando las diferentes porosidades de lecho en las
pruebas experimentales, para determinar en qué medio se obtiene
mayor aceite esencial.
Determinar la propiedades físicas (organolépticas, densidad, índice
de refracción) del aceite esencial del eucalipto obtenido.
Determinar el consumo energético en la extracción de aceite en
ambos método, para comparar los consumos energéticos.
pág. 14
Encontrar un modelo matemático, que relacione el aceite extraído
(ml) con las variables (humedad, tiempo, porosidad de lecho).
1.4. HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN
De los métodos; Hidrodestilación asistida por radiación microondas
y destilación por arrastre de vapor, para la obtención de aceite esencial de
eucalipto. Es posible sustentar que el primer método, obtiene mayor
rendimiento (ml/100 g. de hojas) en comparación del segundo método,
proporcionando mayor recuperación de aceite, menor tiempo de
extracción, menor consumo energético, con hojas secas, con una
porosidad de lecho definida; mediante una experimentación comparativa
sostenido con un modelo matemático lineal de tres variables. 𝑌 = 𝑏𝑜 +
∑ 𝑏𝑗 + 𝑋𝑗𝑘𝐽
1.5. JUSTIFICACIÓN
1.5.1. JUSTIFICACIÓN TECNOLÓGICA
La introducción tecnológica de las microondas en la industria de la
extracción de aceite esencial, permitirá superar algunas limitaciones que
presenta esta industria como el consumo excesivo de energía, uso de
solventes volátiles, maquinaria y equipos, entre otros, pues el agua seria
el solvente necesario para obtener el aceite esencial (Aceites esenciales –
Métodos de extracción, Peredo Luna, E Palou García y A. López, departamento
de ingeniería Química y Alimentos. Universidad de las Américas Puebla San
Andrés Cholula, Pue, México).
Esta investigación incentiva al agricultor y a los estudiantes
universitarios a sacarle el valor agregado a las plantas aromáticas de
nuestra región, como en el caso del eucalipto, no solo aprovechar su
madera, sino también aprovechar el aceite esencial contenido en las
hojas, para ser comercializado a las industrias farmacéuticas, perfumería,
medicina y otros; de igual manera aprovechar los aceites esenciales de
pág. 15
otras plantas aromáticas. Con esta investigación se espera contribuir con
nuevos métodos y tecnologías en la extracción de aceites esenciales.
1.5.2. JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA
Los aceites esenciales son muy cotizados en el país y en el
extranjero, países como EEUU y Canadá son grandes consumidores de
Aceites esenciales. Esta investigación espera contribuir encontrando un
método que pueda optimizar el proceso de extracción de aceite esencial,
para generar mayor rentabilidad y ser más competitivos. Optimizando el
proceso de extracción, se reducirá los costos de procesamiento, y
aumentará la rentabilidad, esto permitirá generar ganancias para su
comercialización, colocando el producto a un costo igual al mercado o
más bajo, aumentando las ventas por ser más atractivo para el
consumidor. (Estudio del mercado Nacional de aceites esenciales, Instituto de
Investigación de Recursos Biológicos Alexander Von Humboldt, 2013 Colombia).
Esta oportunidad motivaría a los agricultores a ser productores y
exportadores de aceite esencial, generando ganancias para ellos y más
divisas para el país, así mismo se beneficiarían todas las personas que
forman parte de la cadena de procesamiento.
1.5.3. JUSTIFICACIÓN SOCIAL
Con el desarrollo de la industria de aceites esenciales en nuestra
región y país se aprovecharían las zonas forestales responsablemente
manteniendo el cuidado del medio ambiente, se generarían puestos de
trabajo, permitiendo que las personas que se dedican a esta actividad,
puedan mejorar su calidad de vida, así mismo, se generarían fuentes de
trabajo en forma indirecta en los servicios de transporte público, bodegas,
servicios generales y otros. Las personas que laboran en estas otras
actividades también mejorarían su calidad de vida.
1.5.4. ALCANCES
El alcance de esta investigación, abarca el proceso de obtención
de aceite esencial de eucalipto, desde el recojo de las hojas, en su
pág. 16
habitad natural hasta el análisis del aceite esencial a nivel laboratorio.
Utiliza un sistema de destilación con un horno microondas casero como
fuente de calentamiento, para las pruebas de Hidrodestilación asistida por
radiación microondas y un equipo de destilación tradicional, para las
pruebas de extracción por arrastre de vapor. La inclusión de las
microondas podría optimizar el proceso de extracción de aceites
esenciales de las plantas aromáticas.
1.5.5. RESTRICCIONES
Esta investigación está limitada por factores económicos.
Básicamente en el análisis de calidad, no realizándose, debido a que este
análisis se efectúa con un equipo de cromatografía de gases, que
requiere de muestras de aceite esencial de eucalipto puro, cuyo costo es
alto y la adquisición es complicada.
pág. 17
2. CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
2.1. MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE ACEITE ESENCIAL
2.1.1. DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR
La destilación por arrastre de vapor es usada para separar
sustancias orgánicas insolubles en agua y ligeramente volátiles. La
extracción se realiza por una difusión del vapor a través de la epidermis
de la hoja, donde el vapor transfiere calor y estimula las tricomas
glandulares para liberar el aceite contenido entre a cutícula y la pared
celular de la hoja. Este método se utiliza a nivel industrial debido a su alto
rendimiento por la pureza del aceite obtenido y porque no requiere de una
tecnología sofisticada. (Modelación y optimización del proceso de extracción
de aceite esencial de eucalipto, Jean Carlos Moreno, Gabriel López, Raúl Siche,
Facultad de CC. Agropecuarias, Universidad Nacional de Trujillo).
La extracción se produce de la siguiente manera; El vapor
generado en un primer sistema de agua hirviendo, se inyecta a un
segundo sistema donde se encuentra la muestra vegetal que recepciona
el vapor, denominándose este vapor como "vapor de arrastre", pero en
realidad su función no es la de "arrastrar" el componente volátil, sino
condensarse en el matraz formando otra fase inmiscible que cederá su
calor latente a la mezcla a destilar para lograr su evaporación. En este
caso se tendrán la presencia de dos fases insolubles a lo largo de la
destilación (orgánica y acuosa), por lo tanto, cada líquido se comportará
como si el otro no estuviera presente. Es decir, cada uno de ellos ejercerá
su propia presión de vapor y corresponderá a la de un líquido puro a una
temperatura de referencia.
En 1918 Hausbrand publicó un diagrama de presión de vapor útil
para la destilación por arrastre. Se graficó Ptotal - PºH2O contra
temperatura a tres presiones totales: 760, 300 y 70 mmHg (curvas
Descendentes) a las cuales se les conoce como curvas de agua. A su vez
graficó la presión parcial (Pº) contra temperatura para diversos materiales
pág. 18
a destilar (curvas ascendentes). La intersección de la curva de agua con
la del material a destilar nos proporciona la temperatura a la cual se dará
la destilación por arrastre. (Universidad de sonora – Mexico – Dep. Ing. Quim.
Y Metal. - Operaciones Unitarias I - Martínez Morales, Flor de María).
En la Figura 1. Se presenta la curva de presiones de vapor del
tolueno en mmHg en función de las temperaturas en ºC. También está
representada en esta figura la curva de presiones del vapor de agua
expresada en la forma de 760 mmHg la presión de vapor del agua a la
temperatura considerada. Se tiene un calderín o alambique que contiene
una cierta cantidad de tolueno impuro con algún aceite cuya presión de
vapor es casi despreciable (presentan ambas sustancias gran diferencia
en su volatilidad relativa). Se introduce una corriente de vapor de agua en
el interior del mismo. Se asume que el líquido se calienta únicamente por
la condensación del vapor de agua. Por esta razón se irá acumulando una
corriente de agua. A medida que la temperatura se eleva, la presión de
vapor del tolueno sube y también la de vapor de la capa de agua. Cuando
la suma de las dos presiones de vapor se hace igual a la presión de 760
mmHg, la mezcla comienza a destilar. En este momento la presión de
vapor del tolueno es P y la presión de vapor del agua es 760-P.
En la Figura 1. Se observa que eso sucede a 83ºC. En este caso,
la mezcla que sale del calderín estará formada por vapor de tolueno con
una presión parcial de 350 mmHg y vapor de agua con una presión
parcial de 410 mmHg. La relación tolueno-agua será: 350/410=0.85.
pág. 19
Figura 1. Diagrama de Hausbrand
Fuente: http://200.13.98.241/~rene/separacion/manuales/psdvapor.pdf
La condición más importante para que este tipo de destilación
pueda ser aplicado es, que tanto el componente volátil como la impureza
sean insolubles en agua ya que el producto destilado (volátil) formará dos
capas al condensarse, lo cual permitirá la separación del producto y del
agua fácilmente.
Como se mencionó anteriormente, la presión total del sistema será
la suma de las presiones de vapor de los componentes de la mezcla
orgánica y del agua, sin embargo, si la mezcla a destilar es un
hidrocarburo con algún aceite, la presión de vapor del aceite al ser muy
pequeña se considera despreciable para efecto de los cálculos.
Dónde:
𝑃 = Pa° + Pb°
P = presión total del sistema
Pa°= presión de vapor del agua
Pb°= presión de vapor del hidrocarburo
Por otra parte, el punto de ebullición de cualquier sistema se
alcanza a la temperatura a la cual la presión total del sistema es igual a la
pág. 20
presión del confinamiento. Y como los dos líquidos juntos alcanzan una
presión dada, más rápidamente que cualquiera de ellos solos, la mezcla
hervirá a una temperatura más baja que cualquiera de los componentes
puros. En la destilación por arrastre es posible utilizar gas inerte para el
arrastre. Sin embargo, el empleo de vapores o gases diferentes al agua
implica problemas adicionales en la condensación y recuperación del
destilado o gas. (Fundamentos teóricos prácticos de química orgánica – Alicia
Lamarque – quinta edición- España)
El comportamiento que tendrá la temperatura a lo largo de la
destilación será constante, ya que no existen cambios en la presión de
vapor o en la composición de los vapores de la mezcla, es decir que el
punto de ebullición permanecerá constante mientras ambos líquidos estén
presentes en la fase líquida. En el momento que uno de los líquidos se
elimine por la propia ebullición de la mezcla, la temperatura ascenderá
bruscamente.
Si en mezcla binaria designamos por na y nb a las fracciones
molares de los dos líquidos en la fase vapor, tendremos:
Pa° = naP y Pb° = nbP
Dividiendo:
Pa°
Pb° =
naP
nbP=
na
nb
na y nb son el número de moles de A y B en cualquier
volumen dado de vapor, por lo tanto:
Pa°
Pb° =
na
nb
Y como la relación de las presiones de vapor a una "T" dada es
constante, la relación na/nb, debe ser constante también. Es decir, la
composición del vapor es siempre constante en tanto que ambos líquidos
estén presentes.
pág. 21
Además como:
na = wa
Ma Y nb =
wb
Mb
Dónde: wa y wb son los pesos en un volumen dado y Ma, Mb son
los pesos moleculares de A y B respectivamente. La ecuación se
transforma en:
Pa°
Pb° =
na
nb=
wa/Ma
wb/Mb
O bien:
wa
wb =
MaPa°
MbPb°
Esta última ecuación relaciona directamente los pesos moleculares
de los dos componentes destilados, en una mezcla binaria de líquidos.
Por lo tanto, la destilación por arrastre con vapor de agua, en sistemas de
líquidos inmiscibles en ésta se llega a utilizar para determinar los pesos
moleculares aproximados de los productos o sustancias relacionadas.
Es necesario establecer que existe una gran diferencia entre una
destilación por arrastre de vapor y una simple, ya que en la primera no se
presenta un equilibrio de fases líquido-vapor entre los dos componentes a
destilar como se da en la destilación simple, por lo tanto no es posible
realizar diagramas de equilibrio ya que en el vapor nunca estará presente
el componente "no volátil" mientras este destilando el volátil. Además de
que en la destilación por arrastre de vapor el destilado obtenido será puro
en relación al componente no volátil (aunque requiera de un decantación
para ser separado del agua), algo que no sucede en la destilación simple
donde el destilado sigue presentando ambos componentes aunque más
enriquecido en alguno de ellos. Además si este tipo de mezclas con
aceites de alto peso molecular fueran destiladas sin la adición del vapor
se requeriría de gran cantidad de energía para calentarla y emplearía
mayor tiempo, pudiéndose descomponer si se trata de un aceite esencial.
pág. 22
Planteando un balance diferencial de materia para el componente
volátil se tiene:
−Salida = acumulación
−d(NbX) = −Nb dX
Si la salida se pone en términos del vapor:
−Nb dX = SbYd ………………. (1).
Dónde:
Nb: moles totales de aceite cargadas al inicio.
X: composición instantánea del tolueno por mol de aceite.
Sb: flujo molar de vapor por unidad de tiempo.
Y: composición instantánea del vapor en moles de tolueno por mol
de vapor
La eficiencia de vaporación para este tipo de sistemas está en un
rango entre 0.9 - 0.95 y se define como:
E = P/P ∗ ………………. (2).
Dónde:
P: presión parcial del componente volátil en el vapor (obtenido por
el diagrama de Hausbrand).
P*: presión parcial del volátil en el equilibrio
Para el caso experimental se tomará la eficiencia del equipo como
E = 0.95
Aplicando la ley de Dalton a los componentes en la fase vapor se
tiene:
Y = 𝑃
𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙−𝑃…………. (3)
Sustituyendo 2 en 3:
pág. 23
Y = 𝐸𝑝∗
𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙−𝐸𝑝∗…………. (4)
Finalmente sustituyendo 4 en 1 se llega a la siguiente expresión:
𝑁𝑏 = ∫𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙−𝐸𝑝∗
𝐸𝑝∗
𝑋𝑖
𝑋𝑟 𝑑𝑥 = ∫ Sb𝑑θ
𝑑θ
θ= Sbθb....... (5)
Dónde:
Xr: composición del residuo
θb: tiempo total de destilación.
Con la finalidad de tener una estimación más exacta de P* se
utilizará la ley de Raoult.
P = P° 𝑥
1−𝑥…………. (6)
Esto nos conduce a una expresión general de Y en términos de X.
Dónde:
Y = 𝑥
(𝛾−1)𝑥+𝛾…………. (7)
Dónde:
𝛾 = 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐸𝑃°
Sustituyendo 7 en 5 llegamos a la siguiente expresión a partir de la
cual se puede obtener el flujo Molar de vapor teórico requerido:
Sbθb = Nb [𝛾 (𝑙𝑛 𝑋𝑖
𝑋𝑟) + (𝛾 − 1)(𝑋𝑖 − 𝑋𝑟)]...............(8)
El balance de energía para el caso experimental (mezcla de
tolueno y aceite) está dado por:
Csi + Cla + Clt = Clcv
Dónde:
pág. 24
Csi: calor sensible suministrado a la mezcla original desde el
momento en el que se adiciona el vapor hasta alcanzar el punto de
ebullición.
Cla: calor latente del agua evaporada que se encuentra en el
destilado (suponiendo que no se presenta un arrastre físico de
agua al destilado y que toda el vapor se condensa en el matraz)
Clt: calor latente del tolueno evaporado
Clcv: calor latente de condensación del vapor suministrado
A. VENTAJA DE DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR
La extracción utiliza vapor de agua para liberar el aceite contenido
entre a cutícula y la pared celular de la hoja.
No presenta problemas por el aumento excesivo de temperatura,
pues la ebullición el agua en Arequipa es 92°C, siempre que se
trabaje a presión atmosférica, independientemente del calor que
aporte al sistema.
El compuesto deseado es una fase orgánica insoluble en agua, por
lo que es sencillo recuperarlo en la separación de fases.
B. DESVENTAJA DE DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR
Prolongado tiempo de extracción debido a que el vapor generado
en el primer sistema (agua) debe condensarse en un segundo
sistema (hojas) para generar una segunda vaporización, esto hace
que pierda energía calorífica y se prolongue el tiempo de
extracción.
Se deja remanentes oleosos en las hojas, esto evidencia que la
extracción es incompleta.
El calor latente cedido por el vapor condensado no es uniforme
aumentando y disminuyendo la temperatura del sistema, esto hace
que la difusión del vapor sea lenta y solo se consiga extraer el
aceite superficial de las hojas. (Modelamiento para la simulación y control
dinámico del proceso de arrastre con vapor del aceite esencial de limón, Univ.
de Piura, Ingeniería química, Ing. Pedro Manuel rivera calle).
pág. 25
Figura 2. Equipo de destilación por arrastre de Vapor
2.1.2. HIDRODESTILACIÓN ASISTIDA POR RADIACIÓN MICROONDAS
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. La extracción por
microondas ofrece beneficios como una reducción considerable del
tiempo y del consumo de energía. Los equipos para llevar a cabo esta
técnica se pueden adaptar modificando un horno de microondas
convencional, haciendo un orificio en la parte superior que conecte un
matraz de fondo plano con un aparato de refrigeración (un condensador
conectado a un tubo de separación por gravedad, por el pasa una
corriente de agua fría), sellando la conexión con el horno para evitar la
fuga de microondas. (H.A. Peredo Luna, E. Palou García y A. Lopez Malo, Aceites
esenciales: métodos de extracción, Departamento de Ingeniería Química y Alimentos.
Universidad de las Américas Puebla san Andrés Cholula, México).
2.1.2.1. EFECTO DE LA RADIACIÓN MICROONDAS
Cuando las microondas entran en contacto con las hojas, la
polaridad del campo electromagnético que se origina cambia de dirección
varias millones de veces por segundo. Así los componentes polares e
ionizables (agua principalmente) intenta orientarse con la dirección de
pág. 26
dichos campos electromagnéticos. Produciéndose choques y fricciones
entre moléculas que dan lugar a un aumento de temperatura en el interior
de la hoja, una vez que se genera calor en el sistema, este se transmite
por conducción y convección térmica. Esto diferencia el calentamiento de
microondas con los tratamientos térmicos tradicionales.
El origen de este calentamiento es su capacidad de producir
cambios en la rotación molecular y en la movilidad iónica del medio sin
alterar la muestra. Las microondas producen dos alteraciones básicas,
que nace de la interacción del campo eléctrico con la moléculas o
partículas que tiene una distribución de carga nula, bien desplazándolas
de lugar (fenómeno de conducción), bien haciéndolas girar alrededor de
su posición de equilibrio (fenómeno de polarización). Cuando el campo
eléctrico cambia de dirección muy rápidamente, las partículas y moléculas
intentan seguir esos cambios, bien desplazándolos de un lado a otro del
material, bien girando sobre sí mismas como muestra la figura 3. Estos
movimientos provocan fricciones que generan calor en el interior del
material. (Alejandro Díaz Morcillo 2004, E.T.S. Ingeniería y T. – Cartagena).
A. DISIPACIÓN DE ENERGÍA POR CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Al atravesar una onda electromagnética un fluido, los iones
presentes en esta se ven afectados por su paso ejerciendo una fuerza
que hace migrar los iones en función del campo eléctrico. Esta migración
iónica lleva asociada una resistencia del fluido al movimiento de los iones.
De esta manera esta resistencia produce un calentamiento generalizado
de la muestra ya que los iones están en todas partes del fluido.
B. DISIPACIÓN DE ENERGÍA POR ROTACIÓN DE DIPOLOS (POLARIZACIÓN)
En moléculas de dipolos eléctricos el campo eléctrico asociado a la
radiación electromagnética, produce un alineamiento de los mismos con
el campo. De este modo cuando pasa la onda de dipolos se encuentran
ordenados perfectamente en la dirección del campo, pero cuando esta
pág. 27
cesa las moléculas se organizan anárquicamente produciéndose fricción
con el disolvente y por lo tanto calor.
Figura 3. Campo eléctrico de la materia
Efecto molecular de la interacción del campo eléctrico con la materia: (a)
redistribución de la carga, (b) redistribución bipolar
Ambos fenómenos ocurren en todos los lugares de la muestra por
igual, de este modo es mucho más eficaz que el calentamiento con otros
medios que primero calientan el recipiente y luego es este el que calienta
la muestra.
2.1.2.2. EFECTO DEL CAMPO MAGNÉTICO
El campo magnético es muy fuerte y se coloca junto al ánodo y al
cátodo, en una orientación que produce un campo magnético en ángulos
rectos al campo electrostático. El campo desvía la trayectoria de los
electrones para que empiecen a dar vueltas en el espacio entre el cátodo
y el ánodo en un enjambre de alta energía. Las cavidades resonantes se
construyen en el ánodo, el ruido en el enjambre de electrones provoca
choques ocasionales entre los electrones y las cavidades y así se
establecen oscilaciones electromagnéticas. Las frecuencias de
microondas rebotan de las cavidades y tienden a crecer, obteniendo así
su energía de los electrones capturados del enjambre. Parte de dicha
radiación emerge del magnetrón, pasa por las guías de ondas y entra en
la cavidad del horno. (Alejandro Díaz Morcillo 2004, E.T.S. Ingeniería y T. –
Cartagena).
pág. 28
2.1.2.3. RADIACIÓN MICROONDAS
Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas
en un rango de frecuencia determinado, entre 300 MHz y 3 GHz, que
supone un periodo de oscilación de 3 ns (3x10-9 s) a 3 ps (3x10-12 s).
Las microondas forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron
predichas por maxwell en 1864.
Las microondas como se puede ver en la figura 4, son ondas
electromagnéticas de menor energía que la luz visible y mayor que las
ondas de radio. Su longitud de onda oscila entre 1m y 1mm “la longitud de
onda es la distancia que separa a dos puntos que se encuentran en el
mismo estado de vibración”.
Figura 4. Longitud de onda y Frecuencia
2.1.2.4. HORNO MICROONDAS
Los hornos microondas domésticos e industriales operan en
frecuencias de 2450 MHz y 915 MHz. Las microondas se generan en un
magnetrón, dispositivo que transforma la energía eléctrica en campo
electromagnético. Las partes del microondas son:
pág. 29
Malla de escape para prevenir la radiación
Cavidad del microondas
Lámpara
Salida de aire
Mecanismo para cerrar la puerta
Distribuidor
Ranura de entrada a la cavidad
Antena del magnetrón
Guía de onda
Ventilador
Magnetrón
Capacitor
Transformador
Figura 5. Estructura de Horno Microondas
Las principales partes son: el magnetrón y las guías de onda que
dirigen las ondas a la cavidad del horno y la cavidad del horno que
alberga el alimento que se va a cocinar, de modo que las microondas
hacen impacto sobre el mismo.
pág. 30
a. EL MAGNETRÓN
Es el dispositivo principal que genera las microondas y consiste en
las siguientes partes:
i. CÁTODO CENTRAL
Es un cilindro central que se encuentra en el centro del magnetrón
que se halla revestido de un material que emite electrones. Cuando se
encuentra operando, el cátodo se calienta a una temperatura bastante
alta para hacer que los electrones proyecten fuera del revestimiento.
ii. ÁNODO EXTERIOR
Es un anillo metálico que esta alrededor del magnetrón que se
mantiene a un potencial positivo conocido como el voltaje con respecto al
cátodo. Así se establece un campo electrostático entre el cátodo y el
ánodo, los electrones se aceleran hacia el ánodo.
Figura 6. Estructura del magnetrón
b. GUÍAS DE ONDA
Consiste en una pieza metálica de forma irregular que gira
lentamente de modo que refleje las microondas en direcciones diferentes,
esto hace que los nodos se muevan de lugar en lugar dentro de la
cavidad del horno para producir una energía más uniforme
pág. 31
A. VENTAJA DE DESTILACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS
Las microondas aceleran la generación de vapor en el sistema
(agua – hoja) permitiendo que la por difusión sea rápida.
La extracción es rápida y completa, gracias a que las microondas
entran en contacto con las moléculas de agua de la hoja, formando
vapor para arrastrar el aceite contenido en la epidermis.
El tamaño de las hojas no es un limitante, porque hay mayor
contacto del vapor en la superficie de la hoja. (M Paz Arraiza B. – PAM
– UP Madrid)
Es una técnica rápida, bajo consumo energético y su montaje de
equipo es fácil.
B. DESVENTAJA DE DESTILACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS
Puede ser deficiente cuando los componentes son no polares o son
muy volátiles.
El equipo de Hidrodestilación diseñado para experimentación a
nivel laboratorio, mas no para nivel industrial.
Figura 7. Equipo de Hidrodestilación por radiación microondas
pág. 32
2.2. ACEITES ESENCIALES
Los aceites esenciales son productos obtenidos a partir de
una materia prima vegetal, formados por varias sustancias
orgánicas volátiles como; alcoholes, acetonas, cetonas, éteres, aldehídos.
Se producen y almacenan en los canales secretores de las plantas.
Normalmente son líquidos a temperatura ambiente. Por su
volatilidad, son extraíbles por destilación en corriente de vapor de agua,
aunque existen otros métodos. En general son los responsables del olor
de las plantas y del aroma característico algunas flores, árboles, frutos y
semillas.
Son intensamente aromáticos, no grasos por lo que no se
enrancian, volátiles porque se evaporan rápidamente y livianos por ser
poco densos. Son insolubles en agua, levemente solubles en vinagre, y
solubles en alcohol, grasas, ceras y aceites vegetales. Se oxidan
por exposición al aire.
En las plantas los aceites esenciales se encuentran en los
conductos secretores o cavidades y dentro de pelos glandulares. En
algunos casos están limitados con los carbohidratos en la forma de los
glucósidos y para ser liberados debe ocurrir la hidrolisis del enlace
glucosídico. Musgos, esponjas, algas marinas, esponjas, también han
demostrado para contener aceites esenciales. (Parte II, Tema 5 células y
tejidos del cuerpo vegetal. Tejidos protectores y secretores, Universidad
Politécnica de valencia).
pág. 33
Figura 8. Pelos glandulares y Estomas
Fuente: Parte II, Tema 5 células y tejidos del cuerpo vegetal. Tejidos
protectores y secretores, Universidad Politécnica de valencia
Se han extraído más de 150 tipos, cada uno con su aroma propio y
virtudes curativas únicas. Proceden de plantas tan comunes como el
perejil y tan exquisitas como el jazmín.
2.2.1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ACEITES ESENCIALES
Están formados principalmente por No terpenoides y terpenoides
volátiles formados por unidades de isopreno unidas en estructuras de 10
carbonos (monoterpenoides) y 15 carbonos (sesquiterpenoides).
Figura 9 Estructura química
Compuesto terpenoides
pág. 34
I. No Terpenoides. En este grupo tenemos sustancias
alifáticas de cadena corta, sustancias aromáticas, sustancias
con azufre y sustancias nitrogenadas. No son tan
importantes como los terpenoides en cuanto a sus usos y
aplicaciones.
II. Terpenoides. Son los más importantes en cuanto a
propiedades y comercialmente.
Los terpenos derivan de unidades de isopreno (C5) unidas en
cadena. Los terpenos son una clase de sustancia química que se halla en
los aceites esenciales, resinas y otras sustancias aromáticas de muchas
plantas, como los pinos y muchos cítricos, pueden ser; alifáticos, cíclicos
o aromáticos y según los grupos funcionales que tengan se clasifican en:
Alcoholes (mentol, bisabolol) y fenoles (timol, carvacrol)
Aldehídos (geranial, citral) y cetonas (alcanfor, thuyona)
Ésteres (acetato de bornilo, acetato de linalilo, salicilato de
metilo, compuesto antiinflamatorio parecido a la aspirina).
Éteres (1,8 - cineol) y peróxidos (ascaridol)
Hidrocarburos (limoneno, a y ß pineno)
(http://www.monografias.com/trabajos97/aceites-esenciales/aceites-
esenciales.shtml)
En la Tabla 1. Se muestran los grupos funcionales de cada
categoría:
pág. 35
Tabla 1. Composición química de los aceites esenciales
Fuente: http://www.monografias.com/trabajos97/aceites-esenciales/aceites-
esenciales.shtml
2.3. EL EUCALIPTO
El Eucalipto (Eucalyptus) significa bien cubierto, su nombre común
es Eucalipto azul, blanco o medicinal, es una especie arbórea de la familia
de las mirtáceas, muy común en nuestra región, originaria del sudeste de
Australia y Tasmania. En la actualidad se encuentran distribuidas por gran
parte del mundo. Llego a nuestro país a finales del siglo XIX, debido a su
rápido crecimiento, se emplearon en plantaciones forestales para la
industria papelera, maderera o para la obtención de productos químicos,
además de su valor ornamental.
En las plantaciones de eucalipto que mayormente se encuentran
en las áreas secas, el aroma es muy percibido, pero se hace más
frecuente después de las lluvias porque la humedad en el aire absorbe
parte del aceite aromático y lo lleva más allá de los árboles.
pág. 36
(http://www.ehowenespanol.com/plantas-eucalipto-diferentes-niveles-aroma-
info_258850/).
2.3.1. ACEITE ESENCIAL DE EUCALIPTO (EUCALIPTÓL)
El aceite esencial de eucalipto o Eucaliptól, se obtiene de las hojas
de eucalipto, cuyo contenido varía entre el 1 a 3 %, siendo el Cineol el
más abundante. (UNAM – México, www.feriadelasciencias.unam. mx/.../Q_L_IE
%20Extraccion_de_Eucaliptol_ para_el.pdf).
2.3.2. APLICACIONES Y USOS DEL ACEITE ESENCIAL DE EUCALIPTO
Es usado en el tratamiento de enfermedades de vías respiratorias,
tratamiento de catarro, resfriado, gripe, asma, bronquitis, dolor de
garganta, faringitis, tos, fiebre, sinusitis, rinitis; en el tratamiento de las
articulaciones y músculos como artritis, reumatismo, artrosis,
distensiones, desgarros y en el tratamiento del mal aliento.
En la industria cosmética el Aceite de Eucalipto es utilizado por sus
innumerables propiedades. Además de ser un buen antiséptico, es un
componente muy aromático lo que determina que aparezca en la
composición de numerosos productos como champús para la caspa,
dentífricos, jabones, pomadas, lociones, ambientadores, etc.
En el cuidado de la piel el Aceite de Eucalipto aumenta la
circulación sanguínea cutánea y es formidable para las manchas, los
furúnculos y los granos.
En la industria química como un excelente insecticida, fungicida y
repelente de insectos y parásitos. (Inkanatura World Peru Export SAC.,
2013).
pág. 37
2.3.3. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL ACEITE ESENCIAL DE EUCALIPTO
2.3.3.1. CARACTERISTICAS FÍSICAS
La determinación de las características físicas del aceite esencial,
permite conceptuar sobre la calidad y la pureza del aceite. Los aceites
esenciales de eucalipto deben cumplir las siguientes características.
(Código Alimentario Argentino, capítulo XVI, correctivo y coadyuvantes).
Aspecto : Líquido incoloro transparente
Olor : Característico
Punto de ebullición : 177 °C
Punto fusión : 1.5 °C
Punto de inflamación : 48 °C
Densidad a 20 °C : 0.905 g/ml a 0.926 g/ml
Color : Amarillo a incoloro
Sabor : Picante
Índice de refracción a 20° C : 1458 a 1.470
Desviación polarimétrica a 20° C : 0° a +12°
Solubilidad en alcohol etílico 70° : 1 vol. Min, 4 vol. Max
Cineol (Eucaliptól) : 60 % p/p
2.3.3.2. CAFRACTERISTICAS QUÍMICAS
La determinación de las características química del aceite esencial,
permite conceptuar sobre la calidad y pureza del aceite, esto se consigue
sometiéndolo a una separación cromatográfica de gases. (Marlene Adames,
Edith Mendoza, Luz Ospina, estudio de aceite esencial de Eucalyptus Citriodora
Bailey, Revista de ciencias químicas farmacéuticas, UNAL. Colombia).
La composición del aceite esencial de eucalipto es la siguiente.
(Inkanatura World Peru Export SAC., 2013).
pág. 38
Α-tujeno : 0.07 %
α–pineno : 0.0006 %
β-pinene : 0.0002 %
α-phellandrene : 0.003 %
p-cymene : 20.43 %
limoneno : 0.001 %
1,8-cineol : 57.49 %
linalol : 0.001 %
α-terpineol : 0.93 %
α–eudesmol : 0.0046 %
2.3.3.3. CROMATOGRAFÍA DE GASES
La cromatografía de gases es una técnica comúnmente utilizada en
el análisis químico. En esta técnica, la muestra se volatiliza y se inyecta
en la cabeza de una columna cromatográfica. La elución se produce por
el flujo de una fase móvil que es un gas inerte, y a diferencia de la
mayoría de los tipos de cromatografía, la fase móvil no interacciona con
las moléculas del analíto; su única función es la de transportar el analíto a
través de la columna.
Respecto a la cromatografía líquida, la cromatografía de gases
tiene la ventaja de disponer de detectores mucho más universales (por
ejemplo, el de ionización de llama). Además, para numerosas
aplicaciones, los métodos son más simples, más rápidos y más sensibles
que los correspondientes a la cromatografía líquida de alta resolución. La
instrumentación requerida para cromatografía de gases también es
mucho más sencilla y económica que la empleada en HPLC. Sin
embargo, en cromatografía de gases, la influencia de la temperatura
pág. 39
sobre la distribución del equilibrio es considerable, a diferencia de la
cromatografía líquida. Por ello, la cromatografía de gases presenta
limitaciones en tres casos:
Compuestos poco volátiles, generalmente los de peso
molecular superior a 300 u.m.a.
Compuestos sensibles a una elevación de la temperatura
incluso moderada (determinados compuestos de interés
biológico).
Compuestos que se encuentran en forma iónica (puesto que
son en general poco volátiles).
Por esta razón, la cromatografía de gases se emplea cuando los
componentes de la mezcla problema son volátiles o semivolátiles (aceites
esenciales) y térmicamente estables a temperaturas de hasta 350-400ºC.
En cambio, cuando los compuestos a analizar son poco volátiles y/o
termolábiles, la técnica separativa adecuada suele ser la cromatografía
líquida de alta resolución (HPLC). (Marta Isabel, Nora Carrera, LTI
Laboratorio de técnicas instrumentales, Villadolid – España).
Figura 10. Cromatógrafo de gases
http://www.monografias.com/trabajos94/cromatografia-gases/cromatografia-
gases.shtml
pág. 40
2.4. DISCUSIÓN SOBRE EL MARCO TEÓRICO
En los métodos de extracción de aceite esencial de eucalipto, el
método de destilación por arrastre de vapor es el más utilizado a nivel
industrial, por su alto rendimiento, por la pureza del aceite y porque no
requiere de tecnología sofisticada como lo menciona Jean Carlos Moreno
[16], aunque no indica que sea el mejor. Sin embargo Peredo Luna [20],
menciona que en general, el método de hidrodestilación asistida por
radiación microondas tiene ventajas como la reducción considerable del
tiempo de extracción y del consumo de energía. Cada autor menciona las
ventajas de cada método. En el presente estudio se puede deducir por
tanto que el método sugerido por Peredo Luna [20], obtiene mayor
rendimiento de aceite esencial de eucalipto por las ventajas enunciadas.
Respecto al método de hidrodestilación asistida por radiación
microondas, la principal cualidad es el sistema de calentamiento por las
microondas como lo menciona Alejandro Díaz Morcillo [4]. Estas producen
dos fenómenos; conducción y polarización, ambos ocurren en todos los
lugares del reactor, ocasionando un calentamiento más eficaz en
comparación con otros métodos. Tal situación permitirá que se genere
vapor de arrastre rápidamente del agua añadida y de la humedad propia
de las hojas, acelerando la extracción del aceite esencial.
De la variedad de aceites esenciales, esta investigación opta por el
aceite esencial de eucalipto, por tener una diversidad de usos y
aplicaciones en la industria, descritos en el punto 2.3.2. [6]. La calidad del
aceite esencial obtenido, será definida por sus características físicas y
químicas.
El código alimentario [2]. Describe algunas características físicas
que debe tener el aceite esencial de eucalipto; densidad (0.905 – 0.926)
g/ml, índice de refracción (1.448 – 1.470), desviación polarimétrica (0 a +
1.2), sin embargo la presente investigación no cuenta con toda la
instrumentación necesaria para determinar todas las características
pág. 41
físicas, por lo tanto, estará limitada y solo analizará el índice de refracción,
densidad, olor, sabor y color.
Inkanatura [6]. Describe algunos componentes químicos que tiene
el aceite esencial de eucalipto como; Α-tujeno 0.07 %, α–pineno 0.0006
%, β-pinene 0.0002 %, α-phellandrene 0.003 %, p-cymene 20.43 %,
limoneno 0.001 %, 1,8-cineol 57.49 %, linalol 0.001 %, α-terpineol 0.93 %,
α–eudesmol 0.0046 %, y Marlene Adames [9]. Menciona, que para
determinar la calidad del aceite esencial de eucalipto y conocer sus
componentes químicos, es necesario realizar un análisis de cromatografía
de gases. Este método frente a otros métodos de cromatografía, es el
más indicado para determinar la composición química de los aceites
esenciales, como lo sugiere Marta Isabel Ozores [11]. No obstante, la
presente investigación no realizará este análisis por no contar con los
medios necesarios, mencionado en el punto 1.5.5. Se deja como
recomendación para ser considerado en posteriores investigaciones.
pág. 42
3. CAPITULO III: METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
3.1. LOCALIZACIÓN
Se utiliza las instalaciones del Laboratorio de Operaciones
Unitarias de la Facultad de Ingeniería de Procesos del Departamento de
Ingeniería Química.
3.2. VARIABLES
3.2.1. VARIABLES INDEPENDIENTES
Tiempo de extracción. (min). Se fijaran en niveles de 5 y 30 min
como limites mayor y menor de tiempo de extracción basados en
los resultados obtenidos en ensayos preliminares y apoyados por
la bibliografía (J. A. J. L. N. Melgar Yañez)
Humedad de hojas (% humedad). Los niveles de humedad serán
(H2) % de humedad de las hojas húmedas y (H1) % de humedad
de las hojas secas naturalmente.
Porosidad del lecho. Los valores de porosidad mayor (Ɛ2) y
porosidad menor (Ɛ1).
3.2.2. VARIABLES DEPENDIENTES
Volumen de aceite obtenido (ml). La variable respuesta será el
volumen del aceite de eucalipto que se obtenga en la extracción.
3.3. EQUIPOS Y MATERIALES
3.3.1. EQUIPOS
Horno microondas. Electrolux - Modelo EMX202D1PW/PG/PM con
niveles de potencia 10.
Refractómetro, HANNA – Modelo HI95801 de 0 a 85 % Brix
Cocinilla eléctrica de mesa de 1200w
pág. 43
Balanza mini pocket digital de 01 a 1000 g.
Estufa
Termómetro digital HANNA de 0 a 150 ºC
3.3.2. MATERIALES
Balón fondo plano 500 ml (2 unid).
Bureta (50 ml).
Espátula pequeña.
Placas de aluminio
Probetas de vidrio (500 ml, 100 ml, 10 ml).
Pinzas
Refrigerantes de vidrio
Soportes universales
Cronometro
Tabla de picar, cuchillo
3.3.3. INSUMOS
Hojas de eucalipto
Energía eléctrica
Agua
3.4. ESQUEMA EXPERIMENTAL Y MODELACIÓN
pág. 44
Figura 11. Diagrama de flujo de la extracción de aceite esencial
Fuente: Elaboración propia
MATERIA PRIMA
De Chiguata
CLASIFICACIÓN Y
ALMACENAMIENTO
Retiro de impurezas SECADO
Natural
Estufa
FRACCIONAMIENTO
DE HOJAS HÚMEDAS
FRACCIONAMIENTO
DE HOJAS SECAS
PESADO HOJAS HÚMEDAS
gramos
PESADO HOJAS SECAS
gramos
DESTILACIÓN POR
ARRASTRE DE VAPOR
C/ 5 min hasta 30 min
Condición ambiental
HIDRODESTILACIÓN
MICROONDAS
C/ 5 min hasta 30 min.
Condición ambiental
DESTILACIÓN POR
ARRASTRE DE VAPOR
C/ 5 min hasta 30 min
Condición ambiental
HIDRODESTILACIÓN
MICROONDAS
C/5 min hasta 30 min.
Condición ambiental
ACEITE ESENCIAL
Rendimiento
ACEITE ESENCIAL
Rendimiento
ACEITE ESENCIAL
Rendimiento
ACEITE ESENCIAL
Rendimiento
% humedad
Porosidad
de lecho Porosidad
de lecho
pág. 45
3.5. TRATAMIENTO SELECCIONADO
Los métodos utilizados en este estudio de comparación son: la
destilación por arrastre de vapor y la Hidrodestilación asistida por
radiación microondas a nivel laboratorio. Se extraerá el aceite esencial de
eucalipto para comparar el rendimiento entre ambos métodos.
3.6. TOMA DE MUESTRA
Las Hojas de eucalipto se obtuvieron de su habitad natural, de los
bosques en el distrito de Chiguata, distrito ubicado a las faldas del Pichu
Pichu. Se homogenizo y se guardó en bolsas plásticas para ser conducida
a las instalaciones del laboratorio de Operaciones Unitarias.
3.7. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO
Limpiar y seleccionar las hojas, separando las hojas malogradas y
los tallos.
Separar la materia prima que se utilizará tal como se recolecto y
separar la materia prima que será secado de forma natural al aire y
al sol por 24 horas.
Después de este tiempo proceder a determinar la humedad de
cada muestra en la estufa antes de proceder a la etapa siguiente.
Proceder a fraccionar las hojas de eucalipto con ayuda del cuchillo
sobre una tabla.
Cortan las hojas húmedas y secas por separado en una tabla con
ayuda de cuchillo de tal modo que puedan ingresar al balón de
fondo plano de 500 ml.
Pesar la materia prima de eucalipto (hojas húmedas y hojas secas)
que se utilizara en cada ensayo. El peso de las hojas de eucalipto a
destilar será de acuerdo a los requerimientos solicitados en la
matriz experimental.
Determinar la porosidad del lecho en cada sistema. (relación entre
el volumen libre / volumen total)
pág. 46
3.7.1. MÉTODO DE DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR
Agregar agua hasta un 75% al balón de 500 ml generador de vapor
y agregar las hojas al balón donde se extraerá el aceite esencial.
Instalar el equipo de destilación por arrastre de vapor, verificando
las instalaciones eléctricas y el sistema de agua de refrigeración
Hacer fluir agua en contracorriente con el vapor a través del
condensador que actúa como refrigerante.
Proceder con la destilación experimental y reportar el volumen
extraído de aceite esencial en los tiempos: 5, 10, 15, 20, 25, 30
min.
Recibir las dos fases de destilado (acuosa – aceite) en una bureta.
Desechar periódicamente la parte acuosa para la determinación de
aceite esencial extraído
Hallar el rendimiento del aceite por cada ensayo.
Se realiza la misma prueba para las hojas secas y las hojas
húmedas
Figura 12. Montaje equipo de destilación por arrastre de vapor
3.7.2. MÉTODO DE HIDRODESTILACIÓN ASISTIDA POR RADIACIÓN MICROONDAS
Agregar las hojas al balón de 500 ml y posteriormente agregar
agua hasta un 75% al mismo balón generador de vapor y de donde
se extraerá el aceite esencial.
pág. 47
Instalar el equipo de Hidrodestilación usando el microondas
acondicionado para este ensayo, verificando las instalaciones
eléctricas y el sistema de agua de refrigeración
Hacer fluir agua en contracorriente con el vapor a través del
condensador que actúa como refrigerante
Proceder con la destilación experimental y reportar el volumen
extraído de aceite esencial en los tiempos: 5, 10, 15, 20, 25, 30
min.
Recibir las dos fases de destilado (acuosa – aceite) en una bureta.
Desechar periódicamente la parte acuosa de para la determinación
de aceite esencial extraído
Hallar el rendimiento del aceite por cada ensayo.
Se realiza la misma prueba para las hojas secas y las hojas
húmedas
Figura 13. Montaje equipo de Hidrodestilación asistida por radiación
microondas
3.8. MATRIZ EXPERIMENTAL A USAR
Para demostrar esta investigación usaremos una matriz
experimental factorial compuesta de cuatro factores.
El esquema experimental para esta investigación es la siguiente:
Niveles = 2
Factores = 3
pág. 48
X1= Tiempo entre 5 y 30 min. Justificados en el punto 3.2.1
X2= Humedad de hojas entre H1 y H2. Justificados en el punto
3.2.1
X3= Porosidad de lecho entre Ɛ1 y Ɛ2. Justificados en el punto
3.2.1
Se usara el diseño de experimento factorial completo Lineal por
cada método de extracción, porque los factores no pasan de tres en cada
método.
𝑁 = 𝑝𝑘
P = Es el número de niveles que son 2
K = número de variables a investigar 3
N = 23 = 8
Los resultados Y serán el volumen de aceite esencial obtenido de
las hojas de eucalipto y serán descritos en la tabla 2.
Tabla 2 Matriz Experimental
N X1 X2 X3 t. (min) H % Ɛ. % Y (ml) t*Y %H*Y Ɛ*Y
1 1 1 1 30 H2 Ɛ2
2 -1 1 1 5 H2 Ɛ2
3 1 -1 1 30 H1 Ɛ2
4 -1 -1 1 5 H1 Ɛ2
5 1 1 -1 30 H2 Ɛ1
6 -1 1 -1 5 H2 Ɛ1
7 1 -1 -1 30 H1 Ɛ1
8 -1 -1 -1 5 H1 Ɛ1
Fuente: Elaboración propia.
pág. 49
3.9. ANÁLISIS COMPLEMENTARIOS FINALES
Se determinará la densidad del aceite se obtenido.
Se determinará el índice de refracción en el laboratorio de
Operaciones Unitarias utilizando un refractómetro
Se determiná los caracteres organolépticos del aceite extraído.
Se determinará el consumo energético por cada método.
pág. 50
4. CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. RESULTADOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE EN EL PROCESO DE DESTILACIÓN
A. CALOR TRANSFERIDO EN LA EXTRACCIÓN
Q = m ∗ Cp(T2 − T1)
Dónde:
m : masa de enfriamiento
Cp : capacidad calorífica del agua
T2 : temperatura de salida del agua de enfriamiento
T1 : temperatura de entrada del agua de enfriamiento
Dónde:
Cp : 4.184 KJ/Kg*K
MASA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO
m = ṁt ∗ ρw
Dónde:
m : masa de enfriamiento
ṁ : caudal de agua de enfriamiento
t : tiempo de duración del proceso
ρw : densidad del agua
Para
Pt = Px + Py
𝑃𝑥 + 𝑃𝑦 = Tensión de vapor de los líquidos inmiscibles entre si
pág. 51
𝑃𝑥 = Tensión de vapor total. El punto de fusión de la mezcla es
aquella temperatura en que la tensión de vapor total alcanza el
punto de ebullición.
CONSUMO DE ENERGÍA
E = P + t
E : energía consumida en KWH
P : potencia de trabajo
T : tiempo de consumo de energía
CALOR EN EXTRACCIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR
m = ṁt ∗ ρw
ṁ= 25ml/s
ρw = 1 gr/ml
t = 30 min = 1800 s
Cálculo masa de refrigeración en arrastre de vapor:
m = 25ml
s∗ 1800 s ∗ 1
gr
ml
m = 45000 gr = 45 Kg
Q = m ∗ Cp(T2 − T1)
Cp : 4.184 KJ/Kg*K
T2 : 38°C = 311.15 °K
T1 : 25°C = 298.15 °K
Cálculo calor transferido en la extracción en arrastre de vapor:
Q = 45kg ∗ 4.184KJ
Kg ∗ °K∗ (311.15 − 298.15)°K
Q = 2447.64 KJ
pág. 52
Cálculo energía de trabajo en arrastre de vapor:
E = P + t
t : 0.5 Hr
P : 1200 W
E = 1200 W + 0.5 Hr
E = 600 WHr = 0.6 KwHr
CALOR EN HIDRODESTILACIÓN ASISTIDA POR RADIACIÓN
MICROONDAS
m = ṁt ∗ ρw
ṁ : 25ml/s
ρw : 1 gr/ml
t : 30 min = 1800 s
Calculando masa de refrigeración en Hidrodestilación:
m = 25ml
s∗ 1800 s ∗ 1
gr
ml
m = 45000 gr = 45 Kg
Q = m ∗ Cp(T2 − T1)
Cp : 4.184 KJ/Kg*K
T2 : 40°C = 313.15 °K
T1 : 25°C = 298.15 °K
Calculando calor transferido en la extracción con
Hidrodestilación:
Q = 45kg ∗ 4.184KJ
Kg ∗ °K∗ (313.15 − 298.15)°K
pág. 53
Q = 2824.2 KJ
Calculando energía de trabajo en Hidrodestilación:
E = P + t
t : 0.5 Hr
P : 700 W
E = 700 W + 0.5 Hr
E = 350 WHr = 0.35 KwHr
Tabla 3. Calor transferido en la extracción
Método de extracción Energía transferida en la
condensación
KJ
Destilación por arrastre de
vapor 2447.64
Hidrodestilación por radiación
microondas 2824.20
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 4. Consumo energético de extracción
Método de extracción Energía utilizada / cada ensayo
(S/. 0.3687 x KWH)
KWH S/.
Destilación por arrastre de
vapor 0.60 0.22
Hidrodestilación por radiación
microondas 0.35 0.13
Fuente: Elaboración propia.
pág. 54
B. RESULTADOS DEL DESARROLLO EXPERIMENTAL EN LA
EXTRACCIÓN DE ACEITE ESENCIAL
Tabla 5. Factores y domino experimental
Factores Dominio experimental
Nivel (-) Nivel (+)
X1 : Tiempo de extracción (min) 5 30
X2 : Humedad de Hojas (%) 19.0 48.0
X3 : Porosidad del lecho Ɛ (%) 53.6 69.1
Fuente: Elaboración propia.
4.2. APLICACIÓN DE MÉTODOS ESTADÍSTICOS EN LA MATRIZ SELECCIONADA
A. DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR
Tabla 6. Resultados de la destilación por arrastre de vapor
N X1 X2 X3 t. (min) H % Ɛ. % Y (ml) t*Y %H*Y Ɛ*Y
1 1 1 1 30 48 69.1 0.13 0.13 0.13 0.13
2 -1 1 1 5 48 69.1 0.02 -0.02 0.02 0.02
3 1 -1 1 30 19 69.1 0.18 0.18 -0.18 0.18
4 -1 -1 1 5 19 69.1 0.02 -0.02 -0.02 0.02
5 1 1 -1 30 48 53.6 0.15 0.15 0.15 -0.15
6 -1 1 -1 5 48 53.6 0.02 -0.02 0.02 -0.02
7 1 -1 -1 30 19 53.6 0.28 0.28 -0.28 -0.28
8 -1 -1 -1 5 19 53.6 0.05 -0.05 -0.05 -0.05
∑ 0 0 0 140 268 490.80 0.85 0.63 -0.21 -0.15
Fuente: Elaboración propia.
Para poder determinar la ecuación dimensional para este modelo
matemático lo hacemos mediante la siguiente fórmula:
𝑌 = 𝑏𝑜 + ∑ 𝑏𝑗 + 𝑋𝑗𝑘𝐽 (1)
Desarrollando la ecuación (1) tenemos
𝑌 = 𝑏𝑜 + 𝑏1𝑋1 + 𝑏2𝑋2 + 𝑏3𝑋3 (2)
pág. 55
Para determinar el coeficiente de la ecuación (2) usamos las
formulas siguientes:
𝑌 = 1
𝑁∑ 𝑌𝑖
𝑁𝑖=1 (3)
𝑌 = 1
𝑁∑ 𝑋𝑗𝑖𝑌𝑖
𝑁𝑖=1 (4)
Resolviendo la ecuación (3) tenemos:
𝑏𝑜 = 1
8 (0.85) = 0.106
Resolviendo la ecuación (4) tenemos:
𝑏1 = 1
𝑁∑ 𝑋1𝑖𝑌
𝑁
𝑖=1
= 1
8 (0.63) = 0.078
𝑏2 = 1
𝑁∑ 𝑋2𝑖𝑌
𝑁
𝑖=1
= 1
8 (−0.21) = −0.026
𝑏3 = 1
𝑁∑ 𝑋3𝑖𝑌
𝑁
𝑖=1
= 1
8 (−0.15) = −0.018
Reemplazando los valores en los coeficientes de la ecuación (2)
tenemos la ecuación lineal a dimensional.
𝑌 = 0.106 + 0.078𝑋1 − 0.026𝑋2 − 0.018𝑋3
Es necesario tener una ecuación en función de las variables reales
es decir una ecuación dimensional:
𝑌 = 𝑎0 ∑ 𝑎𝑗𝑋𝑗𝑘𝑖=1 (5)
Desarrollando la ecuación tenemos:
𝑌 = 𝑎0 + 𝑎1𝑋1 + 𝑎2𝑋2 + 𝑎3𝑋3 (6)
pág. 56
Para determinar los coeficientes de esta ecuación se usan las
siguientes formulas
𝑎0 = 𝑏0 − ∑ 𝑏𝑗𝑘𝑗=1
𝑋𝑗0
𝛥𝑋𝑗 (7)
𝑎𝑗 = 𝑏𝑗 1
𝛥𝑋𝑗 (8)
Desarrollando la ecuación (7) tenemos:
𝑎0 = 𝑏0 − 𝑏1𝑋1
𝛥𝑋1− 𝑏2
𝑋2
𝛥𝑋2− 𝑏3
𝑋3
𝛥𝑋3 (9)
Calculando:
𝑋10 = 𝑋1𝑚𝑎𝑥 + 𝑋1𝑚𝑖𝑛
2=
30 + 5
2= 17.5
𝑋20 = 𝑋2𝑚𝑎𝑥 + 𝑋2𝑚𝑖𝑛
2=
48 + 19
2= 33.5
𝑋30 = 𝑋3𝑚𝑎𝑥 + 𝑋3𝑚𝑖𝑛
2=
69.1 + 53.6
2= 61.4
𝛥𝑋1 = 𝑋1𝑚𝑎𝑥 − 𝑋1𝑚𝑖𝑛
2=
30 − 5
2= 12.5
𝛥𝑋2 = 𝑋2𝑚𝑎𝑥 − 𝑋2𝑚𝑖𝑛
2=
48 − 19
2= 14.5
𝛥𝑋3 = 𝑋3𝑚𝑎𝑥 − 𝑋3𝑚𝑖𝑛
2=
69.1 − 53.6
2= 7.8
Con estos valores obtenidos y con la ecuación (9) calculamos así:
𝑎0 = 0.106 − 0.07817.5
12.5+ 0.026
33.5
14.5+ 0.018
61.4
7.8= 0.198
Con la ecuación (8) calculamos los siguientes coeficientes:
𝑎1 = 𝑏1
𝛥𝑋1=
0.078
12.5= 0.006
pág. 57
𝑎2 = 𝑏2
𝛥𝑋2=
−0.026
14.5= −0.0018
𝑎3 = 𝑏3
𝛥𝑋3=
−0.018
7.8= −0.0023
Teniendo todos los coeficientes podemos enunciar la ecuación
lineal dimensional que es la siguiente:
𝑌 = 0.198 + 0.006𝑋1 − 0.0018𝑋2 − 0.00123
En la tabla 7. Podemos determinar el coeficiente de correlación en
función de las ecuaciones siguientes:
𝑟 = √𝑆2 𝑌∗
𝑆2 𝑌 (10)
Donde
𝑆2 𝑌∗ = ∑(𝑌∗ − Ȳ)2 (11)
𝑆2 𝑌 = ∑(𝑌 − Ȳ)2 (12)
Para calcular Ȳ y r:
Ȳ =∑ 𝑌
𝑛 (13)
Ȳ =0.85
8= 0.106
𝑟 = √0.08
0.06= 1.154
Este coeficiente nos indica que la regresión obtenida es adecuada
por estar próxima a 1.El cálculo fue procesado considerando la matriz
experimental solo como opción para mostrar la similitud con los datos
obtenidos por un software estadístico. El que nos permitirá analizar más
pág. 58
detenidamente los resultados en el punto siguiente de discusión de
resultados.
Tabla 7. Resultados extendidos de la destilación por arrastre de vapor
N X1 X2 X3 t. (min) H % Ɛ. % Y (ml) t*Y %H*Y Ɛ*Y Y* S2 Y* S2 Y
1 1 1 1 30 48 69.1 0.13 0.13 0.13 0.13 0.21 0.01 0.00
2 -1 1 1 5 48 69.1 0.02 -0.02 0.02 0.02 0.06 0.00 0.01
3 1 -1 1 30 19 69.1 0.18 0.18 -0.18 0.18 0.26 0.02 0.01
4 -1 -1 1 5 19 69.1 0.02 -0.02 -0.02 0.02 0.11 0.00 0.01
5 1 1 -1 30 48 53.6 0.15 0.15 0.15 -0.15 0.23 0.01 0.00
6 -1 1 -1 5 48 53.6 0.02 -0.02 0.02 -0.02 0.08 0.00 0.01
7 1 -1 -1 30 19 53.6 0.28 0.28 -0.28 -0.28 0.28 0.03 0.03
8 -1 -1 -1 5 19 53.6 0.05 -0.05 -0.05 -0.05 0.13 0.00 0.00
∑ 0 0 0 140 268 490.80 0.85 0.63 -0.21 -0.15 1.34 0.08 0.06
Fuente: Elaboración propia
B. HIDRODESTILACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS
Tabla 8. Resultados de la Hidrodestilación por radiación microondas
N X1 X2 X3 t. (min) H % Ɛ. % Y (ml) t*Y %H*Y Ɛ*Y
1 1 1 1 30 48 69.1 0.23 0.23 0.23 0.23
2 -1 1 1 5 48 69.1 0.05 -0.05 0.05 0.05
3 1 -1 1 30 19 69.1 0.67 0.67 -0.67 0.67
4 -1 -1 1 5 19 69.1 0.02 -0.02 -0.02 0.02
5 1 1 -1 30 48 53.6 0.37 0.37 0.37 -0.37
6 -1 1 -1 5 48 53.6 0.07 -0.07 0.07 -0.07
7 1 -1 -1 30 19 53.6 1 1 -1 -1
8 -1 -1 -1 5 19 53.6 0.05 -0.05 -0.05 -0.05
∑ 0 0 0 140 268 490.80 2.46 2.08 -1.02 -0.52
Fuente: Elaboración propia.
Para poder determinar la ecuación dimensional para este modelo
matemático lo hacemos mediante la siguiente fórmula:
Resolviendo la ecuación (3) tenemos:
𝑏𝑜 = 1
8 (2.46) = 0.307
pág. 59
Resolviendo la ecuación (4) tenemos:
𝑏1 = 1
𝑁∑ 𝑋1𝑖𝑌
𝑁
𝑖=1
= 1
8 (2.08) = 0.26
𝑏2 = 1
𝑁∑ 𝑋2𝑖𝑌
𝑁
𝑖=1
= 1
8 (−1.02) = −0.1275
𝑏3 = 1
𝑁∑ 𝑋3𝑖𝑌
𝑁
𝑖=1
= 1
8 (−0.52) = −0.065
Reemplazando los valores en los coeficientes de la ecuación (2)
tenemos la ecuación lineal a dimensional.
𝑌 = 0.307 + 0.26𝑋1 − 0.1275𝑋2 − 0.065𝑋3
Es necesario tener una ecuación en función de las variables reales
es decir una ecuación dimensional:
Calculando:
𝑋10 = 𝑋1𝑚𝑎𝑥 + 𝑋1𝑚𝑖𝑛
2=
30 + 5
2= 17.5
𝑋20 = 𝑋2𝑚𝑎𝑥 + 𝑋2𝑚𝑖𝑛
2=
48 + 19
2= 33.5
𝑋30 = 𝑋3𝑚𝑎𝑥 + 𝑋3𝑚𝑖𝑛
2=
69.1 + 53.6
2= 61.4
𝛥𝑋1 = 𝑋1𝑚𝑎𝑥 − 𝑋1𝑚𝑖𝑛
2=
30 − 5
2= 12.5
𝛥𝑋2 = 𝑋2𝑚𝑎𝑥 − 𝑋2𝑚𝑖𝑛
2=
48 − 19
2= 14.5
𝛥𝑋3 = 𝑋3𝑚𝑎𝑥 − 𝑋3𝑚𝑖𝑛
2=
69.1 − 53.6
2= 7.8
Con estos valores obtenidos y con la ecuación (9) calculamos así:
pág. 60
𝑎0 = 0.307 − 0.2617.5
12.5+ 0.1275
33.5
14.5+ 0.065
61.4
7.8= 0.8091
Con la ecuación (8) calculamos los siguientes coeficientes:
𝑎1 = 𝑏1
𝛥𝑋1=
0.26
12.5= 0.0208
𝑎2 = 𝑏2
𝛥𝑋2=
−0.1275
14.5= −0.0088
𝑎3 = 𝑏3
𝛥𝑋3=
−0.065
7.8= −0.0083
Teniendo todos los coeficientes podemos enunciar la ecuación
lineal dimensional que es la siguiente:
𝑌 = 0.8091 + 0.0208𝑋1 − 0.0088𝑋2 − 0.0083𝑋3
En la tabla 9. Podemos determinar el coeficiente de correlación en
función de las ecuaciones siguientes:
Para calcular Ȳ y r:
Ȳ =∑ 𝑌
𝑛 (13)
Ȳ =2.46
8= 0.307
𝑟 = √0.74
0.89= 0.831
Este coeficiente nos indica que la regresión obtenida es adecuada
por estar próxima a 1.El cálculo fue procesado considerando la matriz
experimental solo como opción para mostrar la similitud con los datos
obtenidos por un software estadístico. El que nos permitirá analizar más
detenidamente los resultados en el punto siguiente de discusión de
resultados.
pág. 61
Tabla 9. Resultados extendidos de la Hidrodestilación por radiación
microondas
N X1 X2 X3 t. (min) H % Ɛ. % Y (ml) t*Y %H*Y Ɛ*Y Y* S2 Y* S2 Y
1 1 1 1 30 48 69.1 0.23 0.23 0.23 0.23 0.44 0.02 0.01
2 -1 1 1 5 48 69.1 0.05 -0.05 0.05 0.05 -0.08 0.15 0.07
3 1 -1 1 30 19 69.1 0.67 0.67 -0.67 0.67 0.69 0.15 0.13
4 -1 -1 1 5 19 69.1 0.02 -0.02 -0.02 0.02 0.17 0.02 0.08
5 1 1 -1 30 48 53.6 0.37 0.37 0.37 -0.37 0.57 0.07 0.00
6 -1 1 -1 5 48 53.6 0.07 -0.07 0.07 -0.07 0.05 0.07 0.06
7 1 -1 -1 30 19 53.6 1 1 -1 -1 0.82 0.26 0.48
8 -1 -1 -1 5 19 53.6 0.05 -0.05 -0.05 -0.05 0.30 0.00 0.07
∑ 0 0 0 140 268 490.80 2.46 2.08 -1.02 -0.52 2.95 0.74 0.89
Fuente: Elaboración propia
4.3. EVALUACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Los datos de la tabla 7 y 9 se trataron mediante software
estadístico Statistica 7.0 el que se encargara de confirmar los datos
obtenidos manualmente.
A. DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR
Tabla 10. Variables de la experimentación en destilación por arrastre de
vapor
t. (min) H % Ɛ. % Y (ml)
1 30 48 69.1 0.13
2 5 48 69.1 0.02
3 30 19 69.1 0.18
4 5 19 69.1 0.02
5 30 48 53.6 0.15
6 5 48 53.6 0.02
7 30 19 53.6 0.28
8 5 19 53.6 0.05
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
pág. 62
Tabla 11: cálculo de coeficiente de regresión estadística en destilación por
arrastre de vapor
REGRESIÓ
N
STD. ERR T P -95%
CNF. LMT
+95%
CNF. LMT
Intercepto 0.121167 0.226603 0.53471 0.646337 -0.85383 1.096159
Tiempo (min) 0.626824 0.247474 2.53289 0.126877 -0.43797 1.691618
Humedad (%) -0.622301 0.239614 -2.59710 0.121765 -1.65328 0.408675
Porosidad de
lecho (%) 0.160146 0.063863 2.50764 0.128969 -0.11464 0.434927
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
Esta tabla 11 nos brinda los coeficientes de correlación lineal sin
considerar ningún tipo de correlaciones con los cuales nosotros podemos
indicar que el modelo matemático que gobierna este fenómeno es el
siguiente:
𝑅 = 0.121167 + 0.626824(𝑡) − 0.622301(%𝐻𝑢𝑚) − 0.160146(Ɛ)
Dónde:
R : volumen de aceite extraído
(t) : tiempo de destilación
% Hum :porcentaje de humedad de las hojas
Ɛ :porosidad del lecho
El modelo matemático calculado en Estadística 7.0 es muy similar
al calculado en forma manual. Siendo el coeficiente de correlación r =
0.882446
pág. 63
B. HIDRODESTILACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS
Tabla 12. Variables de la experimentación Hidrodestilación por radiación
microondas
t. (min) H % Ɛ. % Y (ml)
1 30 48 69.1 0.23
2 5 48 69.1 0.05
3 30 19 69.1 0.67
4 5 19 69.1 0.02
5 30 48 53.6 0.37
6 5 48 53.6 0.07
7 30 19 53.6 1
8 5 19 53.6 0.05
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
Tabla 13: cálculo de coeficiente de regresión estadística en
Hidrodestilación por radiación microondas
REGRESIÓ
N
STD. ERR T P -95%
CNF. LMT
+95%
CNF. LMT
Intercepto 0.771069 0.665994 1.15777 0.311380 -1.07803 2.620165
Tiempo (min) 0.020800 0.006130 3.39301 0.027454 0.00378 0.037820
Humedad (%) -0.008793 0.005285 -1.66388 0.171469 -0.02347 0.005880
Porosidad de
lecho (%) -0.008667 0.010217 -0.84825 0.444076 -0.03703 0.019701
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
Esta tabla 13 nos brinda los coeficientes de correlación lineal sin
considerar ningún tipo de correlaciones con los cuales nosotros podemos
indicar que el modelo matemático que gobierna este fenómeno es el
siguiente:
𝑅 = 0.771069 + 0.020800(𝑡) − 0.008793(%𝐻𝑢𝑚) − 0.008667(Ɛ)
El modelo matemático calculado en Estadística 7.0 es muy similar
al calculado en forma manual. Siendo el coeficiente de correlación r =
0.888527
pág. 64
4.3.1. CORRELACIONES PARCIALES
Con el programa Statistica 7.0 también podemos ver las
correlaciones parciales de cada variable independiente frente a la
dependiente.
A. CORRELACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR
Figura 14: Correlación tiempo VS Volumen (Destilación por arrastre de
vapor)
Scatterplot: tiempo (min) vs. v o l u m e n a c e i t e ( m l )
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = -.0040 + .00630 * tiempo (min)
Correlation: r = .88330
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
tiempo (min)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.28
0.30
95% confidence
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
La figura 14. Muestra claramente como al incremento del tiempo
también aumenta el volumen de aceite esencial extraído, asimismo
podemos deducir que las pruebas realizadas están dentro del rango de
confiabilidad del 95%, exceptuando un dato. La regresión lineal ajustada
por Statistica 7.0 sería la siguiente:
𝑅 = −0.0040 + 0.00630𝑡
pág. 65
La figura 14. También nos muestra que el tiempo más adecuado
entre los límites propuestos en la matriz de experimentación seria 30.
Pero hay otras variables que intervienen en el proceso.
Figura 15: Correlación Humedad VS Volumen (Destilación por arrastre de
vapor)
Scatterplot: humedad (%) vs. v o l u m e n a c e i t e ( m l )
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = .16690 - .0018 * humedad (%)
Correlation: r = -.2944
15 20 25 30 35 40 45 50
humedad (%)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.28
0.30
95% confidence
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
La figura 15. Nos muestra que al tener una humedad baja se
consigue una mayor extracción de aceite esencial, asimismo podemos
deducir que un dato analizado esta fuera de la confiabilidad del 95%, se
considera que algunas prueba presentan una mejor recuperación al tener
menor humedad las hojas. La regresión lineal ajustada por Statistica 7.0
sería la siguiente:
𝑅 = 0.1669𝑜 − 0.018(%𝐻)
La figura 15. También nos muestra que la humedad más adecuada
entre los límites propuestos en la matriz de experimentación seria 19 %.
Pero hay que analizarlas junto con las demás variables que intervienen en
el proceso debido a la gran desviación suscitada.
pág. 66
Figura 16: Correlación Porosidad lecho VS Volumen (Destilación por
arrastre de vapor)
Scatterplot: porosidad lecho (%) vs. v o l u m e n a c e i t e ( m l )
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = .26000 - .0025 * porosidad lecho (%)
Correlation: r = -.2103
52 54 56 58 60 62 64 66 68 70
porosidad lecho (%)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.28
0.30
95% confidence
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
La figura 16. Relaciona la variable porosidad de lecho con el
volumen de aceite extraído, donde se puede observar que a menor
porosidad de lecho el rendimiento de aceite es mayor pero no es muy
significativo, asimismo podemos deducir que un dato analizado está fuera
de la confiabilidad del 95 %, se considera que algunas pruebas, presentan
un mejor rendimiento al tener menor porosidad de lecho. La regresión
lineal ajustada por Statistica 7.0 sería la siguiente:
𝑅 = 0.2600 − 0.0025(Ɛ)
La figura 16. Refleja una porosidad no es influyente en esta
experimentación. Pero hay que analizarlas junto con las demás variables
que intervienen en el proceso.
pág. 67
B. CORRELACIÓN POR RADIACIÓN MICROONDAS
Figura 17: Correlación tiempo VS Volumen (Hidrodestilación por radiación
microondas)
Scatterplot: tiempo (min) vs. v o l u m e n a c e i t e ( m l )
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = -.0565 + .02080 * tiempo (min)
Correlation: r = .77840
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
tiempo (min)
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
95% confidence
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
La figura 17. Muestra claramente como al incremento del tiempo
también aumenta el volumen de aceite esencial extraído, asimismo
podemos deducir que las pruebas realizadas están dentro del rango de
confiabilidad del 95%, exceptuando un dato. La regresión lineal ajustada
por Statistica 7.0 sería la siguiente:
𝑅 = −0.0565 + 0.02080𝑡
La figura 17. También nos muestra que el tiempo más adecuado
entre los límites propuestos en la matriz de experimentación seria 30.
Pero hay otras variables que intervienen en el proceso.
pág. 68
Figura 18: Correlación Humedad VS Volumen (Hidrodestilación por
radiación microondas)
Scatterplot: humedad (%) vs. v o l u m e n a c e i t e ( m l )
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = .60207 - .0088 * humedad (%)
Correlation: r = -.3817
15 20 25 30 35 40 45 50
humedad (%)
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
95% confidence
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
La figura 18. Nos muestra que al tener una humedad baja se
consigue una mayor extracción de aceite esencial, asimismo podemos
deducir que un dato analizado esta fuera de la confiabilidad del 95%, se
considera que algunas prueba presentan una mejor recuperación al tener
menor humedad las hojas. La regresión lineal ajustada por Statistica 7.0
sería la siguiente:
𝑅 = 0.60207 − 0.0088(%𝐻)
La figura 18. También nos muestra que la humedad más adecuada
en la experimentación, seria 19 %. Pero hay que analizarlas junto con las
demás variables que intervienen en el proceso.
pág. 69
Figura 19: Correlación Porosidad lecho VS Volumen (Hidrodestilación por
radiación microondas)
Scatterplot: porosidad lecho (%) vs. v o l u m e n a c e i t e ( m l )
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = .84050 - .0087 * porosidad lecho (%)
Correlation: r = -.1946
52 54 56 58 60 62 64 66 68 70
porosidad lecho (%)
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
95% confidence
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
La figura 19. Relaciona la variable porosidad de lecho con el
volumen de aceite extraído, donde se puede observar que a menor
porosidad de lecho el rendimiento de aceite es mayor pero no es muy
significativo, asimismo podemos deducir que un dato analizado está fuera
de la confiabilidad del 95 %, se considera que algunas pruebas, presentan
un mejor rendimiento al tener menor porosidad de lecho. La regresión
lineal ajustada por Statistica 7.0 sería la siguiente:
𝑅 = 0.84050 − 0.0087(Ɛ)
La figura 19. Evidencia que la porosidad de lecho o es influyente en
la experimentación. Pero hay que analizarlas junto con las demás
variables que intervienen en el proceso.
pág. 70
4.4. DETERMINACIÓN DE LA ECUACIÓN DE MODELAMIENTO CON INTERACCIONES
Procediendo a aplicar la resolución de diseño con iteraciones se
obtuvo la siguiente información:
A. MODELAMIENTO POR ARRASTRE DE VAPOR
Tabla 14: Calculo de coeficientes de regresión con Interacciones
Destilación por Arrastre de Vapor
REGRESIÓN STD. ERR T P -95%
CNF. LMT
+95%
CNF. LMT
Intercepto
0.109394 0.157788 0.69329 0.526278 -0.328697 0.547485
Tiempo (min) 0.026598 0.007753 3.43053 0.026523 0.005071 0.048124
Humedad (%) -0.002869 0.004323 -0.66364 0.543217 -0.014870 0.009133
Porosidad de lecho (%)
-0.001793 0.002547 -0.70385 0.520342 -0.008865 0.005279
Tiempo (min) * Humedad
(%) -0.000386 0.000212 -1.81897 0.143049 -0.000976 0.000203
Tiempo (min) * Porosidad
lecho (%) -0.000274 0.000125 -2.18569 0.094144 -0.000621 0.000074
Humedad (%) * Porosidad
lecho (%) 0.000047 0.000070 0.68000 0.533822 -0.000146 0.000241
Tiempo (min) * Humedad
(%) * Porosidad lecho (%) 0.000005 0.000003 1.34258 0.250537 -0.000005 0.000014
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
No brinda los coeficientes de correlación lineal, podemos indicar
que el modelo matemático que gobierna este fenómeno es el siguiente:
𝑅 = 0.109394 + 0.026598(𝑡) − 0.002869(%𝐻𝑢𝑚) − 0.001793(Ɛ)
− 0.000386(𝑡) ∗ (%𝐻𝑢𝑚) − 0.000274(𝑡) ∗ (Ɛ)
+ 0.000047(%𝐻𝑢𝑚) ∗ (Ɛ) + 0.000005(𝑡) ∗ (% 𝐻𝑢𝑚) ∗ (Ɛ)
Dónde:
R : relación % volumen de aceite extraído/peso de las hojas
pág. 71
(t) : tiempo de destilación
% Hum :porcentaje de humedad de las hojas
Ɛ :porosidad del lecho
M :método de destilación utilizado
Este modelo matemático varia respecto al calculado sin iteraciones
pero se ajusta mucho mejor en función de los puntos centrales y las
iteraciones que se dan entre las variables independientes y dependientes,
siendo el coeficiente de correlación “r = 0.994935” muy próximo a uno, lo
cual puede validar que nuestro modelo matemático es un modelo lineal.
B. MODELAMIENTO POR RADIACIÓN MICROONDAS
Tabla 15: Cálculo de coeficientes de regresión con Interacciones
(Hidrodestilación por Radiación Microondas)
REGRESIÓN STD. ERR T P -95%
CNF. LMT
+95%
CNF. LMT
Intercepto
-0.274992 0.435292 -0.63174 0.561860 -1.48356 0.933572
Tiempo (min) 0.115666 0.021389 5.40773 0.005663 0.05628 0.175052
Humedad (%)
0.004372 0.011925 0.36665 0.732453 -0.02874 0.037480
Porosidad de lecho (%)
0.001481 0.007027 0.21070 0.843420 -0.01803 0.020990
Tiempo (min) * Humedad
(%) -0.001804 0.000586 -3.07878 0.036975 -0.00343 -0.000177
Tiempo (min) * Porosidad
lecho (%) -0.001120 0.000345 -3.24447 0.031540 -0.00208 -0.000162
Humedad (%) * Porosidad
lecho (%) -0.000005 0.000192 -0.02753 0.979353 -0.00054 0.000529
Tiempo (min) * Humedad
(%) * Porosidad lecho (%) 0.000017 0.000009 1.76964 0.151504 -0.00001 0.000043
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
No brinda los coeficientes de correlación lineal, podemos indicar
que el modelo matemático que gobierna este fenómeno es el siguiente:
pág. 72
𝑅 = −0.274792 + 0.15666(𝑡) + 0.004372(%𝐻𝑢𝑚) + 0.001481(Ɛ)
− 0.0018045(𝑡) ∗ (%𝐻𝑢𝑚) − 0.001120(𝑡) ∗ (Ɛ)
+ 0.000005(%𝐻𝑢𝑚) ∗ (Ɛ) + 0.000017(𝑡) ∗ (% 𝐻𝑢𝑚) ∗ (Ɛ)
Dónde:
R : relación % volumen de aceite extraído/peso de las hojas
(t) : tiempo de destilación
% Hum :porcentaje de humedad de las hojas
Ɛ :porosidad del lecho
M :método de destilación utilizado
Este modelo matemático varia respecto al calculado sin iteraciones
pero se ajusta mucho mejor en función de los puntos centrales y las
iteraciones que se dan entre las variables independientes y dependientes,
siendo el coeficiente de correlación “r = 0.997428” muy próximo a uno, lo
cual puede validar que nuestro modelo matemático es un modelo lineal.
4.5. EVALUACIÓN DE RESULTADOS DE ACUERDO AL ANÁLISIS DE VARIANZA
El método seleccionado es el método factorial lineal y los
coeficientes del modelo matemático están dados en la segunda columna
de la tabla 13 y 15. Pero sabemos siempre no todas las variables son
significativas.
Para poder determinar la significancia de una variable se hace en
función del coeficiente F, donde Fo >=F (α, n1, n2). El coeficiente F
teórico lo obtenemos por tablas.
𝐹(0.05,1,4) = 7.71
pág. 73
A. VARIANZA POR ARRASTRE DE VAPOR
Tabla 16: cálculos ANOVA (Destilación por arrastre de vapor)
D.F. SS MS F P
Intercepto 1 0.000084 0.000084 0.48066 0.526278
Tiempo (min) 1 0.002046 0.002046 11.76852 0.026523
Humedad (%) 1 0.000077 0.000077 0.44042 0.543217
Porosidad de lecho (%) 1 0.000086 0.000086 0.49540 0.520342
Tiempo (min) * Humedad (%) 1 0.000575 0.000575 3.30864 0.143049
Tiempo (min) * Porosidad lecho (%) 1 0.000830 0.000830 4.77726 0.094144
Humedad (%) * Porosidad lecho (%) 1 0.000080 0.000080 0.46240 0.533822
Tiempo (min) * Humedad (%) * Porosidad lecho (%) 1 0.000313 0.000313 1.80253 0.250537
Error 4 0.000695 0.000174
Total SS 11 0.068825
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
B. VARIANZA POR RADIACIÓN MICROONDAS
Tabla 17: cálculos ANOVA (Hidrodestilación por radiación microondas)
D.F. SS MS F P
Intercepto 1 0.000528 0.000528 0.39910 0.561860
Tiempo (min) 1 0.038690 0.038690 29.24356 0.005663
Humedad (%) 1 0.000178 0.000178 0.13443 0.732453
Porosidad de lecho (%) 1 0.000059 0.000059 0.04439 0.843420
Tiempo (min) * Humedad (%) 1 0.012541 0.012541 9.47890 0.036975
Tiempo (min) * Porosidad lecho (%) 1 0.013927 0.013927 10.52659 0.031540
Humedad (%) * Porosidad lecho (%) 1 0.000001 0.000001 0.00076 0.979353
Tiempo (min) * Humedad (%) * Porosidad lecho (%) 1 0.004143 0.004143 3.13162 0.151504
Error 4 0.005292 0.001323
Total SS 11 1.030200
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
pág. 74
De acuerdo a la tabla 16 Y 17 podemos afirmar que las variables
sombreadas no tienen significancia ya son menores a F = 7.71. Por lo
tanto el diseño experimental que gobierna el diseño experimental es:
Para la destilación por arrastre de vapor.
𝑅 = 0.000084 − 0.002046(𝑡)
Para la Hidrodestilación por radiación microondas.
𝑅 = 0.00528 − 0.038690(𝑡) + 0.012541(𝑡)(%𝐻𝑢𝑚) + 0.013927(𝑡)(Ɛ)
4.6. INTERACCIONES DE LAS VARIABLES
A. INTERACCIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR
Figura 20: Interacción Tiempo – Humedad – Volumen (destilación por
arrastre de vapor)
3D Surface Plot (VARIABLES DESTILACION POR ARRATRE DE VAPOR 4v*12c)
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = 0.0566+0.0063*x-0.0018*y
0.2
0.15
0.1
0.05
0
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
En la Figura 20. Se aprecia como al transcurrir el tiempo se genera
mayor extracción de aceite esencial, mientras que el incremento de
pág. 75
humedad desmejora la extracción. Esto demuestra que para extraer
mayor aceite esencial es mejor que la muestra tenga de preferencia un 19
%.de humedad.
Se hace mención que la relación Tiempo – Humedad – volumen,
tiene una relación lineal, mientras que en el conjunto de dos variables
tiene una clara tendencia lineal.
Figura 21: Interacción Tiempo – Porosidad lecho – Volumen (destilación
por arrastre de vapor)
3D Surface Plot (VARIABLES DESTILACION POR ARRATRE DE VAPOR 4v*12c)
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = 0.1498+0.0063*x-0.0025*y
0.2
0.15
0.1
0.05
0
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
En la figura 21. Nos muestra con claridad como al transcurrir el
tiempo se incrementa la extracción del aceite esencial, mientras que la
variación de la porosidad de lecho no es significativa. Esto demuestra que
la porosidad de lecho no es influyente en este proceso.
Se hace mención que la relación Tiempo – Porosidad Lecho –
Volumen, tiene una relación lineal, mientras que en el conjunto de dos
variables tiene una clara tendencia lineal.
pág. 76
Figura 22: Interacción Humedad – Porosidad de lecho – Volumen
(destilación por arrastre de vapor)
3D Surface Plot (VARIABLES DESTILACION POR ARRATRE DE VAPOR 4v*12c)
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = 0.3206-0.0018*x-0.0025*y
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
En la figura 22. Evidencia que la extracción de aceite esencial es
mayor cuando hay menos humedad, mientras que el incremento de la
porosidad de lecho favorece el rendimiento pero no es muy significativo.
Esto demuestra que la porosidad del lecho no es muy influyente en este
proceso.
Se hace mención que la relación Humedad – Porosidad Lecho –
Volumen, tiene una relación lineal, mientras que en el conjunto de dos
variables tiene una clara tendencia lineal
pág. 77
Figura 23: Interacción Humedad – Porosidad de lecho – Tiempo (destilación
por arrastre de vapor)
3D Surface Plot (VARIABLES DESTILACION POR ARRATRE DE VAPOR 4v*12c)
tiempo (min) = 17.5-3.1919E-16*x-1.1054E-15*y
17.5
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
En la figura 23. Nos muestra con claridad como el tiempo no
interactúa con la porosidad de lecho y tampoco con la humedad.
B. INTERACCIÓN POR RADIACION MICROONDAS
Figura 24: Interacción Tiempo – Humedad – Volumen (Hidrodestilación por
radiación microondas)
3D Surface Plot (variables hidrodestilación radiacion microondas 4v*8c)
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = 0.2381+0.0208*x-0.0088*y
0.6
0.4
0.2
0
pág. 78
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
En la Figura 24. Se aprecia como al transcurrir el tiempo se genera
mayor extracción de aceite esencial, mientras que el incremento de
humedad influye en desmejorar el rendimiento de extracción. Esto
demuestra que para extraer mayor aceite esencial es mejor que la
muestra tenga de preferencia un 19 %.de humedad.
Se hace mención que la relación Tiempo – Humedad – volumen,
tiene una relación lineal, mientras que en el conjunto de dos variables
tiene una clara tendencia lineal.
Figura 25: Interacción Tiempo – Porosidad lecho – Volumen
(Hidrodestilación por radiación microondas)
3D Surface Plot (variables hidrodestilación radiacion microondas 4v*8c)
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = 0.4765+0.0208*x-0.0087*y
0.6914
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
En la figura 25. Nos muestra como al trascurrir el tiempo, se
incrementa el volumen de aceite extraído, mientras que la variación de la
porosidad de lecho no es significativa. Esto demuestra que la porosidad
de lecho no es influyente en este proceso.
pág. 79
Se hace mención que la relación Tiempo – Porosidad Lecho –
Volumen, tiene una relación lineal, mientras que en el conjunto de dos
variables tiene una clara tendencia lineal.
Figura 26: Interacción Humedad – Porosidad de lecho – Volumen
(Hidrodestilación por radiación microondas)
3D Surface Plot (variables hidrodestilación radiacion microondas 4v*8c)
v o l u m e n a c e i t e ( m l ) = 1.1351-0.0088*x-0.0087*y
0.5525
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
En la figura 26. Evidencia como el volumen de aceite extraído es
mayor cuando la humedad es menor, mientras que el incremento de la
porosidad de lecho favorece el rendimiento pero no es muy significativo.
Esto demuestra que la porosidad del lecho no es muy influyente en este
proceso.
Se hace mención que la relación Humedad – Porosidad Lecho –
Volumen, tiene una relación lineal, mientras que en el conjunto de dos
variables tiene una clara tendencia lineal.
pág. 80
Figura 27: Interacción Humedad – Porosidad de lecho – Tiempo
(Hidrodestilación por radiación microondas)
3D Surface Plot (variables hidrodestilación radiacion microondas 4v*8c)
tiempo (min) = 17.5-3.1919E-16*x-1.1054E-15*y
17.5
Fuente: Elaboración propia en Statistica 7.0
En la figura 27. Nos muestra con claridad como el tiempo no
interactúa con de la porosidad de lecho y tampoco con la humedad.
Se hace mención que en el conjunto de dos variables tiene una
clara tendencia lineal.
4.7. ACEPTACIÓN O RECHAZO DE LA INVESTIGACIÓN
Para poder aceptar o rechazar la investigación debemos analizar si
se alcanzó los resultados planteados en la hipótesis, esto lo podemos
corroborar con los resultados alcanzados en la experimentación donde se
refleja que el método de Hidrodestilación asistida por radiación
microondas obtiene mayor rendimiento de aceite esencial (ml/100 g.
hojas) en las mismas condiciones de; tiempo, humedad y porosidad de
lecho, en comparación con el método de destilación por arrastre de vapor,
como se muestra en la tabla 18.
pág. 81
Tabla 18. Rendimiento de extracción de aceite esencial
Método Tiempo (min)
Humedad de Hojas (%)
Porosidad de lecho %
Rendimiento (ml/100 g. hojas)
Hid
rod
es
tila
ció
n
as
isti
da p
or
rad
iac
ión
Mic
roo
nd
as 30 19 53.6 1.994
30 19 69.1 1.336
30 48 53.6 1.150
30 48 69.1 0.715
5 48 53.6 0.218
5 48 69.1 0.155
5 19 53.6 0.100
5 19 69.1 0.040
Ex
trac
ció
n p
or
arr
as
tre
de
va
po
r
30 19 53.6 0.558
30 19 69.1 0.359
30 48 53.6 0.466
30 48 69.1 0.404
5 19 53.6 0.100
5 19 69.1 0.040
5 48 53.6 0.062
5 48 69.1 0.062
Como soporte a estos resultados se formuló modelos matemáticos
lineales para representar el aceite obtenido. Con el método de
Hidrodestilación asistida por radiación microondas se estructuró el diseño
factorial. 𝑅 = 0.771069 + 0.020800(𝑡) − 0.008793(%𝐻𝑢𝑚) − 0.008667(Ɛ)
Siendo el coeficiente de correlación r = 0.888527. Mientras que con el
método de destilación por arrastre de vapor se estructuró el diseño
factorial 𝑅 = 0.121167 + 0.626824(𝑡) − 0.622301(%𝐻𝑢𝑚) − 0.160146(Ɛ).
Siendo el coeficiente de correlación r = 0.882446, resultando menor en
comparación del método anterior.
pág. 82
4.8. CARACTERIZACIÓN DEL ACEITE EXTRAÍDO
Tabla 19. Característica experimental
CARACTERÍSTICAS ACEITE ESENCIAL OBTENIDO POR:
Arrastre de Vapor Hidrodestilación
Microondas
Densidad 0.92 (g/ml) 0.94 (g/ml)
Índice de refracción 1.450 1.470
Aspecto Homogéneo, limpio Homogéneo, limpio
Color Amarillo claro a
incoloro
Amarillo claro a
incoloro
Olor Característico Característico
Sabor Característico Característico
Fuente: Elaboración propia.
pág. 83
5. EVALUACIÓN ECONÓMICA
Con el fin de evaluar la rentabilidad económica de la tesis los
gastos fueron mayoritarios en el montaje del equipo de Hidrodestilación
asistida por radiación microondas. Se tomaron las siguientes
consideraciones:
El costo de energía energético con la tarifa local de la empresa
SEAL tiene un valor de 0.3687 soles por KWH.
El costo de agua con la tarifa de la empresa SEDAPAR tiene un
valor de 2.05 soles por m3.
Para el costo de la materia prima solo se considera el gasto del
viaje a Chiguata para adquirir el eucalipto
Varios materiales fueron prestados del laboratorio de operaciones
Unitarias
A continuación se detalla los gastos generalizados que se dieron
en el presente trabajo:
Tabla 20. Cuadro de costos
DESCRIPCIÓN COSTO
S/.
Adquisición materia prima 3.00
Microondas 200.00
Balón fondo plano 40.00
Accesorios 50.00
Agua 5.10
Energía eléctrica 12.00
Otros gastos 40.00
TOTAL 350.10
pág. 84
CONCLUSIONES
1. Comparando los rendimientos de aceite esencial de eucalipto
extraído en las mismas condiciones de tiempo, %humedad y %
porosidad de lecho, el mejor resultado obtenido fue con el
método de Hidrodestilación asistida por radiación microondas,
alcanzando un valor máximo de 1.994 ml/100g. hoja. Mientas
que con el método de destilación por arrastre de vapor el valor
máximo alcanzado fue de 0.558 ml/100g hoja.
2. El aceite extraído fue mayor en el nivel de tiempo más alto
(30min) en el método de Hidrodestilación por arrastre de vapor
consiguiendo 1.992 ml de aceite por cada 100 g. de hojas
mientas que con el método de destilación por arrastre de vapor
se consiguió 0.558 ml de aceite por cada 100 g. de hojas.
3. El aceite extraído fue mayor utilizando las hojas secas (19 % H)
en ambos métodos, consiguiendo con el método de
Hidrodestilación por radiación microondas 1.992 ml de aceite
por cada 100 g. de hojas y con el método de destilación por
arrastre de vapor consiguió 0.55 ml de aceite por cada 100 gr
de hojas. Mientras que con las hojas húmedas (48 % H)
consiguió con el método de Hidrodestilación por radiación
microondas 1.150 ml de aceite por cada 100 g. de hojas y con
el método de destilación por arrastre de vapor se consiguió
0.466 ml de aceite por cada 100 g. de hojas.
4. El aceite extraído fue mayor utilizando la porosidad de lecho de
55.6 % en ambos métodos, consiguiendo con el método de
Hidrodestilación por radiación microondas 1.992 ml de aceite
por cada 100 g. de hojas y con el método de destilación por
arrastre de vapor consiguió 0.55 ml de aceite por cada 100 gr
de hojas. Mientras que con la porosidad de lecho de 69.1 % se
consiguió con el método de Hidrodestilación por radiación
microondas 1.336 ml de aceite por cada 100 g. de hojas y con
pág. 85
el método de destilación por arrastre de vapor se consiguió
0.359 ml de aceite por cada 100 g. de hojas.
5. Las propiedades físicas y organolépticas determinadas fueron
similares a las teóricas. Para el aceite obtenido por arrastre de
vapor es: densidad (0.92 g/ml), índice de refracción (1,450),
color (amarillo claro a incoloro), olor y sabor (característico),
mientras que para el aceite obtenido por Hidrodestilación
microondas es: densidad (0.94 g/ml), índice de refracción
(1,470), color (amarillo claro a incoloro), olor y sabor
(característico).
6. Se puede comprobar que el consumo energético resulta más
beneficioso con el método de Hidrodestilación asistida por
radiación microondas al utilizar 0.35 KWH en la
experimentación, mientras que con el método de destilación por
arrastre de vapor el consumo fue mayor utilizando 0.60 KWH.
7. Se consiguió establecer un modelo matemático para el aceite
extraído que relaciona las variables humedad, tiempo de
extracción y porosidad de lecho, para el método de
Hidrodestilación por radiación microondas es 𝑅 = 0.771069 +
0.020800(𝑡) − 0.008793(%𝐻𝑢𝑚) − 0.008667(Ɛ) mientras que
para el método de Destilación por arrastre de vapor es 𝑅 =
0.121167 + 0.626824(𝑡) − 0.622301(%𝐻𝑢𝑚) − 0.160146(Ɛ).
También se estableció un modelo matemático con interacciones
de variables para cada método, para el método de
Hidrodestilación asistida por radiación microondas es 𝑅 =
0.00528 − 0.038690(𝑡) + 0.012541(𝑡)(%𝐻𝑢𝑚) + 0.013927(𝑡)(Ɛ)
mientras que para el método de destilación por arrastre de
vapor es 𝑅 = 0.000084 − 0.002046(𝑡) , esta selección de
variables se desarrolló de acuerdo al análisis estadístico,
donde: (F (interacciones))> (F (0.05, 1,4)=7.71).
pág. 86
RECOMENDACIONES
1. Es recomendable realizar una evaluación de la calidad de aceite
esencial de eucalipto obtenido en los métodos de
hidrodestilación asistida por radiación microondas y destilación
por arrastre de vapor, mediante un equipo de cromatografía de
gases.
2. Para posteriores investigaciones se deja abierta la posibilidad
de experimentar con más variables que intervienen en el
proceso como el caudal de vapor y otros que no fueron
incluidos en este estudio, a fin de poder optimizar el proceso de
extracción de aceites esenciales.
3. Se recomienda realizar pruebas con diferentes plantas para
seguir evaluando la optimización del método de Hidrodestilación
asistida por radiación microondas, así mismo ver la posibilidad
de usar otro solvente además del agua para determinar su
eficiencia.
pág. 87
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30. http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es/analisis-
qumicos/cromatografa-de-gases
31. http://laboratoriotecnicasinstrumentales.es/analisis-
qumicos/cromatografa-de-gases
pág. 90
APÉNDICES
APÉNDICE A: GLOSARIO
Antiséptico. Que impide el desarrollo de los microorganismos
patógenos causante de las infecciones y los mata.
Conducción de calor. Es un proceso de transmisión de
calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio
de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo a mayor temperatura a
otro a menor temperatura que está en contacto con el primero.
Calor sensible. Es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace
que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo
tanto su estado. En general, se ha observado experimentalmente que la
cantidad de calor necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es
directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de
temperaturas.
Calor Latente. Es la energía requerida por una cantidad de
sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de
líquido a gaseoso (calor de vaporización). Se debe tener en cuenta que
esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no
para un aumento de la temperatura.
Desviación Polarimétrica. Debe ser dada en grados de arco, con
fracción centesimal, para el tubo de 20 cm, a la temperatura de 20° C, con
relación a la luz amarilla (D). Para los sólidos se debe indicar la
naturaleza del disolvente y la concentración de la solución.
Difusión simple. Proceso en el cual se produce un flujo neto de
moléculas a través de una membrana permeable sin que exista un aporte
externo de energía.
pág. 91
Hipótesis. Proposición cuya verdad o validez no se cuestiona en
un primer momento, pero permite iniciar una cadena de razonamientos
que luego puede ser adecuadamente verificada.
HPLC. La cromatografía líquida de alta eficacia o high performance
liquid chromatography (HPLC) es un tipo de cromatografía en columna
utilizada frecuentemente en bioquímica yquímica analítica. También se la
denomina a veces cromatografía líquida de alta presión o cromatografía
líquida de alta resolución (high pressure liquid chromatography) (HPLC),
aunque esta terminología se considera antigua y está en desuso.
Índice de refracción. Relación entre la velocidad de la luz en el
vacío y la velocidad de la luz en la sustancia o el medio transparente.
Número mayor que la unidad y sin unidades, es una constante
característica de cada medio y representa el número de veces que es
mayor la velocidad de la luz en el vacío que en ese medio.
Isopreno. Compuesto orgánico con formula CH2=C(CH3)-CH=CH2. A
temperatura ambiente es un líquido incoloro muy volátil, debido a su bajo
punto de ebullición y altamente inflamable.
Polarización. Es el proceso por el cual en un conjunto
originariamente indiferenciado se establecen características o rasgos
distintivos que determinan la aparición en él de dos o más zonas
mutuamente cargadas.
pág. 92
APÉNDICE B: CÁLCULOS EXPERIMENTALES REALIZADOS
Determinación de humedad
MUESTRA % HUMEDAD
Hojas secas 48
Hojas húmedas 19
Determinación de Porosidad de lecho Ɛ método destilación
por arrastre de vapor
MUESTRA DENSIDAD DE
HOJAS (g/ml)
PESO DE
HOJAS (g)
ALTURA DE
LECHO (cm)
POROSIDAD DE
LECHO Ɛ
Hojas secas 0.34 62 7.00 53.6
Hojas secas 0.34 41 7.00 69.1
Hojas húmedas 0.50 73 5.75 53.6
Hojas húmedas 0.50 62 5.75 69.1
Determinación de Porosidad de lecho Ɛ método
Hidrodestilación asistida por radiación microondas
MUESTRA DENSIDAD DE
HOJAS (g/ml)
PESO DE
HOJAS (g)
ALTURA DE
LECHO (cm)
POROSIDAD DE
LECHO Ɛ
Hojas secas 0.34 42 7.05 69.1
Hojas secas 0.34 62 7.05 53.6
Hojas húmedas 0.50 62 7.05 69.1
Hojas húmedas 0.50 93 7.05 53.6
pág. 93
Resultados de la extracción por arrastre de vapor con hojas
secas
HUMEDAD 19%, Ɛ 53.6%
TIEMPO
(MIN)
VOLUMEN
(%)
0 0.00 5 0.05
10 0.10 15 0.12 20 0.18 25 0.23 30 0.28
HUMEDAD 19%, Ɛ 69.1%
TIEMPO
(MIN)
VOLUMEN
(%)
0 0.00 5 0.02
10 0.08 15 0.10 20 0.12 25 0.15 30 0.18
Resultados de la extracción por arrastre de vapor con hojas
húmedas
Humedad 48%, Ɛ 69.1%
TIEMPO
(MIN)
VOLUMEN
(%)
0 0.00 5 0.02
10 0.03 15 0.08 20 0.10 25 0.12 30 0.13
pág. 94
Humedad 48%, Ɛ 53.6%
TIEMPO
(MIN)
VOLUMEN
(%)
0 0.00 5 0.02
10 0.05 15 0.08 20 0.10 25 0.13 30 0.15
Resultados de la extracción mediante Hidrodestilación asistida
por radiación microondas con hojas secas
Humedad 19%, Ɛ 69.1%
TIEMPO
(MIN)
VOLUMEN
(%)
0 0.00 5 0.02
10 0.15 15 0.23 20 0.57 25 0.62 30 0.67
Humedad 19%, Ɛ 53.6%
TIEMPO
(MIN)
VOLUMEN
(%)
0 0.00 5 0.05
10 0.22 15 0.42 20 0.82 25 0.92 30 1.00
pág. 95
Resultados de la extracción mediante Hidrodestilación asistida
por radiación microondas con hojas húmedas
Humedad 48%, Ɛ 69.1%
TIEMPO
(MIN)
VOLUMEN
(%)
0 0.00 5 0.05
10 0.12 15 0.13 20 0.18 25 0.20 30 0.23
Humedad 48%, Ɛ 53.6%
TIEMPO
(MIN)
VOLUMEN
(%)
0 0.00 5 0.07
10 0.12 15 0.18 20 0.22 25 0.30 30 0.37
pág. 96
APÉNDICE C: FOTOS DE LOS BOSQUES DE CHIGUATA
Se aprecian los bosques de eucalipto que forman parte de la
campiña de chiguata, uno de los pocos lugares donde se aprecia la
vegetación de Arequipa.
pág. 97
APÉNDICE D: FOTOS DEL EQUIPO DE HIDRODESTILACIÓN ASISTIDA POR RADIACIÓN MICROONDAS
Se muestra fotos de cómo se armó el equipo de Hidrodestilación asistida
por radiación microondas en el laboratorio de operaciones unitarias.
