“MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los...

26
Evaluación y difusión de las estrategias para la extracción de compuestos bioactivos de residuos del procesado del tomate, de la aceituna y de la uva (BIOACTIVE-NET) “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de RESIDUOS DEL PROCESADO DE LA UVA” MANUAL BIOACTIVE-NET MANUAL de COMPONENTES BIOACTIVOS de los RESIDUOS DEL PROCESADO DE LA UVA Visite nuestra web: www.bioactive-net.com © BIOACTIVE-NET

Transcript of “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los...

Page 1: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

Evaluación y difusión de las estrategias para la extracción de compuestosbioactivos de residuos del procesado del tomate, de la aceituna y de la uva

(BIOACTIVE-NET)

“MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir

de RESIDUOS DEL PROCESADO DE LA UVA”

MANUAL BIOACTIVE-NETMANUAL de COMPONENTES BIOACTIVOS de los RESIDUOS DEL PROCESADO DE LA UVA

Visite nuestra web: www.bioactive-net.com

© BIOACTIVE-NET

Page 2: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir

de RESIDUOS DEL PROCESADO DE LA UVA

Page 3: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

3

La finalidad de este manual es proporcionar una visión general sobre los compuestosbioactivos presentes en los residuos del procesado de la uva, así como de lastécnicas de extracción y las posibilidades de uso en las industrias alimentaria ycosmética.

El manual “Bioactive-net” es una colección de tres publicaciones que formanparte del proyecto BIOACTIVE-NET. El objetivo de este proyecto es recopilarinformación relativa al conocimiento y las tecnologías relevantes relacionadascon los compuestos bioactivos presentes en los residuos del procesado deltomate, de la aceituna y de la uva, así como con las técnicas de su extracción,sus aplicaciones y la viabilidad económica de este proceso, y hacer esta informaciónaccesible al público.

Esta publicación se ha realizado con el apoyo de la Comisión Europea, prioridad5 (calidad alimentaria y seguridad); número de contrato FOOD-CT-2006-43035,acción específica de Apoyo (SSA) "Evaluación y difusión de las estrategias parala extracción de compuestos bioactivos de residuos del procesado del tomate,de la aceituna y de la uva". No refleja necesariamente la visión de la Comisióny de ninguna manera anticipa la política futura de la Comisión en este área.

Además, BIOACTIVE-NET prevé talleres de difusión dirigidos a las empresas deprocesado de tomate, a los fabricantes de aceite de oliva y a los productores devino en los países del sur de Europa. El manual “Bioactive-net” constituye unaparte fundamental de esta tarea de difusión y estará disponible bajo pedido enla página Web del proyecto.

www.bioactive-net.com

MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partirde RESIDUOS DEL PROCESADO DE LA UVA

Page 4: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

El proyecto BIOACTIVE-NET es una Acción Específica de Apoyo (SSA) creada porla Comisión Europea en el sexto Programa Marco.

El objetivo principal de este proyecto es evaluar y difundir entre los pequeñosy medianos productores, las estrategias para la extracción de compuestosbioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, la aceituna, y la uvay por lo tanto conseguir:

La creación de una amplia plataforma de información sobre la extracción decompuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, dela aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones en las industriasalimentaria y cosmética.

La puesta en marcha de talleres de difusión en los países del sur de Europa(España, Italia, Grecia y Francia) con el objetivo de transferir los conocimientostécnicos y los relativos a la evaluación de la viabilidad económica del proceso,a las pequeñas y medianas empresas productoras de estos residuos, a losproveedores de la tecnología, a las empresas de extracción industrial y a losusuarios finales de los ingredientes naturales extraídos.

Fortalecer el mercado europeo de ingredientes naturales, que cuenta con unpotencial económico enorme debido a la alta disponibilidad de estas materiasprimas.

El aumento de la competitividad del sector alimentario europeo adelantándosea la competencia en el uso de compuestos bioactivos derivados de una fuentenatural, renovable y económica de residuos de procesado.

Incremento del uso componentes bioactivos en la dieta europea.

Detalles del proyecto:Tipo: Acción de Apoyo Específico (SSA)Prioridad 5: Calidad Alimentaria y SeguridadNúmero de Proyecto: 043035Duración: 2 años (01.11.2006 – 31.10.2008)

Miembros de BIOACTIVE-NET:

Este manual ha sido desarrollado por Elvira Casas (ainia), Marianna Faraldi (Tecnoalimenti) yMarie Bildstein (ttz Bremerhaven) para su inclusión en el manual del proyecto Bioactive-net.

[email protected]

Tecnoalimenti S.C.p.A. (Italia)

ANFOVI - L’organisme de formationdes Vignerons Indépendants (Francia)

Unión de Cooperativas Agrícolas de Peza (Grecia)

Vignaioli Piemontesi S.C.A (Italia)

AMITOM – Asociación Internacional Mediterráneadel Procesado de Tomate (Francia)

CCAE - Confederación de CooperativasAgrarias de España (España)

ainia centro tecnológico (España)

Coordinador del proyecto: ttz Bremerhaven (Alemania)

© BIOACTIVE-NET

BIOACTIVE-NET

4 5

Page 5: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

TABLA de contenidos

4 Campos de aplicación de compuestos bioactivos enindustrias de productos alimentarios y cosméticos.................................... 294.1. Legislación ............................................................................ 294.2. Polifenoles de la uva .............................................................. 304.3. Resveratrol ........................................................................... 314.4. Antocianinas ......................................................................... 324.5. Proantocianidinas .................................................................. 324.6. Quercetina ........................................................................... 334.7. Aceite de semillas de uva ....................................................... 334.8. Mercados actuales y potenciales para ingredientes

naturales de residuos del procesado de la uva ........................ 34

5 Evaluación de la viabilidad económica de la extracciónde compuestos bioactivos de residuos del procesado de la uva ..... 355.1. Extracción de compuestos bioactivos de residuos

del procesado de la uva ........................................................ 365.1.1. Hipótesis mínima ......................................................... 365.1.2. Hipótesis intermedia .................................................... 385.1.3. Hipótesis máxima ........................................................ 38

5.2. Análisis económico de la extracción de compuestosbioactivos de residuos del procesado de la uva....................... 395.2.1. Extracción de aceite rico en polifenoles

y de fibra de uva .......................................................... 395.2.2. Extracción de un concentrado polifenólico

y de fibra de uva .......................................................... 435.3. Beneficio anual y tiempo de amortización .................................... 46

6 Bibliografía ..................................................................................................... 47

7 Otros enlaces y proyectos relacionados ....................................... 48

8 Agradecimientos ......................................................................... 48

1 Introducción......................................................................................................................... 8

2 Compuestos Bioactivos en residuos de procesado de la uva ......... 92.1. Polifenoles de la uva............................................................................. 92.2. Resveratrol............................................................................................. 102.3. Antocianinas ........................................................................ 112.4. Proantocianidinas .................................................................. 122.5. Quercetina ........................................................................... 132.6. Aceite de semilla de uva...................................................................... 14

3 Mejores técnicas disponibles para la extracción ypurificación de compuestos bioactivos a partir de residuosdel procesado de la uva.............................................................................. 143.1. Pre-tratamiento de los residuos del procesado de la uva .......... 15

3.1.1. Secadero de bandejas ............................................................... 153.1.2. Secadero de tambor ................................................................. 153.1.3. Secadero en lecho fluidizado .................................................. 163.1.4. Molienda y homogeneización de los residuos

de procesado de la uva................................................. 163.2. Extracción de los residuos de procesado de la

uva secos y homogeneizados............................................................ 173.2.1. Extracción con disolventes ..................................................... 173.2.2. Extracción con fluidos supercríticos/CO2-SC.................... 19

113.3 Purificación de los extractos ............................................................. 203.3.1. Técnicas cromatográficas ......................................................... 203.3.2. Técnicas de filtración con membranas.................................. 243.3.3. Cristalización .............................................................................. 25

3.4. Secado de los compuestos bioactivos extraídos y purificados ..... 263.4.1. Liofilización ................................................................. 263.4.2. Secado por aspersión................................................... 273.4.3. Secado en tambor rotatorio a vacío ............................. 28

6 7

Page 6: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

Los residuos del procesado de la uva también se desechan actualmente esparcidos enel terreno, utilizados como forraje, destruidos o utilizados como biomasa o estiércolvegetal. El valor comercial de los residuos de uva depende de su humedad, de la presenciade tallos de la uva y de la cantidad de azúcares y de alcohol que contengan.

¿Es posible obtener más valor añadido de los residuos del procesado de la uva paralas compañías? ¿Se pueden obtener compuestos beneficiosos para la salud a partirde residuos de uva? Los pequeños productores de vino depositan sus residuos enlos viñedos como fertilizante para aprovechar su contenido mineral. La pulpa de lauva contiene valiosas sustancias que tienen efectos beneficiosos para la salud, talescomo fibra (17-21%), taninos (16-27%), compuestos polifenólicos (2-6.5%), lípidos(7-12%), azúcares (3%) y ácido tartárico. En concreto, los polifenoles (principalmenteácido elágico y quercetina) y el resveratrol tienen una importancia excepcional debidoa sus propiedades antioxidantes (Amico et al., 2004). Por tanto, una utilización de losresiduos del procesado de la uva como materia prima para la producción decompuestos bioactivos puede constituir una alternativa interesante.

1. INTRODUCCIÓN

Según la OIV ("Organización Internacional de la vid y del vino"), la producción de vinomundial del año 2004 ascendió a unos 290 millones de hectolitros. En 2005, la industriade vino francesa e italiana procesaron más de 7 millones de toneladas de uva cada una,para producir vino con un rendimiento medio del 60-70%. Los productores españolesde vino procesaron cerca de 4.5 millones de toneladas de uva.

Durante el procesado de uva se produce una cantidad sustancial de residuossólidos. Los residuos representan aproximadamente el 20% de la materia seca dela uva cosechada.

El procesado de 100 kilogramos de uva produce cerca de 25 kilogramos de pulpa:el 50 por ciento consiste en pieles de uva, el 25 por ciento en tallos y el 25 porciento restante en semillas.

En base a la legislación general de residuos de la Unión Europea (Directiva2006/12/EC), los Estados miembros tomarán las medidas necesarias para asegurarsede que los residuos se recuperan o disponen sin poner en peligro la salud humanay sin usar procesos o métodos que podrían dañar el medio ambiente

Las bodegas en los países del sur de Europa están obligadas a llevar sus basuras(orujo, desechos) a las destilerías según la regulación 1493/99 de la EC, dondese lleva a cabo la recuperación de alcoholes vía destilación y la extracción delaceite de semillas de uva, junto con la incineración del residuo sólido final. Sinembargo, una reforma europea del sector del vino esperada para 2008, revocaráprobablemente este obligado proceso de destilación.

Aguas residuales(LAVADO delequipo)

Tallos de uva(TRITURADO)

Desechos(FERMENTACIÓN)

Torta de filtrado(CLARIFICACIÓN)

Pasta(PRENSADO)

8 9

2. COMPUESTOS BIOACTIVOS en los residuos DE PROCESADO de la uva

Los principales componentes bioactivos extraibles de los residuos del procesadode la uva son polifenoles y más concretamente resveratrol, antocianinas,procianidinas, quercetina, catequinas, y aceite de semillas de uva.

2.1. Polifenoles de la uva

DescripciónLos polifenoles son un grupo de sustancias químicas presentes en las plantas,caracterizadas por la presencia de más de un grupo fenol en cada molécula. Lospolifenoles pueden divirse en general en taninos y fenil-propanoides tales comoligninas y flavonoides. A partir de los taninos se obtiene el ácido tánico, de granimportancia en la industria bronceadora; los ligninos forman parte de la composiciónquímica de los suelos y de la estructura de las plantas; y los flavonoides, de laquímica de los metabolitos secundarios para la defensa de las plantas, y del colorde la flor (por ejemplo las antocianinas).

Fuentes importantes de polifenoles son bayas, té, cerveza, vino, aceite de oliva,chocolate/cacao, las nueces, los cacahuetes, “yerba mate” y otras frutas y vegetales.

Page 7: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

10 11

Del mismo modo que para los anteriores efectos comentados, estos hechos nohan sido probados todavía en humanos.

Los experimentos del biólogo David Sinclair en el laboratorio de Harvard, publicadosen la revista Nature en el año 2003, mostraron que el resveratrol prolongasignificativamente la esperanza de vida de la levadura Sacharomyces cerevisiae3. ElDr. Sinclair después fundó los productos farmacéuticos “Sirtris” para comercializarresveratrol o compuestos relacionados, como fármaco antienvejecimiento.

Sin embargo, la cantidad en cualquier vino, incluyendo los vinos de la uva moscatel,es insignificante comparada con la cantidad que en teoría es requerida paraproducir beneficios sobre la salud: 1-10 miligramos por litro de vino frente avarios centenares de miles de miligramos por día.

Cantidad de sustancia extraibleLa cantidad de resveratrol en los alimentos varía notablemente. Los vinos tintoshabituales contienen entre 0.2 y 5.8 mg/l, dependiendo de la variedad de la uva,mientras que los vinos blancos mucho menos. La razón es debida a que el vino tintose fermenta con las pieles de la uva, permitiendo que absorba el resveratrol, mientrasque el vino blanco se fermenta después de quitar la piel. Los vinos producidos conuvas “Moscatel” (tanto blancos como tintos), pueden contener más de 40 mg/l. Lapiel fresca de la uva contiene entre 50 y 100 microgramos de resveratrol por gramo.

2.3. Antocianinas

DescripciónLas antocianinas son pigmentos flavonoides vacuolares solubles en agua que, en funcióndel pH, presentan tonalidades desde el rojo al azul. Son sintetizados por organismosvegetales y por bacterias y están presentes en todos los tejidos de las plantas de grantamaño, proporcionando color a las hojas, tallos, raíces, flores, y a los frutos.

Efectos metabólicos conocidosAdemás de su papel como atenuantes de la luz, las antocianinas también actúancomo fuertes antioxidantes, ayudando a proteger la planta contra los radicalesformados por la luz UV y durante procesos metabólicos. Esta característicaantioxidante es conservada incluso después de la ingesta por parte de otro

Altas concentraciones de polifenoles se pueden encontrar generalmente en las pielesde la fruta. En el vino tinto existen más de 200 polifenoles diferentes.

Efectos metabólicos conocidosLa investigación indica que los polifenoles pueden tener características antioxidantescon potenciales beneficios para la salud. Pueden reducir el riesgo de padecer enfermedadescardiovasculares y cáncer. Los polifenoles también han sido estudiados como un aditivode los productos orgánicos beneficioso para la salud, aunque sin llegarse a ningunaconclusión clara. Se cree que los polifenoles pueden unirse con el hierro “nonheme”(variedad de hierro, contenido en proteínas, presente en fuentes vegetales) y disminuirsu absorción por el cuerpo. La dosis diaria recomendada de los polifenoles contenidosen el vino tinto es de 100 a 300mg, lo que representa dos vasos de vino tinto diarios.

2.2. Resveratrol

DescripciónEl resveratrol es una fitotoalexina producida por varias plantas que se vende comosuplemento alimenticio. Se encuentra en la piel de las uvas rojas y como componentedel vino tinto, pero basándose en la extrapolación de los ensayos animales, al parecerno en suficientes cantidades como para explicar "la paradoja francesa" según la cualla incidencia de la enfermedad cardiaca coronaria es relativamente baja en la zonadel sur de Francia en donde la ingestión dietética de grasas saturadas es alta.

El resveratrol es producido por varias plantas, al parecer debido a sus característicasantimicóticas. Es el polifenol más importante de la uva. El resveratrol natural sepuede obtener a partir de las uvas y del vino tinto, y también de las raíces.

Efectos metabólicos conocidosSe ha asociado en especies no humanas (ej. ratas) cierto número de efectosbeneficiosos para la salud, tales como anticáncer, antivirus, neuroprotector, propiedadesanti-envejecimiento, antiinflamatorias y un incremento de la esperanza de vida.

La eficacia del resveratrol contra las disfunciones celulares y la muerte celularfue publicada, así como el hecho de que teóricamente podría ayudar contraenfermedades tales como la enfermedad de Huntington1 y el Alzheimer2.

[1] Parker JA, Arango M, Abderrahmane S, Lambert E, Tourette C, Catoire H, Néri C. Resveratrol rescuesmutant polyglutamine cytotoxicity in C. elegans and mammalian neurons. Nature Genetics 2005 ; 4 : 349-50.[2] Philippe Marambaud, Study of Alzheimers Disease and Memory Disorders. Journal of BiologicalChemistry 2005 ; November 11.

[3] Howitz KT, Bitterman KJ, Cohen HY, Lamming DW, Lavu S, Wood JG, Zipkin RE, Chung P, Kisielewski A,Zhang LL, Scherer B, Sinclair DA. "Small molecule activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiaelifespan". Nature. 2003 Sep 11;425(6954):191-6. Epub 2003 Aug 24.

Page 8: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

13

organismo, razón por la cual las frutas y los vegetales con las pieles y los tejidosrojos son una fuente nutritiva de estos compuestos. Además las antocianinaspresentan efectos anticancerígenos.

Cantidad de compuesto extraíbleMientras que de 100 gramos de uva roja pueden extraerse entre 30 y 75mg deantocianinas, alrededor de entre 24 y 35mg se pueden extraer de 100g de vinotinto.

2.4. Proantocianidinas

DescripciónLas proantocianidinas, también conocidas como proantocianidinas oligoméricas(OPC), son una clase de flavonoides. Fueron descubiertas en 1936 por elprofesor Jacques Masquelier, quien fue el primero en desarrollar las técnicaspara su extracción a partir de una familia concreta de plantas. Los flavonoidesson esenciales. Nuestro cuerpo no puede producirlos, pero los necesita parasobrevivir. Están presentes en varias plantas y son conocidos como "sustanciasecundaria de la planta". Debido a los actuales hábitos de nutrición, la mayoríade la gente no ingiere una cantidad suficiente de esta importante sustancia.

Las proantocianidinas están presentes en muchas plantas, fundamentalmente enla corteza del pino, en las semillas de la uva, en la piel de la uva, y en vinos tintosde “Vitis vinifera”. Debido a que la alta concentración de proantocianidinasoligomericas (OPC) sólo está en partes de plantas como la corteza, la piel y lassemillas, es casi imposible conseguir la cantidad diaria necesaria de OPC a partirde la dieta habitual.

Sobre todo, es raro ingerir semillas de la uva, que incluyen la dosis más altade OPC, ya que la mayoría de los comercios ahora venden las uvas sinsemillas. Incluso el origen de los efectos beneficiosos del vino tinto (paradojafrancesa) puede ser determinado en base a su contenido de OPC, aunquepara ingerir la cantidad necesaria de OPC sería necesario beber 2 litros devino cada día.

Efectos metabólicos conocidosLas proantocianidinas oligomericas (OPC) son un fuerte antioxidante, por lo quepueden reducir los radicales libres presentes dentro del cuerpo. Los radicaleslibres se producen en el metabolismo normal del oxígeno, por la exposición ala luz del sol, a los productos químicos, a la nicotina, al alcohol, a las bacterias, a

los parásitos, a ciertos ácidos grasos y a muchas otras sustancias. Los radicaleslibres destruyen las membranas de la célula, deterioran el colágeno y otros tejidos,interrumpen procesos fisiológicos importantes y crean mutaciones en el ADNde las células.

El colágeno y la elastina son también conocidas como proteínas del tejido conectivo.A medida que estas sustancias envejecen, se oxidan, se arrugan y pierden suelasticidad. Combinados con la vitamina C, las OPC crean un ambiente favorablepara la biosíntesis de nuevo colágeno y elastina. El empleo de las OPC es debidoa estos efectos antioxidantes y a la alta afinidad que tienen con los tejidos conectivos.La estabilización del colágeno y de la elastina rejuvenece y suaviza la piel.

Estudios experimentales han descubierto recientemente que la oxidación delcolesterol LDL es un factor determinante que provoca el endurecimiento de lasarterias y enfermedades cardíacas. Las OPC han mostrado propiedades antioxidantesmuy fuertes. En Francia, los productos con OPC son prescritos por los médicosy utilizados para tratar los problemas arteriales.

Asimismo, estudios experimentales han demostrado que las OPC reducennotablemente la actividad tumoral. Sin embargo, los antioxidantes no puedenconsiderarse como un tratamiento contra el cáncer. Más bien, tienen efectospreventivos y fortalecen el sistema inmunológico al equilibrar nuestra alimentación.Según varios estudios publicados en diversas fuentes, se ha descubierto que losvegetales previenen el cáncer. Este efecto positivo se relaciona con las sustanciassecundarias de los mismos como, por ejemplo, el grupo de los flavonoides a loscuales las OPC pertenecen.

La dosis diaria ideal, recomendada de OPC se sitúa entre 1 y 3mg de OPC / kgmasa corporal.

Cantidad de molécula extraibleA partir de la semilla de la uva negra “Pinot”, se puede extraer 84mg de OPCpor cada 100 g de muestra seca.

2.5. Quercetina

DescripciónLa quercetina es un flavonoide y más específicamente, un flavonol. Según numerososestudios, es el más activo de los flavonoides, y muchas plantas medicinales debengran parte de su actividad a su alto contenido en la misma.

12

Page 9: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

14 15

Efectos metabólicos conocidosLa quercetina ha demostrado tener una importante actividad antiinflamatoria,puesto que contrarresta varios procesos iniciales de inflamación. Por ejemplo,inhibe tanto la generación, como la liberación de histamina y de otros mediadoresalérgicos/inflamatorios. Además, ejerce una fuerte actividad antioxidante y reduceel consumo de la vitamina C.

La quercetina puede tener efectos positivos en el tratamiento o colaborar enla prevención del cáncer, la prostatitis, enfermedades cardíacas, cataratas,alergias/inflamaciones, y enfermedades respiratorias tales como bronquitis y asma.

2.6. Aceite de semillas de uva

DescripciónEl aceite de semillas de uva (también llamado aceite de uva), es un aceite vegetalrico en antioxidantes, obtenido por medio del prensado de las semillas de variasespecies de uva Vitis vinifera. Es un subproducto abundante obtenido en lafabricación del vino.

Efectos metabólicos conocidosLos resultados de varios estudios indican que la semilla de la uva puede ser útilpara aliviar algunas patologías como dificultad de la visión, la insuficiencia arterialcrónica, el linfedema, las varices, el cáncer, el síndrome premenstrual, la cariesdental, y diversos problemas circulatorios.

3. MEJORES TÉCNICAS disponibles para la extracción ypurificación de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partirde RESIDUOS del procesado de la uva

Los siguientes pasos son necesarios para extraer los compuestos bioactivos delos residuos de procesado de la uva:

Pre-tratamiento de los residuos.Extracción de los residuos del procesado de la uva secos y homogeneizados.Purificación de los extractos.Secado de los extractos purificados.

3.1. Pre-tratamiento de los residuos del procesado de la uva

Los residuos del procesado de la uva contienen una gran cantidad de agua.Dependiendo del proceso de la extracción es necesario o no secar las muestrasantes de dicho proceso. Por ejemplo, para realizar un proceso de extracción confluidos supercríticos, es necesario un secado previo de los residuos de la uva.Además, el secado de los residuos facilita su transporte y su almacenamiento. Paraconseguir una extracción eficiente, es también necesario moler los residuos secadospara garantizar la homogeneidad de la alimentación del extractor.

Varias técnicas y equipos se pueden aplicar para preparar los residuos delprocesado de uva. A continuación, se exponen algunas de las técnicas de secadoy molienda más empleadas.

3.1.1. Secadero de bandejas

Los residuos de la uva se esparcen para eliminar la humedad finamente enbandejas, dentro de una cabina que está conectada con una fuente de aire calentadapor la combustión de diesel o de biomasa. Dependiendo del diseño de la cabina,hay secaderos de bandejas discontinuos (por cargas), secaderos semi-continuosy secaderos continuos en contracorriente.

3.1.2. Secadero de tambor

Los residuos de la uva se extienden sobre la superficie de un tambor calentado.El tambor gira y los residuos permanecen en la superficie de tambor durante lamayor parte del giro, periodo en el que tiene lugar el proceso de secado, y traseste tiempo, son arrastrados. El secadero de tambor es, sobre todo, adecuadopara sustancias pastosas o aquellas que puedan ser fácilmente esparcidas por eltambor, propiedades no muy frecuentes en el caso de los tallos de la uva.

Door No. 1 Door No. 2Trays

Trays

Figura 1: Secadero de bandejas.

Page 10: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

16 17

La siguiente tabla compara el secado en equipos de bandejas y el realizado ensecaderos de tambor, para los residuos del procesado de la uva:

3.1.3. Secadero de lecho fluidizado

La alimentación de material húmedo es secada a través del contacto directo con airecaliente estando el material en estado fluidizado. El secadero está compuesto de:

Una cámara superior de fluidización.Una cámara inferior de distribución de aire.Un plato perforado especialmente diseñado.

Figura 2: Proceso de secado en lecho fluidizado.

3.1.4. Molienda y homogeneización de los residuosdel procesado de la uva

En ocasiones puede ser necesario reducir el tamaño de las partículas en unaetapa de molienda y mezclar los residuos en una etapa de homogeneización paramejorar el proceso de extracción.

Molienda de los residuos del procesado de la uva secadosLa molienda se utiliza para convertir el material en partículas finas. Una posibletecnología de molienda como pretratamiento de los residuos del procesado dela uva es el molino de martillos.

Un molino de martillos es básicamente un tambor de acero que contiene un rotorcruciforme vertical u horizontal sobre el cual se montan los martillos que giran(ver figura 3). Los martillos están libres para poder balancearse en los extremosde la cruz. El rotor gira a alta velocidad dentro del tambor mientras que el materialse introduce en el molino a través de una tolva de alimentación. De esta forma,la alimentación es golpeada por los martillos en los extremos de la cruz que rotay de este modo, es desmenuzada y expelida a través de las pantallas del tambor.

Homogenización de los residuos secos del procesado de la uvaLa homogeneización es un proceso mecánico-fluido, que genera una mezcla uniformea partir de la sustancia de partida. Una etapa de mezclado es requerida parahomogeneizar los residuos una vez secos y molturados.

3.2. Extracción a partir de los residuos del procesadode la uva secos y homogeneizados

El proceso de extracción consiste en la separación de una o más especies de una matrizsólida o líquida, basada en la diferente solubilidad relativa de dicha sustancia o sustanciasen un determinado disolvente con respecto a la del resto de los componentes de lamatriz. Es decir, la extracción se basa en el principio de que los componentes solublesse pueden separar de los componentes insolubles o menos solubles, disolviéndolosen un disolvente adecuado. Las materias primas adecuadas para la extracción puedencontener únicamente sólidos, sólidos y una disolución, o sólidos y un líquido.

3.2.1. Extracción con disolventes

Extracción convencional sólido-líquidoEsta técnica implica el contacto de la matriz sólida de la planta con un disolventelíquido. La selección del disolvente estará determinada por las característicasquímicas y físicas de las sustancias objetivo. En concreto, la estabilidad térmicay la polaridad de las sustancias a extraer tienen una importancia especial. Latemperatura del disolvente se debe seleccionar en función de la materia prima

Secadero de tambor ++ ++ largo

Tiempode secado

Secadero de bandejas + + largo

Facilidadde trabajo

Consumoenergético

Inversióninicial

Tecnología

fácil

fácil

Figura 3: Molino de martillos.

Page 11: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

18 19

y de la resistencia térmica de los compuestos a extraer. Previamente a esteproceso, la alimentación suele tratarse mecánicamente para facilitar la transferenciade las sustancias objetivo de la matriz al disolvente.

Este proceso se utiliza para extraer aceites. No es adecuado para extraersustancias termolábiles. Algunos disolventes orgánicos que se pueden utilizarcomo agente extractor son tóxicos y pueden dejar restos en el producto final.El etanol se puede utilizar para sustituir algunos disolventes orgánicos tóxicoso peligrosos. Además, la extracción con disolventes orgánicos requiere una etapafinal de purificación como por ejemplo filtración o centrifugación.

La extracción asistida con ultrasonidos o microondas es parecida a la extracciónconvencional, pero empleando estas ondas para aumentar los rendimientos delproceso, reducir el consumo de disolvente o reducir el tiempo de proceso.

Extracción asistida con ultrasonidosLas ondas acústicas con frecuencias mayores de 20 kHz pueden mejorar elrendimiento del proceso de extracción porque implican expansiones y compresionesalternativas en el material, que inducen la creación de burbujas en los líquidos.

El parámetro de control más importante en la extracción asistida con ultrasonidos esla frecuencia, porque cambios pequeños en este parámetro pueden afectar drásticamenteal rendimiento de la extracción. Los ultrasonidos provocan una mayor penetración deldisolvente en las matrices celulares y por tanto mejoran la transferencia de materia.

La extracción asistida con ultrasonidos se ha utilizado para extraer nutracéuticostales como aceites esenciales, lípidos, antioxidantes, esteroides y terpenoides. Laextracción con ultrasonidos permite que las condiciones de proceso sean mássuaves que las de los procesos de extracción con disolventes tradicionales, porlo que está recomendada para las sustancias termolábiles.

Extracción asistida con microondas (MAE)Las microondas son ondas electromagnéticas que interactúan con la materia, enconcreto con las moléculas polares, para generar calor. Las microondas penetranen el agua y en las matrices biológicas, calentando el conjunto de forma homogénea.La radiación produce el sobrecalentamiento del agua que contienen las célulasde los vegetales y causa la ruptura de la pared celular, facilitando la transferenciaal exterior de las sustancias objetivo contenidas en el extractor, y la penetracióndel disolvente en la matriz vegetal. Las microondas pueden por tanto mejorarlos rendimientos del proceso de extracción de nutracéuticos. De esta forma, sereduce el volumen de disolvente requerido y el tiempo de proceso necesario.

La eficacia de la MAE depende fundamentalmente de la polaridad del disolventey de la distribución de tamaños de partícula del material vegetal. Puede seraplicada para extraer componentes polares, pero no es adecuada para materialessecos o en el caso de emplear disolventes no polares sobre matrices demasiadohúmedas. (El agua, el metanol y el etanol son suficientemente polares y puedenser empleados).

Extracción con disolventes acelerada (ASE)La extracción con disolventes acelerada es una extracción sólido-líquido realizadaa altas temperaturas (lo cual mejora la difusividad del disolvente acelerando laextracción) y presiones (para mantener el disolvente en fase líquida) por debajodel punto crítico del disolvente. La mayoría de los disolventes usados (inclusoel agua) en los procesos convencionales de extracción sólido – líquido, sonadecuados para la extracción acelerada ASE, siendo posible recuperar compuestospolares a partir del material vegetal de partida.

3.2.2. Extracción con fluidos/ CO2 supercrítico (SFE) SC-CO2

El estado supercrítico es alcanzado llevando un fluido a unas condiciones detemperatura y de presión por encima de su punto crítico. Los fluidossupercríticos presentan algunas características propias de gases y algunaspropias de líquidos que los hacen especialmente adecuados para los procesosde extracción.

Solventextraction

Filtration

Drying

Spent biomass

EvaporationExtract

Fresh or dry biomass Solvent

Solvent Extract

Ultrasounds

Figura 4: Diagrama de proceso de la extracción asistida con ultrasonidos.

Page 12: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

20 21

Ultrasonidos Altos

Convencional Polares y no polares Altos

Método deextracción

+

+

Componentesextraídos

Toleranciaa la humedad

Requerimientosde purificación

Polares y no polares

Microondas Altos+Polares

SC-CO2 Bajos–No polares

Subcrítica Medios-altos++Polares

3.3 Purificación de los extractos

Transcurridos los procesos de extracción, la recuperación de un productobiológico mezclado con interferencias y con impurezas requiere algunas etapasde purificación, para acondicionar el producto de acuerdo a las especificacionesfinales. La purificación tiene como objetivo la obtención de las moléculas objetivocon la pureza requerida, en el menor tiempo posible.

3.3.1. Técnicas cromatográficas

La cromatografía es un proceso de purificación muy especial porque puede separarmezclas complejas con gran precisión (incluso se pueden separar componentes

Los líquidos supercríticos presentan mayores coeficientes de difusión y menorestensiones superficiales y viscosidades que los disolventes convencionales. El poderdisolvente de los fluidos supercríticos depende de su densidad, así que la selectividadde la extracción puede ser modificada ajustando la temperatura y/o la presiónde la extracción. Después de la etapa de extracción, se reduce la presión, o seaumenta la temperatura, de modo que la solubilidad del extracto disminuye,pudiendo de esta forma ser separado.

El disolvente más usado es el CO2, ya que es barato, seguro, no tóxico y suscondiciones supercríticas pueden ser alcanzadas fácilmente. Puede ser utilizadopara extraer polifenoles tales como resveratrol y otros antioxidantes naturales delas pieles y de los tallos de la uva. Es adecuado para sustancias termolábiles y puedetambién ser utilizado para las sustancias polares, añadiendo sobre él algunassustancias modificadores (metanol, etanol, agua, acetona…).

La siguiente tabla compara las diferentes tecnologías de extracción expuestas.

muy similares). De hecho, la cromatografía puede purificar básicamente cualquiersustancia soluble o volátil. Puede ser utilizada para separar productos delicadosporque las condiciones no son relativamente duras. Por estas razones, puede serutilizada para separar mezclas de los compuestos bioactivos de la uva.

Otra ventaja de estas técnicas es que los compuestos separados están inmediatamentedisponibles para su identificación o cuantificación. Por otro lado, parte de lainstrumentación es costosa y no fácilmente transportable y es necesario realizarciertas tareas para evitar la contaminación de la columna.

La separación por cromatografía se basa en la diferente partición de compuestosentre una fase estacionaria (el adsorbente) y una fase móvil (la solución tampón).Normalmente, la fase estacionaria se emplaza en una columna vertical de aceroinoxidable, de plástico, o de cristal, y la fase móvil es bombeada a través de estacolumna. La muestra que se fraccionará se bombea en la parte superior de lacolumna. Los distintos componentes de la muestra viajan con diversas velocidadesa través de la columna y posteriormente se detectan y se recogen en la parteinferior de la misma.

En general, las biomoléculas se purifican usando las tecnologías de separación enfunción de las diferencias existentes en sus características específicas, según secomenta en la siguiente tabla:

Cromatografía de particiónLa fase estacionaria es generalmente un líquido, que puede ser mecánicamentecubierto o químicamente ligado sobre un soporte sólido inerte. Las moléculasa separar se mantienen en esta fase estacionaria (ver figura 5). En la cromatografíade fase inversa (RP), buen ejemplo de la cromatografía líquido-líquido, la faseestacionaria es menos polar que la fase móvil.

Tamaño

Propiedad molecular aprovechada

Filtración en gel(en ocasiones llamada exclusión por tamaños)

Cromatografía de intercambio iónico

Tipo de cromatografía

Carga

Cromatografía de adsorciónLigandos específicos

Page 13: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

Las ventajas de esta tecnología son la alta recuperación, la posibilidad de trabajocon volúmenes grandes y la facilidad de escalado.

Exclusión por tamaños o filtración en gelLa separación a través de filtración en gel se basa en las diferentes capacidadesde las moléculas de la muestra de entrar dentro de los poros que contiene lafase estacionaria. Las moléculas muy grandes no entran y se mueven a través dellecho cromatográfico más rápidamente. Las moléculas más pequeñas, que puedenpenetrar dentro de los poros del gel, se mueven más lentamente a través de lacolumna, porque pasan una parte de su tiempo en la fase estacionaria. Lasmoléculas son eluidas de acuerdo a su tamaño molecular de forma decreciente.

Las desventajas de este método simple y eficaz son su baja capacidad y el hechode que no funciona muy bien para mezclas crudas, por lo que este proceso sepuede aplicar en la etapa final de la purificación.

Cromatografía de intercambio iónicoLa base de la cromatografía de intercambio iónico es la unión competitiva decompuestos con diferente carga a un medio cromatográfico opuestamentecargado como es el intercambiador iónico. Usando esta tecnología, se puedenprocesar volúmenes grandes de material.

Figura 5: Cromatografía de partición.

Sample molecules carriedby mobile phase

Sample molecules heldin sorbed solvent

22 23

Figura 7: Cromatografía de intercambio iónico.

Cromatografíade adsorción

Escala delaboratorio X

Cromatografía deintercambio iónico

Cromatografía deexclusión por tamaños

Cromatografíade partición

Tecnología

X X X

Gran escala X X X X

Selectividad Alta Baja Alta Alta

Resolución Alta Baja Alta Alta

Capacidad Alta Baja Alta Alta

Rendimientode recuperación

Alto(cercano al 100%) Alto Bajo (50-60%) Alto

Facilidadde trabajo Fácil Simple, rápido Proceso largo Fácil

Coste ++ + ++ ++

Aplicacionesen químicafina

X NO X X

Aplicacionesen químicaindustrial

X X X X

Figura 6: Cromatografía de exclusión por tamaños.

Cromatografía de adsorciónUn adsorbente específico es preparado uniendo un ligando específico sobre unasuperficie sólida, que actuará solamente con las moléculas que se puedan unirselectivamente a él (las que se requiere separar). Las moléculas que no se unenson eluidas sin retenerse. El compuesto retenido se puede liberar más adelanteen un estado purificado. Esta clase de tecnología se utiliza en química fina.

La tabla siguiente compara las características principales de las distintas tecnologíascromatográficas antes comentadas.

Page 14: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

24 25

Los métodos cromatográficos, tales como cromatografía de fase inversa, deintercambio iónico y de adsorción pueden emplearse razonablemente bien parapurificaciones basadas en la afinidad, especialmente cuando se requiere una purezafinal muy elevada.

3.3.2. Tecnologías de filtración con membranas

Las membranas filtran selectivamente los gases o los líquidos en sus diversoscomponentes presentes en disoluciones o mezclas. Los microporos de la membranase dimensionan para permitir que algunas moléculas y partículas los atravieseny que otras queden bloqueadas. Así las membranas son muy específicas, con suestructura molecular dimensionada según la especie concreta a separar.

La filtración con membranas se incluye entre las mejores técnicas disponibles(BAT), en el BREF (Documento de Referencia sobre las Mejores TécnicasDisponibles), para las industrias de alimentación, de bebidas y de leche,debido a los reducidos consumo de agua y generación de aguas residualesque conlleva. Hay tres procesos tecnológicos principales dependiendo deltamaño de los componentes a separar: microfiltración, ultrafiltración yósmosis inversa.

MicrofiltraciónLa microfiltración es un proceso de separación con membranas a bajapresión para separar partículas coloidales y suspendidas con un diámetroentre 0.1 y 10 micras. La microfiltración es un proceso puramente físicoen el cual las partículas se retienen en la superficie en la membrana. Ningunapartícula más grande que el tamaño del poro de la membrana puedeatravesarla. Los filtros de membrana se utilizan habitualmente en aplicacionesbiotecnológicas, alimentarias y de bebidas, en las cuales se requiere productosestériles.

UltrafiltraciónLas membranas de ultrafiltración retienen partículas con diámetros entre 0.01-0.1micras y trabajan a presiones entre 0.5 y 10 bares. Se ha convertido en elmejor método para concentrar, sustituyendo, ampliamente en estas aplicaciones,a la cromatografía de exclusión por tamaños. Las membranas de UF son muyutilizadas en usos biofarmacéuticos.

Las mayores ventajas de la ultrafiltración con respecto a las técnicas de purificacióncompetitivas como las cromatográficas son:

Capacidad de tratar grandes volúmenes de producto.Facilidad de escalado.Los equipos son fáciles de limpiar y esterilizar.

Ósmosis inversaLa ósmosis explica el fenómeno por el que, si una membrana semipermeablesepara dos soluciones de sal de diversa concentración, el agua emigra através de la membrana de la disolución de menor concentración a ladisolución más concentrada, hasta que las dos disoluciones tienen la mismaconcentración de sal. La ósmosis inversa implica la aplicación de presiónpara invertir el flujo natural del agua, forzando al agua a moverse desde ladisolución más concentrada a la menos concentrada. La membranasemipermeable es porosa, permitiendo que el agua pase a través de ella,pero bloqueando el paso de las moléculas de sal. El resultado es agua sinsal en un lado de la membrana.

La ósmosis inversa elimina principalmente el agua y los compuestosmoleculares de tamaño inferior a las moléculas de agua. Es una tecnologíamuy eficaz para concentrar o separar sustancias de bajo peso molecular deuna disolución, aunque para estos fines requiere una fuente de energíaimportante y es bastante costosa.

3.3.3. Cristalización

La cristalización es una tecnología usada para purificar compuestos sólidos.Se basa en los principios de la solubilidad. Como regla general, los compuestos(solutos) tienden a ser más solubles en líquidos calientes (disolventes) queen líquidos fríos. Si una disolución caliente saturada se enfría, el soluto sevuelve insoluble en el disolvente y se forman cristales del compuesto puro.Las impurezas no forman parte de los cristales sólidos, y pueden serseparados por filtración. A través de este método se obtienen productosde elevada pureza, por lo que esta tecnología es particularmente utilizadaa nivel farmacéutico.

La siguiente tabla compara las tecnologías de purificación expuestas en el presentecapítulo.

Page 15: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

3.4. Secado de extractos bioactivos purificados

Los compuestos bioactivos necesitan ser suficientemente secados para seralmacenados de forma segura hasta que se requieran para procesosposteriores. El proceso de secado necesita ser suave para reducir el riesgode degradación de los compuestos bioactivos. Diversos métodos de secadopueden ser utilizados.

3.4.1. Liofilización

Se utiliza para preservar un material perecedero o para facilitar su transporte.Los productos liofilizados pueden ser re-hidratados de forma rápida ysencilla.

Este proceso incluye las siguientes etapas:

Congelado del material.Reducción de la presión.Adición del calor necesario para permitir que el agua congelada en el materialsublime directamente de la fase sólida a fase gas.

3.4.2. Secado por aspersión

El secado por aspersión es el proceso industrial de secado más utilizado, alimplicar la formación de partículas y el secado. Es altamente adecuado parala producción continua de sólidos secos en forma de polvo, granulado oaglomerado, a partir de una alimentación líquida. Es un proceso idóneo cuandoel producto final debe cumplir con exigentes estándares de calidad respectoa la distribución de tamaños de partícula, humedad residual, densidad, y a laforma de las partículas.

El secado por aspersión implica la atomización de una alimentación líquida enun aerosol de pequeñas gotas y el contacto de esas pequeñas gotas con airecaliente en una cámara de secado. Tal y como se muestra en el siguiente diagrama,la evaporación de la humedad de las gotas y la formación de partículas secas,tienen lugar bajo condiciones controladas de temperatura y de caudal de circulaciónde aire.

Figura 8: Proceso de secado por aspersión.

Escalado

Tecno-logía

Crom.de

partición

Crom. deexclusión

portamaños

Crom.de inter-cambioiónico

Crom.de

adsorción

Micro-filtración

Ultra-filtración

Ósmosisinversa

Cristali-zación

relativa-mentefácil

másdifícil

másdifícil

másdifícil

Usado

Equipa-miento

flexiblerelativa-mentebarato

carocomplejo

y caro

simple,fiable, man-tenimiento

sencillo

válido válido válido no válido no válido no válido válido

Compues-tos sensi-bles a lapresión

válido

válido válido válido válido válido válido válidoCompuestos

termo-lábiles

válido

Selectividad alta baja alta baja bajaalta baja alta

Tamaño departícula

noinfluye influye

influye(0,1-10µ m)

influye(0,01-0,1µ m) influye

Tiempo depurificación

bajo bajo bajo largo largo largo largo

Costes ++ + ++ ++ + +bastante

caros++

Requeri-mientos

energéticosbajos bajos bajos bajos

bastantebajos

altos bajosbastante

bajos

Eficacia alta baja alta alta alta media

26 27

noinfluye

noinfluye

noinfluye

relativa-mentefácil

relativa-mentefácil

relativa-mentefácil

simple,fiable, man-tenimiento

sencillo

simple,fiable, man-tenimiento

sencillo

Page 16: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

28 29

El proceso de secado es muy rápido, por lo que este proceso es muy útilpara aquellos materiales que se pueden dañar por exposiciones al calorprolongadas. En el Documento de Referencia de las Mejores TécnicasDisponibles para los sectores alimentario, lácteo y de bebidas, se ha identificadoel secado por aspersión como la mejor técnica disponible de secado, debidoa sus reducidos consumos de energía y de agua y debido a sus reducidasemisiones de polvo.

3.4.3. Secadero rotatorio a vacío

La alimentación húmeda se introduce por cargas y se calienta indirectamentemientras es agitada por una paleta. La operación se realiza normalmente a vacío.El disolvente puede recuperarse condensando los vapores generados durantela operación de secado.

Las ventajas de este proceso son:

Pueden ser tratados materiales húmedos granulares o pastosos.Es posible trabajar a temperaturas bajas: es adecuado para materiales quepodrían ser dañados o sufrir alteraciones tras una exposición prolongada aaltas temperaturas (termolábiles). El vacío elimina la humedad al tiempo quepreviene la oxidación o las explosiones que podrían suceder cuando algunosmateriales se mezclan con el aire.La forma de calentamiento es indirecta.Alta eficacia energética.Es un proceso cerrado (aislado): se puede recuperar los disolventes, es másseguro y se minimizan las pérdidas de producto causadas por los contaminantesatmosféricos, el polvo, la oxidación, la decoloración y los cambios químicos.

4. Campos de aplicación de los COMPUESTOS BIOACTIVOSen los sectores ALIMENTARIO y COSMÉTICO

4.1. Legislación

Desde un punto de vista legal, los ingredientes naturales están regulados comoaditivos alimentarios y/o como productos cosméticos.

Aditivos alimentariosLos aditivos alimentarios usados como ingredientes durante la fabricación o lapreparación de alimentos y que forman parte del producto acabado, estáncubiertos por el alcance de la Directiva 89/107/EEC. Antes de su autorización,los aditivos alimentarios son evaluados en cuanto a su seguridad por el ComitéCientífico de los Alimentos, un equipo de expertos que asesora a la ComisiónEuropea en cuestiones alimentarias.

Todos los aditivos alimentarios autorizados tienen que superar losrequerimientos de calidad que se precisan de manera detallada en tresDirectivas de la Comisión:

Directiva 95/45/EC, que establece los criterios específicos de calidad sobre loscolorantes usados en la alimentación.Directiva 95/31/EC, que establece los criterios específicos de calidad sobre losedulcorantes usados en la alimentación.Directiva 96/77/EC, que establece los criterios específicos de calidad en otrosaditivos alimentarios diferentes a los colorantes y a los edulcorantes.

Productos cosméticosDirectiva del Consejo 76/768 del 27 de julio de 1976 sobre el borrador de lasleyes de los Estados Miembros referentes a los productos cosméticos.

Las restricciones y las prohibiciones en los ingredientes que se pueden utilizaren cosméticos se incluyen en varias listas dentro de la Directiva Europea deCosméticos.

La Resolución 96/335/EC, actualizada en la Resolución 2006/257/EC, estableceun inventario y una nomenclatura común de los ingredientes empleados enproductos cosméticos. El inventario es puramente indicativo y no constituiráuna lista de las sustancias autorizadas para ser usadas en productoscosméticos.

Page 17: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

30 31

4.3. Resveratrol

Situación del mercadoEn la siguiente tabla se incluyen algunas compañías suministradoras de resveratrol.

Posibles aplicacionesEl resveratrol tiene una aplicación cosmética, si se combina con filtros ultravioletascomunes, como agente fotoprotector y anti-manchas de la piel.

El resveratrol está disponible como suplemento alimentario. Inicialmente, suorigen fueron los pellejos y semillas de uva roja y moscatel (en ocasiones a partirde subproductos residuales de la fabricación del vino). Actualmente, se obtienede la planta “Fallopia Japonica”, que posee una concentración superior en estecompuesto.

4.2. Polifenoles de la uva

Situación del MercadoSe ha identificado a los siguientes proveedores de polifenoles del vino tinto agranel.

Origende los

polifenoles

CompañíaProducto Contenidototal de

polifenoles

Preciopor kg

Observaciones

Extracto delpellejo dela uva

NaturexPellejo

de la uva25-35% 47,55$/kg

Extracto desemillas de uva

Naturex Semillasde uva >95% 279,87$/kg

Contenidode OPC >40%

PROVINOLS TM SEPPIC

Vinos tintosseleccionados,

producidosen las regionesde Languedoc

y Rousillon(Francia)

95% 393,99$/kg1.51% Catequina0.17% resveratrol

3.49% OPC

Extracto desemillasde uva

AHDinternational

95% 68,00$/kg

Thera Vin PE30% polifenoles

Naturex Uva completa(Vitis vinifera)

>30% 46,19$/kgObtenidos porextracción conalcohol y agua

Vino tintoPE 30%polifenoles

Naturex >30% 129,07$/kgObtenidos por

exprimido yfermentación

Uva(Vitis vinifera)

Proantocia-nidinas delvino tinto

Dr. WinfriedBehr

34.5% 74,59$/kgÁcido tartárico =

12.65%OPC > 4%

Extracto desemillas de uva

Naturex Semillasde uva >95% 177,98$/kg

ResveratrolAHD

International 20% 95.00$/kg

ResveratrolAHD

International30% 122.00$/kg

Polygonumcuspidatum

PE 50%resveratrol

Naturex >50% 408.94$/kg

Origen delresveratrol

CompañíaProducto Pureza Preciopor kg

Resverapureresveratrol

PE 8%Naturex

Raíces dePolygonumcuspidatum

>8% 96.46$/kg

Resveratrol AHDInternational 80% 740.00$/kg

Raíces dePolygonumcuspidatum

Resveratrol AHDInternational

50% 265.00$/kg

Resveratrol AHDInternational 98% 1225.00$/kg

Page 18: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

32 33

4.4. Antocianinas

Situación del mercadoUn ejemplo de proveedor a granel de antocianinas es el siguiente:

Posible aplicaciónLas antocianinas están consideradas como metabolitos secundarios y suempleo como aditivo en la alimentación está permitido con el códigoE-163. Además se utilizan en el sector cosmético como protector solarpara la piel “after-sun”.

4.5. Proantocianidinas

Situación del mercadoEn la siguiente tabla se incluyen algunos proveedores a granel de proantocianidinas.

Preciopor kg

Extracto deantocianinas Sofral

PurezaOrigen de lasAntocianinas

CompañíaProducto

Uva negra(Vitis vinifera)

4% 36.00$/kg

Posibles aplicacionesLas proantocianidinas (OPC) se utilizan en la industria cosmética como agenteantiarrugas y como protector ocular para la retina.

En América, las OPC se utilizan como ingrediente alimenticio en los llamados"alimentos funcionales", como complejo vitamínico, o en cosméticos comolociones o geles de baño.

Mercados actuales y potencialesLas proantocianidinas se han vendido como suplementos alimenticios y terapéuticosen Europa desde los años 80, pero su introducción al mercado de Estados Unidosha sido relativamente reciente.

4.6. Quercetina

Posible aplicaciónLa quercetina se usa fundamentalmente como aglutinante alimentario.

4.7. Aceite de semillas de uva

Posibles aplicacionesEl aceite de semillas de uva se utiliza en: arreglos de ensaladas, adobos, frituras,aceites con sabores, aceites para masajes, lociones para tratar quemadurassolares, productos capilares, cremas corporales, bálsamo para los labios ycremas para las manos. La mayoría del aceite de semillas de uva se produceen Italia, si bien es también producido en otros países como Francia, España,y Argentina.

Este aceite se extrae de las semillas de la uva y tiene una temperatura dedegradación relativamente alta (aproximadamente 216ºC) por lo que puede serutilizado con seguridad para cocinar a altas temperaturas. El aceite de semilla dela uva se puede utilizar para refrituras, horneados y "fondue". Además, el aceitede semillas de uva tiene otras cualidades positivas para la cocina. Tiene un saborsuave y ligero, que se ha descrito como 'sabor a nuez’. Debido a ello, se utilizaa menudo como ingrediente en preparaciones para aliños de ensalada o comobase para condimentar con ajo, romero, u otras especias. También se utiliza comoingrediente en la mayonesa casera. Debido a las mismas razones por las que laindustria cosmética lo emplea (virtudes emolientes y de formación de películas)es posible emplear menos cantidad de este aceite.

Preciopor kg

Proantocianidinasdel vino tinto

Dr. WinfriedBehr

PurezaOrigende las OPC

CompañíaProducto

OPC> 4% 74,59$/kg

Observaciones

Ácido tartárico= 12.65%

Polifenoles totales= 34.5%

2% 86,95$/kgHarina desemillas de uva Top fruits

Pellejo de uvaAntho 3200 Obipektin 3,2% 72,00$/kgPellejo

de uva

Page 19: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

34 35

En todos los productos cosméticos, el aceite de semillas de uva es uningrediente preferido para los tejidos finos dañados y tensionados, poseecualidades regeneradoras y reestructurales que permiten un control mejorde la miniaturización de la piel. Puede ayudar a que las células epiteliales ynerviosas de la piel conserven su estructura normal, dando soporte a lasmembranas celulares. Se observa especialmente eficaz para la reparación dela piel que se encuentra alrededor de los ojos. Utilizado como crema hidratante,este aceite de reduce las marcas de estiramiento de la piel. El aceite desemillas de uva deja una película brillante sobre la piel cuando se empleacomo portador de aceites esenciales en aromaterapia. Contiene más ácidolinoleico que muchos aceites portadores. También puede usarse como lubricantepara el afeitado.

El aceite obtenido del prensado de las semillas de la uva se utiliza comosuplemento dietético. Contiene un porcentaje relativamente alto de ácidolinoleico, el cual pertenece a un grupo nutrientes conocidos como ácidosgrasos esenciales (EFAs).

Entre los residuos de la producción de vino o de zumo de uva, se encuentranlas pieles y las semillas. Las semillas de la uva se pueden extraer de este residuoy a partir de ellas, obtener un aceite suave conocido en la cocina por su altaresistencia al calor, no quemándose tanto como otros aceites de cocina. Lassemillas de uva y las pieles también pueden emplearse en la preparación compuestosorales que se emplean como medicamentos naturales.

4.8. Mercados actuales y potenciales para ingredientes naturalesde los residuos de procesado de la uva.

El estudio del mercado de los ingredientes naturales reveló que la mayoría delos productos (resveratrol, OPC, catequinas y aceite de semillas de uva) estángeneralmente presentes en los residuos del procesado de la uva (pieles, semillas)y no en la fruta (uva completa). Como los ingredientes naturales de la uva estánya bien representados en el mercado, no parece haber muchas posibilidades denuevos desarrollos. Sin embargo, una viabilidad económica completa tiene querealizar el estudio de mercado actual, para así poder tener una visión concretade los ingredientes naturales de la uva.

5. Evaluación de la VIABILIDAD ECONÓMICA de laextracción de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partirde residuos del procesado de la uva

El objetivo de este apartado es mostrar el beneficio neto de la extracción decompuestos bioactivos de residuos del procesado de uva, a la luz de los costesde la extracción industrial de estos compuestos y a los ingresos derivados desu venta.

Dos procesos de extracción se han utilizado como base de cálculo para determinarla viabilidad económica de la extracción de compuestos bioactivos a partir deresiduos del procesado de uva:

Ejemplo 1: Extracción con Fluidos supercríticos (EFS/SFE)/ CO2-SCEjemplo 2: Extracción con disolventes líquidos

Los organigramas siguientes muestran las etapas requeridas para extraer estoscompuestos y los equipos necesarios, considerando los procesos de extracciónsupercrítica y de extracción convencional con disolventes líquidos.

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON

FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2:EXTRACCIÓN CONVENCIONALCON DISOLVENTES LÍQUIDOS

BELT DRYER

HAMMERMILL

SUPERCRITICAL FLUIDEXTRACTOR

SPRAY DRYER

Drying

Milling

Exraction

Drying

Grape processing residues (pomace)

BELT DRYER

HAMMERMILL

HOMOGENISATOR

Drying

Milling

Homogenisation

Extraction

Grape processing residues (pomace)

DECANTER

ULTRAFILTRATION

EVAPORATOR

SPRAY DRYER

Decantation

Filtration

Evaporation

Drying

STIRRED TANK

Page 20: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

36 37

Es interesante resaltar que el pretratamiento (secado y molienda de la pulpa dela uva) se debe hacer necesariamente durante la estación de la vendimia (entreseptiembre y octubre, 2 meses) para preservar el producto. La extracción y elsecado son dos operaciones que se pueden hacer a lo largo de todo el año (330días; 24 horas al día), reduciendo de esta manera el trabajo durante el cortoperiodo de la vendimia y soslayando parcialmente el problema de la temporalidadde los extractos obtenibles de la uva.

Es también muy importante comentar que los cálculos desarrollados en estecapítulo incluyen solamente los costes debidos al trabajo, la energía, elmantenimiento, el control de calidad y los materiales. Los costes tales como elcoste de las ventas, de comercialización, de envío, de manipulación, dealmacenamiento, y los costes de la recuperación del disolvente no se hanconsiderado. Sin embargo, incluso siendo poco exhaustivas, las evaluacionessiguientes proporcionan una buena idea de la viabilidad económica de los dosmétodos de extracción diferentes.

5.1. Extracción de compuestos bioactivosde residuos del procesado de la uva

Partiendo de los datos de la producción de los residuos de procesado de la uva,proporcionados por las asociaciones industriales europeas del sector, que participanen el proyecto, se han definido tres hipótesis (mínima, intermedia y máxima)para proporcionar información adaptada a las compañías de diversos tamañosde producción.

5.1.1. Hipótesis mínima

La hipótesis mínima considera una cantidad de 125 toneladas anuales de residuosdel procesado de uva a tratar por una única empresa de procesado. Según esto,durante la estación de vendimia que dura unos 2 meses (a partir de septiembreoctubre), 2,3 toneladas de residuos tienen que ser tratados cada día.

Con EFS es posible extraer durante55 días (periodo necesario detrabajo anual), alrededor de 50.5kg de ace i te que cont ienepolifenoles y 884 kg de fibra pordía. El aceite se puede vender comotal o procesarse para obtener enun concentrado polifenólico quesupondría unos 35.1 kg diarios.

Con la extracción convencional condisolventes líquidos es posible extraerdurante 55 días (periodo de trabajoanual), alrededor de 55 kg de aceiteque contiene los polifenoles y 884 kgde la fibra por día. El aceite se puedevender como tal o procesar paraobtener unos 38 kg diarios deconcentrado polifenólico.

16.4t dry milledPomace/day

addition watersolvent 1:12

(all year over= 55 days)

HOMOGENISATOR

1.3t dry Pomace/day(moisture ~10%)

HAMMER-MILL

SOLVENTEXTRACTOR

FILTER

55 Kg polyphenolscontaining oil/day

884 Kgfibre/day

DRYING(all year over)

SPRAYDRYER

38 Kg polyphenolspowder/day

EXTRACTION(all year over

= 55days)

PRE-TREATMENT(during harvesting season)

DECANTER

BELT DRYER

2.3t pomace/day(moisture ~55%)

BELT DRYER

2.3t pomace/day(moisture ~55%)

1.3t dry Pomace/day(moisture ~10%)

HAMMER-MILL

SUPERCRITICALFLUID

EXTRACTOR

50.5 Kg polyphenolscontaining oil/day

884 Kgfibre/day

DRYING(all year over)

SPRAY DRYER

35.1 Kg polyphenolspowder/day

EXTRACTION(all year over

= 55days)

1.3 t dry milledPomace/day

(all year over = 55 days)

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON

FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2:EXTRACTION CONVENCIONALCON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Page 21: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

38 39

5.1.2. Hipótesis intermedia

La hipótesis intermedia considera una cantidad de 1250 toneladas anuales deresiduos del procesado de uva a tratar por una única empresa. Según esto,23 toneladas serían tratadas cada día durante la estación de vendimia que duraunos 2 meses (a partir de septiembre-octubre).

Con EFS es posible extraer durante 200 días(periodo de trabajo anual), alrededor de

138.9 kg de aceite que contiene polifenolesy 2,4 toneladas de fibra por día. El aceite sepuede vender como tal o procesarse paraobtener un concentrado polifenólico que

supondría unos 96,5 kg diarios.

Con la extracción convencional con disolventeslíquidos es posible extraer durante 200 días

(periodo de trabajo anual), alrededor de 150 kgde aceite que contiene polifenoles y 2,4 toneladasde fibra por día. El aceite se puede vender comotal o procesar para obtener unos 105 kg diarios

de concentrado polifenólico.

5.1.3. Hipótesis máxima

La hipótesis máxima considera una cantidad de 2500 toneladas anuales de residuosdel procesado de uva durante la temporada de vendimia, que dura 2 meses.La máxima hipótesis para el cálculo de costes considera que la extracción decomponentes bioactivos será llevada a cabo por una empresa extractora de grantamaño, centralizada para toda la región.

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2:EXTRACCIÓN CONVENCIONALCON DISOLVENTES LÍQUIDOS

5.2 Análisis económico de la extracción de compuestos bioactivos,a partir de residuos del procesado de la uva

5.2.1. Extracción de aceite rico en polifenoles y de fibra de uva

5.2.1.1. Análisis de costes

A continuación se muestra la evaluación de los costes de las diferentes etapasde tratamiento.

Costes de secado

La etapa de secado es la misma en ambos procesos de extracción (supercríticay con disolventes líquidos convencionales). Los costes de producción se hancalculado para secaderos de diversas capacidades, dependiendo de la hipótesisconsiderada. Los costes de mano de obra, energéticos y los costes analíticos parael control de calidad son proporcionales a la cantidad de residuos tratadaanualmente.

Con EFS es posible extraer anualmentedurante 330 días de trabajo, alrededor de

168,4 kg de aceite que contiene polifenolesy 2,9 toneladas de fibra por día. El aceite sepuede vender como tal o procesarse paraobtener un concentrado polifenólico que

supondría unos 117 kg diarios.

Con la extracción convencional con disolventeslíquidos es posible durante 330 días de trabajoanual, obtener alrededor de 182 kg de aceite

que contiene polifenoles y 2,9 toneladas de fibrapor día. El aceite se puede vender como tal oprocesar para obtener unos 127 kg diarios de

concentrado polifenólico.

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2:EXTRACCIÓN CONVENCIONALCON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Costes anuales de secado (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

6 777 17 553 30 321

Capacidad del secadero: 20 000 kg/día

Inversión inicial: 80 000 �

Hipótesis mínima

Hipótesis intermedia y máximaCapacidad del secadero: 50 000 kg/día

Inversión inicial: 110 000 �

Costes anuales de secado (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

6 777 17 553 30 321

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Capacidad del secadero: 20 000 kg/día

Inversión inicial: 80 000 �

Hipótesis mínima

Hipótesis intermedia y máximaCapacidad del secadero: 50 000 kg/día

Inversión inicial: 110 000 �

Page 22: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

40 41

Costes de molienda

La etapa de molienda es la misma en ambos procesos de extracción(supercrítica y con disolventes convencionales) y requiere la inversión enun molino de martillos.

Costes de extracción

La inversión inicial de los dos procesos de extracción es extremadamentediferente: 80 000 � para la extracción convencional con disolventes líquidos, yentre 2 000 000 � y 8 000 000 � para la extracción supercrítica. Por otra parte,el consumo de disolvente es más elevado en la extracción con disolventes líquidos.

Costes de decantación

La decantación es una etapa únicamente necesaria en el proceso de extracciónconvencional con disolventes líquidos.

Costes de molienda anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

7 476 66 823 132 700

Capacidad del molino: 5 000 kg/día

Inversión inicial: 20 000 �

Para todas las hipótesis

Costes de molienda anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

7 476 66 823 132 700

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Capacidad del molino: 5 000 kg/día

Inversión inicial: 20 000 �

Para todas las hipótesis

Costes de homogeneización

La homogeneización es una etapa necesaria solamente en el proceso de extraccióncon disolventes líquidos. Requiere realizar una inversion inicial en unhomogeneizador.

¡No es necesario homogeneizar! Costes de HOMOGENEIZACIÓN anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

41 573 60 339 78 878

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Capacidad del homogeneizador: 24 000 kg/día

Inversión inicial: 20 000 �

Hipótesis mínima

Hipótesis intermedia y máximaCapacidad del homogeneizador: 720 000 kg/día

Inversión inicial: 20 000 �

Costes de EXTRACCIÓN anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

167 861 1 048 088 1 916 937

Capacidad del extractor supercrítico: 1 320 kg/día

Inversión inicial: 2 000 000 �

Hipótesis mínima

Hipótesis intermediaCapacidad del extractor supercrítico: 3x1 320 kg/día

Inversión inicial: 6 000 000 �

Costes de EXTRACCIÓN anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

41 828 510 098 1 759 085

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Capacidad del extractor: 35 000 kg/día

Inversión inicial: 80 000 �

Hipótesis mínima

Hipótesis intermedia y máximaCapacidad del extractor: 100 000 kg/día

Inversión inicial: 80 000 �

Hipótesis máximaCapacidad del extractor supercrítico: 3x1 320 kg/día

Inversión inicial: 8 000 000 �

Se ha considerado un ratio de CO2 consumido respecto a material extraído de30, así como una recirculación de CO2 del 80%. Para la extracción líquida condisolventes se ha considerado una recuperación de disolvente del 90%.

¡No se requiere decantación! Costes de DECANTACIÓN anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

23 345 18 145 28 590

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Capacidad del decantador: 25 000 kg/día

Inversión inicial: 180 000 �

Hipótesis mínima

Hipótesis intermedia y máximaCapacidad del decantador: 1 200 000 kg/día

Inversión inicial: 350 000 �

Page 23: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

Costes de filtración

La ultrafiltración es una etapa únicamente necesaria en el proceso de extracciónconvencional con disolventes líquidos.

42 43

Inversión total y costes de producción

Sumando los gastos de pretratamiento, extracción y purificación se requierenlas siguientes inversiones en equipamiento y los siguientes costes de operación.

5.2.1.2. Análisis de beneficios

El proceso de extracción proporciona diversa clase de extractos naturales quese pueden vender en estado bruto como aglutinante o para las formulacionescosméticas. El precio en el mercado del aceite rico en polifenoles se ha estimadoalrededor de 60 ¤/kg mientras que la fibra de uva se estima en 4.50 ¤/kg.

¡No se requiere filtración! Costes de FILTRACIÓN anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

8 411 25 213 43 445

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Capacidad de filtro: 120 000 kg/día

Inversión inicial: 150 000 �

Para todas las hipótesis

Otros costes

Se han considerado los costes de supervisión y los relativos a un transportemedio de 15 km para la hipótesis máxima.

OTROS costes anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

1 499 4 124 17 754

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

OTROS costes anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

1 538 15 052 39 480

Coste TOTAL anual (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

130 909 702 294 2 090 773

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Coste TOTAL anual (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

183 652 1 147 517 2 119 438

Inversión inicial TOTAL (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

699 697 1 196 667 1 295 657

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Inversión inicial TOTAL (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

2 139 394 6 238 333 8 261 313

Produits de l’extraction (kg)

Hipótesismínima

(125t/año)

Polifenoles Fibras

2 778 48 611 Produits de l’extraction (kg)

Hipótesismínima

(125t/año)

Polifenoles Fibras

2 778 48 611

Hipótesisintermedia

(1 250t/año) 27 778 486 111

Hipótesisintermedia

(1 250t/año) 27 778 486 111

Hipótesismáxima

(2 500t/año) 55 556 972 222

Hipótesismáxima

(2 500t/año) 55 556 972 222

Ingresos anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

385 417 3 854 167 7 708 333

Ingresos anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

385 417 3 854 167 7 708 333

Productos extraídos (kg) Productos extraídos (kg)

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

5.2.2. Extracción de un concentrado polifenólico y de fibras de uvaPara obtener un concentrado polifenólico, el aceite polifenólico debe ser procesado.Las fibras de uva extraídas por medio de extracción supercritica o de extracciónconvencional pueden comercializarse como tal.

Page 24: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

5.2.2.1. Analisis de costes

Los costes debidos al proceso de secado posterior a la extracción han sidoestimados.

Costes de secado

Para el secado por aspersión de un aceite, es necesario un agente auxiliar queactúe como soporte.

Inversión total y costes de producción

Teniendo en cuenta los costes relativos al pretratamiento, a la extracción, y a lapurificación y secado posterior se requieren las siguientes inversiones enequipamiento y los siguientes costes de operación.

44 45

5.2.2.2. Analisis de beneficios

Considerando un precio medio aproximado de 65 ¤/kg para el concentradopolifenólico y los ya comentados ingresos debidos a la venta de fibra de uva,pueden estimarse los siguientes ingresos anuales:

Costes anuales de SECADO POR ASPERSIÓN (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

12 833 89 884 175 279

Capacidad del secadero por aspersión: 500 kg/día

Inversión inicial: 100 000 �

Para todas las hipótesis

Costes anuales de SECADO POR ASPERSIÓN (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

13 537 96 925 189 360

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Capacidad del secadero por aspersión: 500 kg/día

Inversión inicial: 100 000 �

Para todas las hipótesis

Coste anual TOTAL (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

144 447 799 219 2 280 133

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Coste anual TOTAL (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

196 485 1 237 401 2 294 717

Inversión inicial TOTAL (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

799 697 1 296 667 1 395 657

Inversión inicial TOTAL (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

2 239 394 6 338 333 8 361 313

Produits de l’extraction (kg)

Hipótesismínima

(125t/año)

Polifenoles Fibra

1 930 48 611 Produits de l’extraction (kg)

Hipótesismínima

(125t/año)

Polifenoles Fibra

2 091 48 611

Hipótesisintermedia

(1 250t/año) 19 298 486 111

Hipótesisintermedia

(1 250t/año) 20 906 486 111

Hipótesismáxima

(2 500t/año) 38 596 972 222

Hipótesismáxima

(2 500t/año) 41 813 972 222

Ingresos anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

344 189 3 441 886 6 883 772

Ingresos anuales (�)

Hipótesismínima

(125t/año)

Hipótesisintermedia

(1 250t/año)

Hipótesismáxima

(2 500t/año)

354 642 3 546 418 7 092 836

Productos extraídos (kg) Productos extraídos (kg)

Ejemplo 1:EXTRACCIÓN CON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Ejemplo 2: EXTRACCIÓNCONVENCIONAL

CON DISOLVENTES LÍQUIDOS

Page 25: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

5.3. Beneficios anuales y tiempo de amortización

Para la hipótesis mínima, en el caso de la extracción con fluidos supercríticos,las pérdidas económicas muestran la inviabilidad de este proceso. Los otros casosse muestran como económicamente factibles. Sin embargo, la ventaja de laextracción con fluidos supercríticos respecto a la realizada de forma convencional,debida al disolvente residual que queda en los productos extraídos de estasegunda forma, así como los costes para construir el centro de tratamiento, losdebidos al transporte de los subproductos, al empaquetado y al medio ambiente,deben ser considerados.

46

6. BIBLIOGRAFÍA

Affinity chromatography Handbook, Amersham Biosciences.

D. Ambrose, E. Bayer, O. Samuelson (1974) Pureand Appl. Chem. 37, 437.

Critical Assessment of size exclusion chromatography, Dusan Berek, PolymerInstitute of the Slovak Academy of Sciences, 842 36 Bratislava, Slovakia.

Binnie, Chris, Kimber, Martin, & Smethurst, George. (2002). Basic water treatment(3rd ed.). London: ThomasTelford Ltd.

J. Bonnerjea, S. Oh, M. Hoare and P. Dunhill (1986) Bio/Tecnology 4, 954.

Cerruti G., “Il Rischio Alimentare” 1993: antiossidanti, sinergisti, sequestranti,cap. 8.5.

Danzing L., International Food Ingredients: “Colour”, March 2004, pg. 42.

Ion exchange, Friedrich Helfferich.

Bioseparation using surfactant-aidedsize-exclusion chromatography, Horneman,D.A., 2006-10-10.

Louise Prance, Cosmetics design-europe.com: “Natural Ingredients driveself-tan market”, 07/02/2007.

Porcelli G., Folliero G., “Additivi e coloranti negli Alimenti”, Bulzani Editore,Roma 1977: Antiossidanti, p 15.

Robert van Reis and Andrew Zydney, Membrane separations in biotechnology,Current Opinion in Biotechnology 2001,12:208-211.

Pure & Appl. Chem., Vol. 64, No.1, pp. 169-184, 1992 “Purification techniquesfor biological products”.

Hipótesismínima

(125t/año)

HipótesisIntermedia(1 250t/año)

HipótesisMáxima

(2 500t/año)

Ejemplo 1:EXTRACCIÓNCON FLUIDOS

SUPERCRÍTICOS

Aceiterico en

polifenoles;Fibra de

uva

Beneficio anual (¤)sin amortización 201 765 2 706 650 5 588 896

Beneficio anual (¤)incluyendoamortización en 5 años

-218 235 1 480 650 3 962 896

Concentradopolifenólico;Fibra de uva

147 703 2 204 485 4 589 055

-292 297 958 485 2 943 055

Ejemplo 2:EXTRACCIÓN

CONVENCIONALCON

DISOLVENTESLÍQUIDOS

254 507 3 151 873 5 617 560

148 507 3 005 873 5 471 560

210 195 2 747 200 4 812 703

84 195 2 581 200 4 646 703

Beneficio anual (¤)sin amortización

Beneficio anual (¤)incluyendoamortización en 5 años

Aceiterico en

polifenoles;Fibra de

uva

Concentradopolifenólico;Fibra de uva

Beneficio anual (¤)sin amortización

Beneficio anual (¤)incluyendoamortización en 5 años

Beneficio anual (¤)sin amortización

Beneficio anual (¤)incluyendoamortización en 5 años

47

Page 26: “MANUAL de COMPUESTOS BIOACTIVOS a partir de … · compuestos bioactivos a partir de los residuos del procesado del tomate, de la aceituna, y de la uva, así como sobre sus aplicaciones

7. OTROS ENLACES Y PROYECTOS RELACIONADOS

PARADOX "Aditivos Alimentarios Extraídos del Vino Tinto" fue fundado bajo elsexto Programa Marco. La misión de PARADOX fue obtener un extracto establea partir de pellejos y semillas de la uva de vino tinto para identificar y cuantificaranalíticamente los principales componentes, para formular el extracto enpreparaciones estables, apetecibles, para agregarlo a preparaciones de alimentosbásicos como el pan y la leche, y además, para probar la eficacia de tales extractosformulados en líneas celulares in Vitro y en los consumidores.

(número de proyecto: 508649).

Puerta de entrada a la Unión Europea. www.europa.eu

Servicio Comunitario de Información de Investigación y Desarrollo.www.cordis.europa.eu

ttz Bremerhaven. www.ttz-bremerhaven.de

ainia centro tecnológico. www.ainia.es

Confederación de Cooperativas Agrarias de España. www.ccae.es

AMITOM - Asociación Internacional Mediterránea del procesado del tomate.www.amitom.com

VIGNAIOLI PIEMONTESI S.C.A (Italia). www.vignaioli.it

Unión de Cooperativas Agrícolas de Peza (Grecia). www.pezaunion.gr

ANFOVI - L’organisme de formation des Vignerons Indépendants (Francia).www.anfovi.com

Tecnoalimenti S.C.p.A. (Italia). www.tecnoalimenti.com

48

8. AGRADECIMIENTOS

Los miembros de BIOACTIVE-NET agradecen el apoyo financiero de la ComisiónEuropea para la realización del manual Bioactive-net.

La publicación de este manual no habría sido posible sin las colaboraciones detodos los expertos, que contribuyen desde las ocho organizaciones miembro deBIOACTIVE-NET, y sin los colaboradores externos, que amablemente apoyaronel consorcio con sus valiosas contribuciones.