MODELAMIENTO MATEMATICO DE LA EXTRACCION POR ARRASTRE DE

VAPOR DEL ACEITE ESENCIAL DEL SANKY

I. OBJETIVOS:

- Extraer el aceite esencial del fruto “sanky”

- Modelar matemáticamente el proceso de extracción por arrastre de vapor del aceite

esencial del sanky.

II. MARCO TEORICO

II.1. DEFINICION: El Sanky es un fruto de origen

andino con grandes propiedades

beneficiosas para el organismo, se dice que

disminuye el hambre, regula la sed y posee

propiedades curativas, además, se considera un

antioxidante natural muy poderoso.

Se caracteriza por ser un fruto jugoso con un

bajo contenido en azúcar y un sabor ligeramente ácido, en su composición presenta

gran cantidad de calcio y fósforo, importantes para el crecimiento y fortalecimiento

de los huesos, y el potasio, que aportan incluso supera por el doble la cantidad que

puede aportar el plátano.

Además, este peculiar fruto presenta una alta concentración de ácido ascórbico, por

lo que está indicado para prevenir el escorbuto, enfermedad provocada por una

carencia de vitamina C

II.2. USOS DEL SANKY

Desde el punto de vista industrial se le señala como:

- Fuente de ácido cítrico

- Insumo para la fabricación de jugos mermeladas, jaleas, caramelos, cócteles,

bebidas, etc.

Para usos medicinales, los pobladores usan el jugo del sanky en altas concentraciones

porque posee:

- propiedades laxantes.

- Propiedades de tensor- reguladores y

- también previene la gastritis y enfermedades del hígado.

Desde el punto de vista cosmético:

- la cáscara del fruto es usado para el lavado del cabello.

II.3. COMPOSICIÓN FÍSICO QUÍMICA :

En el cuadro N°1 se detalla la composición físico – química de la pulpa y la cáscara de

Sanky. Se observa tiene un contenido significativo de calcio, fósforo y potasio.

FUENTE: La Molina Calidad Total Laboratorios, Universidad Agraria La Molina

COMPONENTE PULPA CASCARA

Caloria (kcal.) 17.6 28

Humedad (g/100g). 95.2 91.6

Carbohidrato (g/100g). 3.1 5.6

Ceniza (g/100g). 0.4 1.4

Grasa (g/100g) 0.0 0.0

Fibra (g/100g). 0.9 1.7

Proteína (g/100g) 1.3 1.4

MINERALES

Calcio (ppm) 104.5 752.0

Potasio (ppm) 5566.4 1743.9

Fosforo (mg/100g) 12.8 6.7

VITAMINAS

Vitamina C (mg/100g) 57.1 2.5

II.4. INFORME

TECNICO

FUENTE: La Molina Calidad Total Laboratorios, Universidad Agraria La Molina

II.5. METODO DE EXTRACCION

II.5.1. ACEITE ESENCIAL

Los aceites esenciales son mezclas de varias sustancias químicas biosintetizadas

por las plantas, que dan el aroma característico a algunas flores, árboles,

frutos, hierbas, especias, semillas y a ciertos extractos de origen animal. Se

trata de productos químicos intensamente aromáticos, no grasos, volátiles por

naturaleza y livianos. Son insolubles en agua, levemente solubles en vinagre, y

solubles en alcohol, grasas, ceras y aceites vegetales. Se oxidan por exposición

al aire.

Energía Total (kcal/100ml) 6.4

Grasa (g/100ml de muestra original) 0.0

Humedad (g/100ml de muestra original) 98.3

Carbohidratos (g/100ml de muestra

original)

1.5

Proteína (g/100ml de muestra original)

(factor 6.5)

0.1

Fibra (g/100ml de muestra original) 0.0

Potasio (g/100ml de muestra original) 84.3

II.5.2. DESTILACION POR ARRASTRE DE VAPOR

La destilación por arrastre con vapor es una técnica usada para separar

sustancias orgánicas insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otras no

volátiles que se encuentran en la mezcla, como resinas o sales inorgánicas, u

otros compuestos orgánicos no arrastrables.

- Ley de Dalton

Los vapores saturados de los líquidos inmiscibles sigue la Ley de Dalton sobre

las presiones parciales, que dice que: cuando dos o más gases o vapores, que

no reaccionan entre sí, se mezclan a temperatura constante, cada gas ejerce la

misma presión que si estuviera solo y la suma de las presiones de cada uno, es

igual a la presión total del sistema. Su expresión matemática es la siguiente:

PT = P1 + P2 + --- Pn

Al destilar una mezcla de dos líquidos inmiscibles, su punto de ebullición será la

temperatura a la cual la suma de las presiones de vapor es igual a la

atmosférica. Esta temperatura será inferior al punto de ebullición del

componente más volátil. Si uno de los líquidos es agua (destilación por arrastre

con vapor de agua) y si se trabaja a la presión atmosférica, se podrá separar un

componente de mayor punto de ebullición que el agua a una temperatura

inferior a 100ºC. Esto es muy importante cuando el compuesto se descompone

a su temperatura de ebullición o cerca de ella. En general, esta técnica se

utiliza cuando los compuestos cumplen con las condiciones de ser volátiles,

inmiscibles en agua, tener presión de vapor baja y punto de ebullición alto.

II.5.3. EXTRACCION DE ACEITES ESENCIALES

Cuando se usa vapor saturado o sobrecalentado, generado fuera del equipo

principal, ya sea por una caldera, una olla de presión o un matraz adecuado,

esta técnica recibe el nombre de “destilación por arrastre con vapor”,

propiamente dicha.

También se puede usar el llamado “método directo”, en el que el material está

en contacto íntimo con el agua generadora del vapor. En este caso, se ponen

en el mismo recipiente el agua y el material a extraer, se calientan a ebullición

y el aceite extraído es arrastrado junto con el vapor de agua hacia un

condensador que enfría la mezcla, la cual es separada posteriormente para

obtener el producto deseado. Este método es usado de preferencia cuando el

material a extraer es líquido.

Una variante de esta última técnica es la llamada “hidrodestilación”, en la que

se coloca una trampa al final del refrigerante, la cual va separando el aceite del

agua condensada, con lo cual se mejora y se facilita el aislamiento del aceite

esencial. También puede montarse como un reflujo, con una trampa de

Clevenger para separar aceites más ligeros que el agua.

El vapor de agua condensado acompañante del aceite esencial es llamado

“agua floral” y posee una pequeña concentración de los compuestos químicos

solubles del aceite esencial, lo cual le otorga un ligero aroma, semejante al del

aceite obtenido. En algunos equipos industriales, el agua floral puede ser

reciclada continuamente, o bien, es comercializada como un subproducto

(Agua de Colonia, Agua de Rosas, etc.)

II.5.4. MATERIALES

II.5.5. PROCEDIMIENTO

Monte el equipo que se muestra en la figura

Coloque el agua destilada en el matraz no. 1 (Kitazato): generador de vapor.

En el matraz no. 2 coloque la muestra cortada en trozos pequeños. Al tapar

este matraz, cuide que la conexión de vidrio no se obstruya con los trozos de la

muestra pues de ser así, no habrá paso de la corriente de vapor.

Caliente con el mechero el matraz no. 1 hasta ebullición, con el fin de generar

el vapor que pasará al matraz no. 2 colocado en una manta de calentamiento,

extrayéndose de esta manera el aceite esencial, el cual es inmediatamente

arrastrado por el vapor de agua en un proceso de codestilación.

Suspenda el calentamiento cuando el volumen del destilado sea de 100 o

150mL aproximadamente.

De este destilado extraiga totalmente el aceite esencial colocando en el

embudo de separación el destilado y separando la mayor parte de la fracción

acuosa.

Al aceite sobrenadante (unas cuantas gotas), agregue 5mL de acetato de etilo

para facilitar su separación.

La fase acuosa se desecha y el extracto orgánico se colecta en un matraz

Erlenmeyer o un vaso de precipitados agregue entonces la cantidad necesaria

de sulfato de sodio anhidro para eliminar el agua remanente.

Filtre o decante el extracto seco y colóquelo en un vaso de precipitado.

III. PRE TRATAMIENTO

III.1. PREPARACIÓN DE LA MATERIA PRIMA

Se utilizó como materia prima el Sanki, adquirido en el mercado de Caquetá de la

Ciudad de Lima, y una masa media de 200 g. Con la finalidad de adecuar la materia

prima para el proceso de extracción, se realizaron las siguientes operaciones:

III.1.1. Limpieza: Se eliminan cuidadosamente las raíces adheridas, de preferencia se

utilizan cuchillos de acero inoxidables de hoja roma con el fin de separar

también las escamas que cubren el rizoma.

III.1.2. Lavado: tiene por finalidad eliminar los últimos vestigios de tierra y se realiza

mediante un flujo continuo de agua potable a temperatura ambiente y luego se

deja escurrir y se le da oreado por 6 horas para eliminar el exceso de humedad.

III.1.3. Cortado: debido a que la muestra debe ser secada, se recomienda cortarlas en

hojuelas de 1 cm de espesor para facilitar la operación de secado. Esto se

realizó en forma manual con ayuda de cuchillos de acero inoxidable.

III.1.4. Secado: se realiza para facilitar el proceso de extracción y así mismo lograr un

mayor tiempo de almacenaje si es que no se va a extraer de forma inmediata.

En este caso se hicieron pruebas con un horno a 70ºC, y el tiempo de secado

esta aproximadamente entre 1 y 2 horas.

III.1.5. Molienda: se utilizó un mortero para obtener un mayor número de partículas

que harán más eficiente la extracción al aumentar la superficie de contacto.

IV. MODELO MATEMATICO A EMPLEAR

4.1 DESARROLLO DEL MODELO