CINETICA DE EXTRACIONDE ACEITE DE CURCUMA LONGA L

UNIVERSIDAD NACIONAL[pic 1][pic 2]

“PEDRO RUIZ GALLO”

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E

INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

TESIS

“EVALUACIÓN DE LA CINÉTICA DE EXTRACCIÓN DEL ACEITE ESENCIAL DE Cúrcuma longa. MEDIANTE HIDRODESTILACIÓN Y CALENTAMIENTO ÓHMICO ASISTIDO POR HIDRODESTILACIÓN”

PRESENTADO POR:

Bach.: MARIA ESTHER ORTIZ SALAZAR

Bach.: DIANA MELISSA ESQUIVES VIDARTE

PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO QUÍMICO

LAMBAYEQUE – PERU

2021[pic 3]

INTRODUCCIÓN

Los aceites esenciales son sustancias odoríferas de naturaleza oleosa encontradas prácticamente en todos los vegetales; son muy numerosos y están ampliamente distribuidos en distintas partes del mismo vegetal: en las raíces, tallos, hojas, flores y frutos. Según Briga (1962), estos aceites esenciales son componentes heterogéneos de terpenos, sesquiterpenos, ácidos, ésteres, fenoles, lactonas; todos ellos fácilmente separables ya sean por métodos químicos o físicos, como la destilación, refrigeración, centrifugación, etc.

La Cúrcuma longa L. es una planta que se encuentra en estado silvestre en las zonas montañosas de las regiones oriental y occidental de Cuba y aparece además ocasionalmente en las parcelas de algunos campesinos. A la misma se le atribuyen propiedades antioxidantes, hepatoprotectoras, anticancerígenas y quimioprotectoras. En los rizomas de la planta se encuentra un aceite esencial en un 2,44 % , constituido por una mezcla de terpenos y turmerona como componentes mayoritarios, lo que le confiere potencial actividad antimicrobiana.

La cúrcuma tiene una larga historia como un agente medicinal, especia y colorante, y el aceite esencial de cúrcuma es un agente de salud natural extremadamente impresionante que tiene algunos de los efectos anticancerígenos más prometedores de todos. Esto no es sorprendente cuando se considera el hecho de que por lo menos 20 de las moléculas de la cúrcuma son antibióticos, 14 son conocidas preventivas de cáncer, 12 son antitumorales, 12 son anti-inflamatorias y hay al menos 10 diferentes antioxidantes en la cúrcuma. Los beneficios de la cúrcuma también provienen de sus vitaminas, fenoles y otros alcaloides que promueven la salud.

Al igual que el polvo de cúrcuma, el aceite de cúrcuma también es antialérgico, antibacteriano, antimicrobiano, antifúngico, antiparasitario y antiviral. También es un fuerte factor relajante y equilibrante. Además, de acuerdo con la medicina ayurvédica, esta hierba energizante está destinada a apoyar el desequilibrio del tipo de cuerpo Kapha.

Teniendo en cuenta todos estos componentes beneficiosos, no es ninguna sorpresa que el aceite esencial de cúrcuma tenga siguientes beneficios para la salud.

Según estudios, la curcuma presenta importantes propiedades funcionales derivadas de su composición, como el alto contenido de antioxidantes, la capacidad fotoestabilizante de los extractos hidroalcohólicos, actividad fungistática de los aceites esenciales y la actividad antibacterial del extracto hidroacetónico y del extracto etanólico. Hay un alto número de investigaciones que evalúan el extracto de flores de Cúrcuma longa L. desde la óptica médica, farmacéutica y cosmética a nivel de su composición  química,  propiedades antioxidantes y antimicrobianas, pero se dispone de muy poca información científica y técnica sobre estudios  que  relacionen  la  cinética de  extracción  del  aceite  y su aplicación en  el sector de alimentos. En este sentido, en un esfuerzo por fortalecer la cadena productiva de plantas aromáticas, medicinales y condimentarías de la zona de Influencia  y formular  productos de investigación que   conlleven a generar  en el  cultivo  de Cúrcuma longa L. un alto valor agregado, se generó la necesidad de formular esta propuesta de investigación, cociendo que las técnicas analíticas y de separación juegan un papel determinante para asegurar la completa extracción y estudios fotoquímicos de los extractos y aceites esenciales de Cúrcuma longa L.

Esta propuesta de investigación contribuye al estudio de la cinética de extracción de aceites esenciales, específicamente a partir de la Cúrcuma longa L., cuyo objetivo principal fue evaluar la cinética de extracción del aceite esencial de Cúrcuma longa L. obtenido mediante hidrodestilación (HD) y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación (OAHD). Se realizaron varias etapas en la investigación: la primera, una caracterización de la flores frescas de Cúrcuma longa L.; la segunda,  la cinética de extracción: determinación  de los parámetros cinéticos (tasa de incremento de temperatura (°C/min) , velocidad de acumulación del aceite (ml/min), tiempo total de extracción (min), rendimiento  de extracción  del aceite esencial (ml de aceite esencial/100 gramos de muestra), incluyendo el modelamiento del proceso que correspondió a una cinética de segundo orden. Y la tercera etapa, la caracterización preliminar del aceite en cuanto a la determinación de sus constantes físicas y el contenido de fenoles total (µg/mL). En la investigación se obtuvieron dos tipos de aceite  esencial de Cúrcuma longa L. obtenido mediante dos métodos de extracción HD y OAHD con dos (2) niveles como tratamientos (rizoma fresca y seca).

El objetivo en esta investigación, se centró en evaluar la cinética de extracción del aceite esencial de Cúrcuma longa. obtenido mediante el método convencional por hidrodestilación (HD) y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación (AOHD) como técnica emergente e innovadora. Se emplearon cepas en estado fresco y seco de Cúrcuma longa para cada uno de los métodos de extracción (HD y OAHD). Se caracterizó la materia prima en estado fresco, en relación al contenido de humedad, pH, acidez, cenizas, extracto etéreo y materia seca; los resultados obtenidos en relación al contenido de humedad y materia seca aportaron información de interés para los cálculos del rendimiento del aceite. Se evaluó el efecto de los métodos de extracción (HD y OAHD) y  de los tratamientos (estado de  la cepa fresca y seca) sobre la cinética de  extracción  del  aceite  esencial  de Cúrcuma longa.

OBJETIVOS

GENERAL: Evaluar la Cinética de extracción del aceite esencial de Cúrcuma longa, obtenido mediante hidrodestilación y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación.

ESPECÍFICOS:

1. Caracterizar física y químicamente las cepas de Cúrcuma longa., en estado fresco, en relación al contenido de humedad, pH, acidez, cenizas, extracto etéreo y materia seca.
2. Determinar los parámetros cinéticos como tasa de incremento de temperatura (°C/min), inicio de acumulación del aceite (min), velocidad de acumulación del aceite (ml/min), tiempo total de extracción (min), rendimiento (ml de aceite esencial/100 gramos de muestra), en la extracción del aceite esencial por hidrodestilación y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación en cepas de Cúrcuma longa L.
3. Determinar y evaluar la cinética de extracción (% rendimiento/t(min)) del aceite esencial, evaluar diferencias significativas entre los métodos de extracción (hidrodestilación y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación) en la obtención del aceite esencial obtenido a partir de las cepas de Cúrcuma longa L.
4. Analizar los fenómenos de transporte en relación a la transferencia de masa y calor que se   registran   en   el   proceso de la extracción del aceite esencial obtenido por hidrodestilación y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación en cepas de Cúrcuma longa L.
5. Validar mediante modelamiento matemático de segundo orden los parámetros cinéticos de rendimiento (%v-w), la velocidad de extracción de aceite (mL/min) y predecir la velocidad inicial de extracción en función del tiempo de acumulación de aceite.
6. Caracterización preliminar del aceite esencial de Cúrcuma longa L., obtenido por hidrodestilación y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación, en relación a la densidad, índice de refracción e índice de acidez incluyendo algunos ensayos fitoquímicos cualitativos.
7. Determinar y evaluar diferencias significativas, en el contenido de fenoles totales en el aceite esencial de Cúrcuma longa L., obtenido por hidrodestilación y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación.

PLANTEAMIENTO

En esta propuesta de investigación se dan los siguientes planteamientos:

• ¿Los parámetros cinéticos como comparación entre los perfiles de temperatura (°C) por unidad de tiempo (min), determinación de la velocidad de acumulación de aceite (ml/min), rendimiento de extracción del aceite esencial (ml de aceite esencial/100 gramos de muestra) con respecto al tiempo, permiten evaluar el efecto de la hidrodestilación y el calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación en la extracción del aceite esencial de Cúrcuma longa L.?
• ¿El porcentaje de humedad de las muestras puede llegar a modificar los parámetros cinéticos y el rendimiento de extracción (ml/min) del aceite esencial obtenido mediante hidrodestilación y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación a partir de las cepas de Cúrcuma longa L.?
• ¿El modelamiento de la cinética de extracción permite analizar el comportamiento linealizado del rendimiento (ml de aceite esencial/100 gramos de muestra) y de la determinación de la velocidad de acumulación de aceite (ml/min) a partir de los datos experimentales?
• ¿El contenido de Fenoles (µg/mL) del aceite esencial de Cúrcuma longa L.?
• ¿Se puede ver afectado por los procesos de extracción (hidrodestilación y calentamiento óhmico asistido por hidrodestilación) y estado de la cepa (fresco y seco)?

1.        MARCO TEORICO

1. Aceites esenciales

Los aceites esenciales (esencias o aceites volátiles) son: “productos de

composición generalmente muy compleja que contienen los principios volátiles

que se encuentran en los vegetales más o menos modificados durante su

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