Colorantes

PROCESAMIENTO GENERAL PARA LA EXTRACCION DE COLORANTES NATURALES

Para obtener el colorante natural, se dan tres fases bien diferenciadas:

1. Extracci¾n

2. Precipitaci¾n

3. Purificaci¾n

1. Extracci¾n: consiste en separar el componente soluble de un s¾lido mediante lavado o lixiviado por solventes.

La extracci¾n estß determinada por:

-Cantidad de constituyentes solubles

-Distribuci¾n de s¾lidos solubles en el material

-Naturaleza del s¾lido que depende del tama±o de partÝcula

En el proceso de extracci¾n es importante tener en cuenta factores que deben ser controlados con sumo cuidado para obtener productos de calidad apropiada.

a)Tama±o de partÝcula: influye de diferentes formas:

-Cuanto mßs peque±as sean las partÝculas, mucho mayor es el ßrea interfasial entre el s¾lido y el lÝquido y por lo tanto, la relaci¾n o velocidad de transferencia de materiales es mayor.

-Cuando el material es demasiado fino ofrece dificultades en la extracci¾n, ya que en algunos casos impide la libre circulaci¾n del lÝquido y el drenaje del s¾lido residual resulta mßs difÝcil.

b)Solvente: debe ser un solvente selectivo y su viscosidad suficientemente baja que pueda circular libremente. Cuando la concentraci¾n del soluto aumenta en el solvente, la soluci¾n se va haciendo mßs viscosa y la velocidad de extracci¾n disminuye.

c)Temperatura: conforme aumenta la temperatura, aumenta la velocidad de extracci¾n, ya que aumenta el coeficiente de difusi¾n.

d)Agitaci¾n: incrementa la difusi¾n y por lo tanto aumenta la transferencia del material desde la superficie de las partÝculas a la soluci¾n y ademßs evita la sedimentaci¾n.

2. Precipitaci¾n: consiste en obtener una masa o residuo. Para ello se tiene que separar del lÝquido en el cual estaba disuelto.

Se puede llevar a cabo por:

-MÚtodos quÝmicos: utilizando productos quÝmicos

-MÚtodos mecßnicos: por centrifugaci¾n o simplemente por sedimentaci¾n.

3. Purificaci¾n: consiste en separar las sustancias extra±as que impurifican el colorante.

I. TECNOLOGIAS PARA LA OBTENCION DEL COLORANTE DEL ACHIOTE: BIXINA

Por: Ing. M.Sc. AmÚrico Guevara PÚrez

En la Figura 1 se observa el Flujo de operaciones para la obtenci¾n del colorante del achiote, el cual se describe a continuaci¾n:

A)MATERIA PRIMA: las cßpsulas de achiote deben ser cosechadas cuando ha alcanzado el estado fisiol¾gico apropiado, el fruto empieza a abrirse en dos, momento en el cual debe ser cosechado, lo mßs pronto posible y con sumo cuidado para evitar pÚrdidas por desgranamiento natural. Posteriormente, los frutos deben ser soleados para facilitar la extracci¾n de las semillas que se puede hacer manualmente o mediante equipos dise±ados para esta operaci¾n. ExtraÝdas las semillas deben ser secadas, exponiÚndolas al sol (3 o 4 dÝas) o en secadores.

B)EXTRACCIËN: se puede realizar con los siguientes solventes:

-Con agua

-Con ßlcali

-Con solventes (aceite, glicol, alcohol etÝlico, cloroformo, etc.)

1)Extracci¾n del colorante con agua: el pericarpio de la semilla es extraÝdo por agitaci¾n con agua a temperatura no mayor de 70C y luego se deja enfriar. Posteriormente se cuela o tamiza para eliminar la semilla agotada. El lÝquido se deja en reposo con el objeto de que la masa colorante se asiente en el fondo y asÝ separarla del lÝquido. La masa colorante se seca por aire caliente obteniendo 4.8 a 8% de extracto colorante, en relaci¾n a la semilla, conteniendo este extracto 10 a 12% de pigmentos.

2)Extracci¾n del colorante con soda ca•stica: la extracci¾n debe realizarse en recipientes de acero inoxidable, al cual se alimenta agua con 1% de de soda. La relaci¾n de semilla:soluci¾n de soda adecuada es de 1:2.5.

Se deben ejecutar mÝnimo 3 extracciones. Posteriormente al extracto se le agrega H2SO4 o HCl 1N, en exceso de este modo el colorante precipitarß para ser filtrado y secado.

Con este mÚtodo se obtendrß sales de sodio de norbixina, probablemente en las formas Cis o Trans.

3)Extracci¾n con solventes:

a)Bixina soluble en aceite: las semillas de annato son primeramente calentadas con agua o vapor, estas semillas hinchadas son sumergidas en aceite vegetal a una temperatura que no exceda de 70C y raspadas mecßnicamente para remover el pericarpio de la semilla. Posteriormente, se da un calentamiento bajo vacÝo a temperatura que no exceda los 130C.

Finalmente, se procede a un tamizado o colado para eliminar la semilla agotada. El extracto es filtrado para eliminar material insoluble.

Los carotenoides principales incluyen, trans-bixina un producto de degradaci¾n tÚrmica de color amarillo y la cis-bixina.

Se obtiene un extracto de annato soluble en aceite, el mismo que

FIGURA 1: FLUJO DE OPERACIONES PARA LA OBTENCION DEL COLORANTE DEL ACHIOTE: BIXINA

Semillas

EXTRACCION

TAMIZADO Semillas

Agotadas

Extracto

colorante

PRECIPITACION

PURIFICACION

SECADO

puede ser utilizado en coloraci¾n de margarina y otros aceites.

b)Suspensi¾n en aceite: existen tres mÚtodos importantes:

b1)El extracto del pericarpio en aceite comestible despuÚs del raspado es centrifugado y las partÝculas mßs finas son mezcladas con aceite para dar una suspensi¾n en aceite.

b2)Extracci¾n por solventes: el pigmento de annato es extraÝdo con un solvente adecuado (acetona, diclorometano, etanol, etc.). Posteriormente, a los extractos se les lava con solventes en los cuales el pigmento es virtualmente insoluble para remover las impurezas y olores no deseados.

Para producir una suspensi¾n microcristalina en aceite, se procede a la molienda en aceite comestible hasta un tama±o de partÝcula de aproximadamente 10 micrones.

b3)Mono y di-glicÚridos: las semillas son extraÝdas utilizando ingredientes de grado alimenticio tal como mono y di-glicÚridos, ßcidos grasos libres y propilenglicol.

C)PURIFICACIËN: para la purificaci¾n de la bixina existen varias tÚcnicas, en algunas se obtiene la bixina amorfa y en otras cristalizadas.

a)MÚtodo de Etti: Etti fue el primero en obtener cristales, trat¾ al annato purificado con carbonato de sodio, alcohol y HCl, obteniendo resultados satisfactorios.

b)MÚtodo de Zwick: el mÚtodo es mßs sencillo, trat¾ el annato con cloroformo y ligroÝna.

II. TECNOLOGIAS PARA LA OBTENCION DEL COLORANTE DE LA TUNA MORADA

Por: Ing. Rosana Chirinos Gallardo

Principales Operaciones Relacionadas a la Obtenci¾n del colorante de la Tuna Morada

En la extracci¾n del colorante a partir de la tuna morada se debe tomar en cuenta diversos factores, los que determinaran un buen rendimiento de materia colorante. Entre estas operaciones se encuentran :

- Inactivaci¾n enzimßtica

- Extracci¾n

- Precipitaci¾n de la goma (mucÝlago)

- Concentraci¾n

- Secado

a)Inactivaci¾n Enzimßtica

La medida de la actividad enzimßtica es un importante factor para determinar la calidad tanto en los frutos como en los vegetales, debido a que la presencia de enzimas provocan un cambio de color indeseable (oscurecimiento) en los productos no blanqueados.

Seg•n Schults (1960), citado por Ortiz (1982), para que el pardeamiento tenga lugar, deben estar presentes 3 componentes: enzimas, sustrato y oxÝgeno; si cualquiera de estos tres es controlado por alg•n medio, la oxidaci¾n y el empardeamiento no tendrßn lugar, dando esto base para el control natural o artificial del empardeamiento.

Soboleva (1976) citado, por Lashley y Willey (1979); report¾ la presencia de una enzima decolorante de las betacianinas.

Como ocurre con otros pigmentos naturales, las enzimas decolorantes influyen en la estabilidad de las betalaÝnas. Lee y Smith (1979), encontraron en las beterragas la presencia de enzimas polifenoloxidasas, las que por medio de un tratamiento tÚrmico fueron inactivadas.

Boscan et al., (1970), citados por Saux (1980), reportaron cambios de color en los cortes de tejidos de beterraga. Los resultados mostraron que tanto la autoxidaci¾n y las enzimas catalizadoras de la oxidaci¾n del pigmento eran las responsables del oscurecimiento del tejido. Existen evidencias que sugieren que la decoloraci¾n de las betacianinas es medida por la peroxidasa (Wassaman et al., 1984).

La peroxidasa es considerada la mßs estable de las enzimas en las plantas, dado a que ella es muy resistente a la inactivaci¾n tÚrmica por ello es ampliamente usada como un Ýndice de blanqueado. Reed (1975) manifiesta que si la peroxidasa es destruida es seguro que ning•n otro sistema enzimßtico sobrevivirÝa.

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