Extraccion de pectinas, aceite esencial y agua floral de la naranja

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

EVALUACIÓN DE LA EXTRACCIÓN INTEGRAL DE AGUA FLORAL, ACEITE ESENCIAL Y PECTINAS DE LA CASCARA DE CÍTRICO

Presentado ante la Ilustre [pic 1]

Universidad Central de Venezuela

Por la Br.Madera B, Nurbis,G

Para optar al Título

de Ingeniero Químico

Caracas, 2019

INDICE DE CONTENIDO

CAPITULO I        5

FUNDAMENTOS DE LA INVESTIGACION        5

I.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA        5

I.2 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN        6

I.3 OBJETIVOS        9

I.3.1 Objetivo general        9

I.3.2 Objetivos específicos        9

CAPITULO II        10

MARCO TEÓRICO        10

II.1 LA NARANJA        10

II.2 TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN        15

II.2.1 Hidrolisis Acida        15

II.2.2 Extracción Soxhlet        18

II.2.3 Extracción por hidrodifusión        20

II.3 ANALISIS Y CARACTERIZACION        21

II.3.1 Índice de refracción        21

II.3.2 Densidad y Peso especifico        22

II.3.3 Cromatografía de Gases        22

II.3.4 Test Organolépticos        23

CAPITULO III        24

METODOLOGÍA        24

III.1 PREPARACIÓN DE LA MATERIA PRIMA        25

III.2 EXTRACCIÓN DEL AGUA FLORAL, ACEITE ESENCIAL Y LA PECINA DE CASCARA DE CÍTRICOS COMBINANDO EL MÉTODO DE HIDRODIFUSIÓN, SOXHLET E HIDROLISIS ACIDA.        26

III.3 ESTABLECER LAS MEJORES CONDICIONES DE LA EXTRACCIÓN DE  AGUA FLORAL, ACEITE ESENCIAL Y LA PECTINA DE CASCARA DE CÍTRICOS COMBINANDO LOS MÉTODOS DE HIDRODIFUSIÓN, SOXHLET E HIDROLISIS ACIDA.        28

III.4 EVALUAR LA EXTRACCIÓN DE AGUA FLORAL, ACEITE ESENCIAL Y LA PECTINA DE CASCARA DE CÍTRICOS COMBINANDO EL MÉTODO DE HIDRODIFUSIÓN, SOXHLET E HIDROLISIS ACIDA.        29

III.5 COMPARAR LOS MÉTODOS UTILIZADOS PARA LA EXTRACCIÓN DE AGUA FLORAL Y ACEITE ESENCIAL DE CÍTRICOS.        29

III.6 EVALUAR LA MEJOR COMBINACIÓN DE  MÉTODOS  PARA LA EXTRACCIÓN DE AGUA FLORAL, ACEITE ESENCIAL Y LA PECTINA DE CASCARA DE CÍTRICOS.        29

III.6.1 Caracterización físico-química del agua floral y el aceite esencial obtenido        30

III.6.1.1 Medición del índice de refracción        30

III.6.1.2 Densidad        30

III.6.1.3 Análisis cromatográfico de los extractos obtenidos mediante extracción soxhlet        31

III.6.1.4 Test organolépticos        31

III.6.1.4.1 Test de olor        31

III.6.1.4.2 Test de sabor        31

III.6.1.4.3 Test de color        31

REFERENCIAS        33

INDICE DE TABLAS

Tabla 1:Composición fisicoquímica aproximada de la cascara de la naranja        10

Tabla 2: Características del aceite esencial de naranja        13

Tabla 3:Propiedades fisicoquímicas del D-limoneno        14

Tabla 4: Propiedades fisicoquímicas del hidrolato de naranja        15

Tabla 5:Propiedades fisicoquímicas del etanol        20

Tabla 6:Combinacion de técnicas para la extracción        24

INDICE DE FIGURAS

Figura 1: Estructura molecular de una pectina con alto metoxilo (www.silvateam.com, 2018)        11

Figura 2: Representación esquemática de la extracción de pectinas por hidrolisis acida (Zegada. V, 2015).        16

Figura 3:Extracción por Hidrolisis Ácida a escala de laboratorio (Arias. G, 2013)        17

Figura 4: Extracción Soxhlet (Paredes F., 2018)        19

Figura 5:Representacion esquemática de la metodología        25

CAPITULO I

FUNDAMENTOS DE LA INVESTIGACION

I.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El aprovechamiento de los recursos al máximo es un punto importante en la ingeniería química, a lo largo del tiempo se han realizado un sin número de investigaciones con la intensión de optimizar los procesos. La industria de la extracción de aceites esenciales y agua florales ha tenido una tendencia creciente en la actualidad, esto debido a la gran utilidad de estos productos, que pueden ser obtenidos de la cascara de frutos cítricos, las cuales representan un residuo de algunas industrias, sin embargo, de este residuo no es aprovechable solo el aceite esencial y el agua floral, sino que también es posible obtener pectinas, la cual es muy usada como gelificante en la industria alimenticia y recientemente se ha estado investigando su uso como biopolímero.

A pesar de que existen una cantidad de técnicas utilizadas para la extracción tanto de aceites esenciales y agua foral, como pectinas, una posible combinación de estas podría dar como resultado una extracción integral de los tres productos.

Dentro de las técnicas utilizadas para la extracción de aceites esenciales y agua florales se encuentran la hidrodestilación (HD), la hidrodifusión (HDF), extracción con solvente tipo soxhlet. En cada uno de estas técnicas los rendimientos obtenidos son variados pero de ellas la técnica que ha proporcionado mayor rendimiento es la extracción con solvente tipo soxhlet. En la cual se realiza una cantidad de extracciones continuas, con un mismo solvente que esta puro al entrar en contacto con la matriz vegetal, el solvente  es evaporado y condensado, siendo recirculado con el extracto obtenido y así se repite el ciclo para concluir la  extracción.

A diferencia de la extracción con solvente, la hidrodestilación tiene como principio una destilación en agua, donde se lleva a su punto de ebullición una suspensión donde está contenida la matriz vegetal y una cantidad correspondiente de agua, por lo que el condensado obtenido puede ser colectado y separado debido a la inmiscibilidad del agua y el aceite en el contenido. Es imprescindible para esta técnica que la matriz vegetal se encuentre en contacto con el agua y además que el agua contenida en la cámara extractora sea suficiente para evitar el sobrecalentamiento y carbonización de la matriz vegetal, ya que esto influye en la calidad del extracto.

La hidrodifusión es una modalidad del arrastre con vapor, con la particularidad de que el flujo de vapor es ingresado por la parte superior de la carga y desciende de forma que atraviesa la matriz vegetal debido a los efectos de la gravedad, sin embargo se conserva el principio del arrastre con vapor. En una investigación reciente se concluyó que “Para escala laboratorio la mejor combinación de métodos de extracción de agua floral y aceite esencial de naranja, es la HDF seguida de una extracción soxhlet” Paredes, G. (2018). “Evaluación de los métodos convencionales de producción de agua floral y aceite esencial de naranja.”

Respecto a la extracción de pectina una de las técnicas más utilizadas es la hidrolisis acida, la cual tiene como principio romper los enlaces de la matriz vegetal para facilitar la extracción, en este caso de la pectina, la hidrolisis se encarga de romper los enlaces glucosídicos que unen las pectinas de las celulosas. Sin embargo es posible utilizar la extracción con solvente tipo soxhlet, donde se realiza  un número de extracciones de manera automática, con el mismo solvente que se evapora y condensa llegando siempre de manera pura a la matriz vegetal.

El alcance de esta investigación contempla obtener la posible combinación de esta técnicas, que permita la extracción de los tres productos mencionados de frutos cítricos y que proporcione el mejor rendimiento obtenido, dando como resultado un proceso de extracción integral donde sea posible aprovechar al máximo el contenido de la cascara de cítricos.

I.2 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

Paredes, G. (2018). “Evaluación de los métodos convencionales de producción de agua floral y aceite esencial de naranja.”  Esta investigación tuvo como objetivo principal “Comparar los métodos convencionales de producción de agua floral y aceite esencial de naranja (Citrus sinensis)”. Para esto el investigador realizo una serie  extracciones con diversas técnicas como el arrastre con vapor, hidrodifusión (HDF), hidrodestilación (HD), además de realizar extracciones tipo soxhlet usando etanol como solvente, antes y después de pasar por los procesos de extracción con vapor y concentrando con rotavapor; no sin antes evaluar las condiciones extracción respecto a la preparación de la matriz vegetal, humedad, corte y madurez, obteniendo como mejores condiciones cáscara fresca, sin albedo, corte 1 cm2 y de madurez intermedia. Para realizar una comparación más completa, se incorporó la decoloración de los extractos concentrados por rotavapor por medio de adsorción con carbón activado, estudio del color con el espacio CIE 1931 y CIELAB, test organolépticos de color, olor y sabor, así como los análisis cromatográficos y caracterización de los extractos; determinando por una matriz de selección múltiple binaria que el mejor método de extracción resultó ser el HDF, pasando la matriz vegetal proveniente de este método por una extracción tipo soxhlet.

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