Bogotá, Colombia. Agosto de 2006

PROCESO DE EXTRACCION Y CONCENTRACION DEL MUCILAGO DE SABILA

Breve descripción y comparación de los métodos más convenientes para el proceso de la penca de sábila.

De acuerdo a los resultados obtenidos por diversos procedimientos para la extracción del mucílago de la penca de aloe vera, para uso en alimentos o farmacéutico, podemos afirmar que el procedimiento más conveniente es el siguiente:

1. Selección de la penca por rangos de tamaño y condiciones físicas.2. Lavado de la penca: en tinas de acero inoxidable o plástico en operación manual, o

mecanizada mediante el uso de bombas de recirculación de la solución de lavado compuesta por agua y un pequeño porcentaje de un agente tenso-activo tipo lauril sulfato de sodio o lauril éter sulfato de sodio, y cepillos giratorios.

3. Enjuague de la penca: en tinas de acero inoxidable o plástico en operación manual, o mecanizada mediante el uso de bombas de recirculación de la solución de enjuague compuesta por agua y un agente bactericida como yodo, peróxido de hidrógeno, dowicide u otro en concentración conveniente.

4. Despunte: manual o semi-automático, en la mesa de descortezado, o en la banda transportadora.

5. Despulpado de la hoja mediante rodillos compresores con limitadores de presión, que expulsan el gel del interior. La graduación de la presión es importante para no romper las células pericíclicas que contienen el acíbar. O puede emplearse alternativamente el descortezado manual o mecanizado, en cualquier forma, una de las cuales se describe a continuación:

Corte de los filos o bordes espinosos: operación manual mediante cuchillas adosadas a la mesa de descortezado.

Descortezado automático: mediante cuchillas de altura ajustable y conducción por rodillos en la mesa de descortezado. También puede emplearse una herramienta de corte circular (tipo fresa) para el descortezado por desbaste o ‘grinding’. O descortezado manual.

Lavado del gel: por aspersión de agua sobre el cristal y escurrimiento. Operación realizada sobre banda transportadora con aspersores de agua. La sustancia amarilla (acíbar) secretada por la corteza al ser cortada y presente en las células pericíclicas en la corteza, es completamente soluble en agua y por tanto se puede retirar por

ITEPE

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DE PROCESOS

ITEPE

INGENIERIA Y TECNOLOGIA DE PROCESOS

CARRERA 111A # 22 I – 81 Tfax: 543 1471 Tel. 298 7974 CEL: 300 3943798 EMAIL: itepe_dis@yahoo.es

TECNOLOGIA PARA EL AMBIENTE Y LA INDUSTRIA

SEPARADORES CENTRIFUGOS:Fabricación y reconstrucción de DECANTADORES de dos y tres fases, de flujo divergente o

concurrente. Decantadoras para extracción de sólidos en continuo.Fabricación y reconstrucción de CENTRIFUGAS de discos: continuas, auto-deslodantes y de limpieza

manual. Descremadoras, clarificadoras para leche.Fabricación y reconstrucción de CENTRIFUGAS tubulares.Mantenimiento y repuestos.

EQUIPOS PARA DESTILACION:Atmosférica. Al vacío. Azeotrópica y extractiva.

SECADORES POR ASPERSION ( SPRAY DRYERS):Diseño y fabricación de equipos de secado por aspersión con boquillas o disco centrífugo.

FILTRACION CONTINUA:Al vacío, a presión o centrífugaMICROFILTRACION, ULTRAFILTRACION, NANOFILTRACION, OSMOSIS INVERSA:

Tratamiento aguas potables o negras, separación, purificación, concentración, fraccionamiento.

PLANTAS DE SAPONIFICACIÓN Y MEZCLA DE GRASAS LUBRICANTES:Procesos continuos o intermitentes de saponificación y mezcla de grasas lubricantes de jabones metálicos

o espesantes sintéticos.Asesoría técnica en procesos de refinación de hidrocarburos y producción de lubricantes.

EXTRACCION Y REFINACION DE ACEITES VEGETALES O ANIMALES:Prensas ExpellerPlantas de extracción con hexanoPlantas de refinación EQUIPOS MODULARES PARA PRODUCCION DE BIODIESEL.

ENVASADORAS Y EMPACADORAS:Diseño y fabricación de envasadoras y empacadoras automáticas y semi-automáticas, para líquidos

fluidos y viscosos, y sólidos en cristales, grano o polvo.

INGENIERIA AMBIENTAL:Diseño y fabricación de sistemas de reproceso y reciclaje para líquidos y sólidos con tecnologías limpias.

ELIANA MARGARITA MARTINEZ VILORIA NIT: 36.718.607-4

ITEPE

INGENIERIA Y TECNOLOGIA DE PROCESOS

CARRERA 111A # 22 I – 81 Tfax: 543 1471 Tel. 298 7974 CEL: 300 3943798 EMAIL: itepe_dis@yahoo.es

TECNOLOGIA PARA EL AMBIENTE Y LA INDUSTRIA

SEPARADORES CENTRIFUGOS:Fabricación y reconstrucción de DECANTADORES de dos y tres fases, de flujo divergente o

concurrente. Decantadoras para extracción de sólidos en continuo.Fabricación y reconstrucción de CENTRIFUGAS de discos: continuas, auto-deslodantes y de limpieza

manual. Descremadoras, clarificadoras para leche.Fabricación y reconstrucción de CENTRIFUGAS tubulares.Mantenimiento y repuestos.

EQUIPOS PARA DESTILACION:Atmosférica. Al vacío. Azeotrópica y extractiva.

SECADORES POR ASPERSION ( SPRAY DRYERS):Diseño y fabricación de equipos de secado por aspersión con boquillas o disco centrífugo.

FILTRACION CONTINUA:Al vacío, a presión o centrífugaMICROFILTRACION, ULTRAFILTRACION, NANOFILTRACION, OSMOSIS INVERSA:

Tratamiento aguas potables o negras, separación, purificación, concentración, fraccionamiento.

PLANTAS DE SAPONIFICACIÓN Y MEZCLA DE GRASAS LUBRICANTES:Procesos continuos o intermitentes de saponificación y mezcla de grasas lubricantes de jabones metálicos

o espesantes sintéticos.Asesoría técnica en procesos de refinación de hidrocarburos y producción de lubricantes.

EXTRACCION Y REFINACION DE ACEITES VEGETALES O ANIMALES:Prensas ExpellerPlantas de extracción con hexanoPlantas de refinación EQUIPOS MODULARES PARA PRODUCCION DE BIODIESEL.

ENVASADORAS Y EMPACADORAS:Diseño y fabricación de envasadoras y empacadoras automáticas y semi-automáticas, para líquidos

fluidos y viscosos, y sólidos en cristales, grano o polvo.

INGENIERIA AMBIENTAL:Diseño y fabricación de sistemas de reproceso y reciclaje para líquidos y sólidos con tecnologías limpias.

ELIANA MARGARITA MARTINEZ VILORIA NIT: 36.718.607-4

enjuague. En el cristal no se encuentran emodinas ni aloínas en cantidad apreciable, si el cultivo ha sido bien llevado, evitando la falta de agua mínima para la planta.

Para la producción de jugo es necesario dispersar el cristal mediante el uso de una despulpadora (preferiblemente de rodillos de compresión), que no corte o desmenuce las fibras en exceso para facilitar su posterior remoción. No es recomendable el licuado.

6. Filtración: para retirar las fibras vegetales, mediante el empleo de un filtro a presión o uno centrífugo, a temperatura ambiente, máximo 35°C.

7. Clarificación del mucílago mediante el uso de una centrífuga clarificadora de discos, de alta velocidad que ofrece excelentes resultados para eliminar sólidos en suspensión y puede incluso retirar bacterias grandes (>5 µm) (limitada su eficiencia por la viscosidad del fluido a temperatura ambiente).

8. La esterilización puede ejecutarse por cualquiera de los siguientes métodos a temperatura ambiente: (el primero de los enumerados es el más conveniente).

Micro-filtración: mediante el empleo de membranas con porosidad hasta de 0,6 micras (µm). Las bacterias tienen tamaños iguales o superiores a 1 µm. Puede eliminarse el 99.99% del contenido bacteriológico. Propuesto.

Ultra centrifugación: En centrífugas clarificadoras de discos de alta velocidad que pueden generar campos centrífugos equivalentes a doce mil veces el campo gravitatorio de la tierra (12.000 G’s). Estas máquinas pueden separar partículas tan pequeñas como una (1) µm, con una diferencia de densidad de apenas el 1%. En este proceso la limitante es la viscosidad, del gel a temperaturas muy bajas, se recomienda realizar la operación a temperaturas entre 30 – 35°C.

Radiación ultra violeta: de alta intensidad, elimina bacterias patógenas y no patógenas con corto periodo de exposición. No existe evidencia de cambios en la composición química de los productos irradiados, no se ha comprobado efectos en el caso de la sábila.

No se toma en cuenta la pasteurización, a pesar de ser utilizada en procesos de sábila en Norteamérica, por ser un procedimiento que requiere la aplicación de calor, con temperatura mínima de 75°C durante un tiempo mínimo de tres minutos. Si se opta por este procedimiento no tendría ningún objeto la restricción que se hace del método de secado por aspersión, donde el producto mismo no eleva su temperatura más allá de 50°C y en un tiempo de apenas diez segundos. Ever Green, empresa china especializada en el proceso de la sábila, realiza el secado para la obtención de polvo mediante el uso de ambas técnicas: liofilización y secado por aspersión. Ver anexos.

Hasta aquí se ha obtenido un mucílago fluido con excelentes características en cuanto a contenidos de aloína y conteo bacteriológico, el proceso se ha desarrollado en circuito cerrado, evitando contaminación ambiental o por manipulación indebida.9. Cuando se trabaja con la hoja entera, sin descortezar, muchas de las sustancias presentes en la corteza se mezclan con el gel del cristal, de ellas los compuestos polinucleares contenidos en el acíbar presentan propiedades no deseables para productos con destino a la alimentación o usos farmacéuticos, por ello deben ser eliminados, purificando el gel.La purificación del gel supone la eliminación de sustancias polinucleares con propiedades laxantes y purgativas como las emodinas, aloínas y otros derivados del antronal. Esta

purificación en frío, se logra mediante fraccionamiento por ultra-filtración a través de membranas de permeabilidad adecuada. Las emodinas y las aloínas pasan al permeado por ser sus moléculas más pequeñas que las del resto de los compuestos presentes en el mucílago (proteínas, polisacáridos). 10. Para la concentración y posterior secado del mucílago pueden seguirse cualquiera de los siguientes procedimientos cuyas características, ventajas y desventajas se anotan a continuación: (el mejor método es el primero de los anotados)

1. Nanofiltración por membranas: El mucílago es sometido a alta presión a una temperatura de 30 a 35°C a un lado de la membrana permeable que solo deja pasar agua y algunas sales disueltas, este permeado se retira axialmente por el centro de la membrana. El concentrado es el producto deseado y se retira de la carcaza que contiene la membrana. Pueden obtenerse concentraciones 10:1 fácilmente. Inversión inicial y costos de proceso bajos. Alta flexibilidad, eficiencia, confiabilidad y facilidad de diseño modular. Propuesto.

2. Evaporación en película descendente a alto vacío: El mucílago es calentado a 30-35°C en corto tiempo y es enviado al evaporador de película descendente donde se ha hecho un vacío de 18 milibares. El procedimiento es bastante rápido, menos de 10 sg., y permite obtener concentraciones 10:1 y 20:1 muy fácilmente. La temperatura es inferior a la del cuerpo humano, lo que evita alteraciones en la composición del producto. Inversión inicial costosa. Costos de proceso medios (inversión energética) comparativamente con la nanofiltración.

3. Concentración en evaporadores de tubos y carcaza: Se emplean evaporadores instalados en tres o cuatro efectos. La operación debe realizarse en un vacío elevado 25 mm de Hg o menos. La desventaja evidente es la baja velocidad del gel dentro del sistema de tubos que puede producir recalentamientos locales en el producto.

11. La fase final, es decir el secado del mucílago puede realizarse por cualquiera de los siguientes procedimientos, cuyas ventajas y desventajas se anotan:

1. Liofilización: Procedimiento de secado que implica la congelación del producto y la posterior sublimación del hielo formado, sin pasar por la fase líquida del agua, aprovechando el punto triple. Es sin lugar a dudas el mejor método de secado cuando de conservar las propiedades originales del producto se trata. Permite obtener un producto seco fácilmente reconstituible. En la actualidad existen equipos de liofilización en continuo. Para sublimar el hielo es necesario aplicar calor a temperaturas que pueden llegar a 40°C. Es erróneo pensar que el producto no se calienta, en realidad sí se calienta a temperaturas mayores a 0°C pero siempre menores a 50°C, dependiendo el producto y su forma física. Alta inversión inicial. Baja eficiencia térmica. En equipos de producción intermitente por lotes, la productividad por unidad de tiempo es baja. El producto obtenido necesita ser molido.

CARRERA 111 A # 22 I 81 TFAX 5431471 TEL 2987974 CEL: 300 3943798 EMAIL: itepe_dis@yahoo.es

2. Secado por aspersión: El método Spray Dryer implica la formación de una fase líquida muy dispersa (gotitas minúsculas) en una cámara con atmósfera (aire)

caliente. El secado por rociada emplea tiempos extraordinariamente cortos (7 a 10 sg.), evitándose de esta forma, que el calor afecte al producto. El polvo obtenido es muy poroso, de forma esferoidal, de alta fluidez y solubilidad, lo que permite la fácil reconstitución de la solución. El secado se realiza en continuo, con poca necesidad de mano de obra, únicamente inspección ocasional. La inversión inicial es moderada, con eficiencia térmica media-alta y productividad por unidad de tiempo media a alta. El producto no necesita ser molido.

De la corteza de la penca es posible obtener productos con usos específicos, como la aloína 1 y 2, la aloeemodina y el ácido crisofánico. Por tal motivo es importante realizar un procedimiento de extracción de los jugos contenidos en ella, concentrarlos y secarlos si es el caso.

El equipo descrito puede ser empleado en este trabajo, para la obtención de productos derivados de la corteza. Para tal efecto el equipo debe ser adicionado con un transportador de tornillo helicoidal y un depósito para los residuos de corteza, a la espera de su turno para ser procesados. Las cortezas se muelen y se centrífuga la masa resultante con el fin de recuperar los jugos o acíbar. El acíbar puede ser concentrado, luego de clarificado, por medio de calor, al baño de Maria o a fuego directo.

Una vez retirados los extractos del aloe, los residuos fibrosos se pueden secar y emplear como combustible para la caldera, o en producción de abono orgánico.

CARACTERIZACION DEL GEL DE ALOE VERA

Contenido total de sólidos en solución %: 0,5-0,7Composición: Polisacáridos, azúcares, aminoácidos.

Proteínas, vitaminas, grasas, sales.Compuestos antraquinónicos.

Contenido de agua: 99,3-99,7

Preparado por:

JOSE SARMIENTO MEDINADesarrollo TécnicoITEPE

CARRERA 111 A # 22 I 81 TFAX 5431471 TEL 2987974 CEL: 300 3943798 EMAIL: itepe_dis@yahoo.es