IMFORME 04 (2)

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIADAS DE APURIMACFACULAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICA PROFECIONAL INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

INFORME Nº 04

EXTRACCION DE COLORANTES DE ACHIOTE

I.- INTRODUCCIÓN

La industria alimentaría utiliza una serie de sustancias , mejor conocidas como aditivos; que tienen como función primordial impartir alguna coloración en particular o simplemente resaltar la que por la naturaleza tienen las materias primas o, en su caso, de los procesos tecnológicos en la coloración del producto final. La Agroindustria ha abierto los horizontes a varios cultivos que hasta hace poco se los consideraban inútiles y faltos de mercado, así el caso del achiote.

Se sabe que el empleo principal de este producto es como colorante para cosméticos, cerámica, tintorería y culinaria. También da color a los productos lácteos, teniendo la característica de ser insípido, por lo que no altera el sabor de los alimentos.

El achiote en nuestro medio es utilizado como colorante culinario y como condimento; se lo conoce también por el uso que los "Indios Colorados" le dan, ellos utilizan para pintarse el pelo y el cuerpo, ya que al igual que cierta tribu del Brasil lo consideran repelente de mosquitos y más insectos.

La separación de la sustancia cerosa de las semillas se realiza de dos maneras: la primera, al poner las semillas en suficiente agua hirviente por espacio de 6 horas o menos, se acelera este desprendimiento agitándolo con una cuchara o trozo de madera hasta que las semillas queden blancas; se cuela y el líquido obtenido de lo somete al baño de maría para evaporar el exceso de agua quedando en el fondo del recipiente un residuo o sustancia que se aglutinará entre sí según la consistencia que le haya dado el operador.

La segunda manera es que según la cantidad de semilla que se ponga en un recipiente se le agrega agua 1/2 o 3/4 del volumen total; se le agita fuertemente hasta que la capa colorante se desprenda de la semilla, luego se pasa el líquido a través de un tamiz fino; el líquido extraído se evapora hasta dejar el colorante de una consistencia pastosa capaz de poder ser moldeado. Una vez seco el colorante, está listo para el mercado.

OBJETIVOS

ï Conocer los procesos de extracción de colorante a partir de achiote

II.- REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

2.1.- COLORANTES.

Son sustancias que añadidas a otras les proporcionan, refuerzan o varían el color. Sin embargo, es inadmisible la utilización de colorantes para ocultar o disimular que un producto es de una calidad inferior.

Clasificación.:

Según su origen los colorantes se clasifican en dos grupos:

a) Colorantes naturales:

Procedentes de plantas y animales, tales como el ácido carmínico, antocianinas, betaninas, bixina, caramelo, carotenos, clorofilas, curcumina, norbixina, oximioglobina, polifenoles, quinonas, xantofilas, etc.

b) Colorantes artificiales:

Fallar no te convierte en un fracaso; rendirte, aceptar el fracaso y no querer volver a intentar; si lo hace…



Son colorantes obtenidos por síntesis química en la industria. Cualquier materia que contiene un tinte o un pigmento manufacturado sintéticamente y que sea de grado alimenticio. Estos últimamente han sido cuestionados debido a sus efectos toxicológicos, incluso algunos han sido eliminados de algunas legislaciones.

Los colorantes sintéticos deben reunir una serie de características, para asegurar su buen uso. Entre los requisitos exigidos son:

ï Ser inocuo.

ï Constituir una especie química definida y pura.

ï Tener gran poder tintorial, con objeto de utilizar la mínima cantidad posible y ser fácilmente incorporables al producto.

ï Ser lo más estable posible a la luz y al calor.

ï Poseer compatibilidad con los productos que deben teñir.

ï No poseer olor ni sabor desagradables.

ï Ser indiferente PH, agentes oxidantes y reductores.

ï Ser lo más económico posible.

Factores que afectan la estabilidad de los colorantes:

ï Trazas de metales

ï Altas temperaturas

ï Agentes óxido-reductores

ï Luz

ï PH

Algunos colorantes azoicos con trazas de metales en el producto o en el envase, suelen ser alterados en su color. Otros se degradan cuando son expuestos a ciertos azúcares, aldehídos, peróxidos y ácidos. Generalmente, la luz es la principal causa de degradación de los colorantes.

2.3.1 USOSLos principales usos del achiote son los siguientes:

a) Doméstico

b) Industrial

Doméstico.- Es muy utilizado como condimento en la alimentación, también se utiliza para colorear los alimentos como arroz, queso, margarina, mantequilla, sopas, aceites y otros platillos. La mantequilla, el queso, etc.




Industrial.- Se utiliza para colorear barnices, pinturas estampados de tejidos, también puede servir como materia prima en la fabricación de barnices, cosméticos, tatuajes, decoración de cerámicas y textiles.

Las semillas contienen de 40 a 45 % de celulosa, 3.5 a 5.5 % de sucrosa, 0.3 a 0.9 % de aceite esencial, 3 % de aceite, 4.5 a 5.5 % de pigmentos, 13 a 16 % de proteína, así como alfa y beta carotenoides y otros constituyentes. El aceite extraído de las semillas es la principal fuente de los pigmentos Bixina y Norbixina, clasificados como carotenoides.

El té hecho con pequeños vástagos y hojas es usado como antidisentérico, afrodisíaco, astringente y para tratar infecciones de la piel, fiebres y hepatitis. Los extractos en alcohol etílico de frutos y hojas han mostrado tener in vitro actividad en contra de Escherichia coli y Staphylococcus aureus. Adhesivo. De las ramas se obtiene una goma que es similar a la goma arábiga.

2.1.- EL ACHIOTE

Es un árbol originario de la América Tropical donde crece en forma espontánea, es de rápido desarrollo y alcanza de 3 a 4 metros de altura y tiene 20 a 30 cm. de diámetro en la base del tallo. Su raíz es pivotante y bien desarrollada, las hojas son cordiformes y las flores hermafroditas de un color rosado a blanco, dispuestas en panojas terminales. El fruto es una cápsula que contiene de 30 a 60 semillas, las mismas que están cubiertas de una pulpa rojiza y cerosa que constituye el tinte llamado achiote. (Córdoba, 1987; Bernal, 1989; Mosquera, 1989; Jaramillo, 1992).

Este árbol se lo cultiva bien entre los 300 a 1.000 metros de altura, aunque se adapta bien desde el nivel del mar. El achiote crece en óptimas condiciones en un amplio margen de suelos, desde los francos arenosos hasta los arcillosos; pero, los mejores resultados se han conseguido en suelos francos con un marcado índice de fertilidad y si bien es cierto que crece en todo tipo de suelo, también es cierto que es muy exigente en cuanto al drenaje, ya que su desarrollo en suelos mal drenados es deficiente y aún improbable. En lo que se refiere al agua, el achiote es muy resistente a la sequía, y se ha observado que a pesar que durante el periodo seco sufre ciertos trastornos fisiológicos como es la fuerte defoliación, se repone rápidamente después de caer las primeras lluvias. Las plantaciones establecidas en buenas condiciones de humedad durante todo el año, producen excelentes rendimientos.

La temperatura varía de los 24 a los 30 grados centígrados.

2.2.- CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS

El principal constituyente colorante de la semilla del achiote es la bixina, que se encuentra en la cubierta exterior de la semilla del fruto, representa más del 80% de los pigmentos presentes, lo cual facilita su extracción; los componentes principales de la semilla del achiote son: (Córdoba, 1987; Mosquera, 1989; Jaramillo, 1992; CNP, 2001; SDIC, 2001).

ï Resinaï Orellina (materia colorante amarilla)ï Bixina (materia colorante roja) (80%)ï Aceite Volátil y aceite Graso

Según diferentes fuentes, la composición tanto química como nutricional de la semilla del achiote es muy variada, (Córdoba, 1987; Jaramillo, 1992; CNR, 2001; SDIC, 2001).




2.2.- EXTRACCION DEL COLORANTE

La separación de la sustancia cerosa de las semillas se realiza de dos maneras: la primera, al poner las semillas en suficiente agua hirviente por espacio de 6 horas o menos, se acelera este desprendimiento agitándolo con una cuchara o trozo de madera hasta que las semillas queden blancas; se cuela y el líquido obtenido de lo somete al baño de maría para evaporar el exceso de agua quedando en el fondo del recipiente un residuo o sustancia que se aglutinará entre sí según la consistencia que le haya dado el operador.

Después de esta operación se moldea el producto de la forma más conveniente y más aceptada por el consumidor. La segunda manera es que según la cantidad de semilla que se ponga en un recipiente se le agrega agua 1/2 o 3/4 del volumen total; se le agita fuertemente hasta que la capa colorante se desprenda de la semilla, luego se pasa el líquido a través de un tamiz fino; el líquido extraído se evapora hasta dejar el colorante de una consistencia pastosa capaz de poder ser moldeado. Una vez seco el colorante, está listo para el mercado.

El colorante. El principal componente del colorante de la semilla del achiote es la bixina, de color rojo oscuro. Químicamente, es un ácido carotenóico de fórmula empírica C25H30O4, que se presenta como isómero geométrico del tipo cis, pero que puede convertirse a su forma trans, más estable (Jaramillo, 1992). Es insoluble en agua y ligeramente soluble en cloroformo, aceites vegetales, acetato de etilo y propilenglicol (Mosquera, 1989; Kalsec, 2001): El pigmento de la semilla del achiote, que se encuentra en la parte más externa, tiene diferentes compuestos (Córdoba, 1987; Bernal, 1989; Jaramillo, 1992).

Al hervir la bixina en una solución de álcali, se forma una molécula de metanol y una sal dipotásica que, por acidificación, produce el ácido dibásico norbixina, C24H28O4, pigmento carotenoide soluble en agua (Bernal, 1989; Jaramillo, 1992).

2.4 INDUSTRIALIZACIÓN DEL ACHIOTE. Fennema, Owen. (2000),De las semillas del achiote (Bixa Orellana L.) se obtiene un compuesto químico llamado bixina, materia prima de colorantes ampliamente utilizados en la industria alimenticia. En las zonas rurales de Costa Rica se produce pasta de achiote por métodos empíricos. Esta pasta es a su vez vendida a otras industrias para la elaboración de lo conocido en el mercado nacional como "achiote", utilizado para dar color a los alimentos preparados a nivel casero, principalmente. El procedimiento de extracción normalmente utilizado por los productores rurales consta de las siguientes etapas:

1. Extracción: las semillas se cocinan en agua caliente por un período hasta de 24 horas.

2. Filtración: los residuos vegetales se separan de la solución acuosa coloreada mediante filtración mecánica. Los residuos se lavan con abundante agua, para separar la mayor cantidad posible de colorante de las semillas.

3. Concentración: se lleva a cabo con la finalidad de reducir el contenido de humedad y concentrar el del colorante.

4. Mezclado: la pasta obtenida en la concentración se mezcla con grasas vegetales o animales y otros aditivos que permitan obtener un producto con una concentración de bixina adecuada a las necesidades de los consumidores.

5. Empaque: la pasta se envasa en papel celofán o en pequeñas cajas de plástico o cremeras para ser distribuidas a los consumidores domésticos, o en envases de mayor tamaño destinados a los servicios de alimentación. Esta técnica presenta varios problemas:




a) Los rendimientos de extracción son bajos, ya que se utiliza el agua como disolvente, en el cual la bixina es poco soluble.

b) La bixina se degrada por efecto de las altas temperaturas aplicadas durante la extracción.c) Se favorecen las condiciones para la proliferación de los microorganismos, dado el elevado

contenido de humedad de la pasta verde y deficientes condiciones higiénicas.d) La calidad del colorante se encuentra estandarizada, y la obtenida por este método no coincide con

ese estándar.

2.5.- PROPAGACION

El achiote se puede propagar por semillas y en forma asexual por medio de selecciones destinadas a la formación de clones; es posible mediante este sistema su mejoramiento en pocas generaciones; también se usa el injerto. Las semillas deben sembrarse en suelos con suficiente humedad; los semilleros pueden prepararse directamente en el suelo o en fundas plásticas, para lo cual se colocarán unas tres semillas por sitio o por funda, para luego dejar una sola planta, la mejor desarrollada, esto sucede en unos 4 a 5 meses para poder plantarlas en el sitio definitivo.

Las semillas obtenidas para la propagación deben de ser de buen tamaño, proceder de cápsulas bien maduras, árboles sanos bien conformados y productivos; todo esto redundará en beneficios económicos. Dado el comportamiento del achiote, el transplante a sitio definitivo se lo debe realizar después de las primeras lluvias para que las plantas aprovechen todo el período lluvioso y tengan oportunidad de establecerse completamente. Por tanto, los semilleros deben formarse 4 a 5 meses antes del trasplante definitivo.

Colorantes del achiote: (Jorge Alcázar Del Castillo (2002),

El colorante obtenido de las semillas de achiote es un colorante natural, compuesto en su mayoría por el carotenoide bixina, que se utiliza en la industria láctica, cárnica, condimentaría, cosmética, farmacéutica, etc.

a) Bixina:

Llamado también bija o annato, cuya fórmula es C25H30O4, peso molecular 394.49. Se presenta como isómero geométrico del tipo cis, pero que puede convertirse a su forma trans, más estable. Se usa en forma de pasta para la elaboración de mantequilla y en forma de una solución alcalina diluida como aditivo para la leche destinada a la elaboración de queso. Sus dos pigmentos principales, la bixina (soluble en aceite) y norbixina (soluble en agua) producen una solución naranja. El color de la bixina depende mucho del pH; entre pH 6 y 7 es predominantemente amarillo, mientras que en pH inferior a 5.5 es predominantemente rojo. Se utiliza para margarinas, quesos, embutidos, yogurt y otros.

b) Norbixina.

Fórmula C24H28O4, peso molecular 380.50. Es un carotenoide producido por la eliminación del grupo éster metílico de la bixina, es estable al oxígeno, sensible a la luz y al calor, es soluble en agua, se utiliza como colorante y en algunos casos como sustituto del beta- caroteno.

Métodos de extracción: Se conocen diversas formas de extraer el colorante de las semillas del achiote entre ellas tenemos:

ï Extracción rudimentaria.- Las semillas separadas de las cápsulas maduras se colocan en suficiente agua hirviendo con el fin de que el tinte se desprenda fácilmente de estas; luego se separan las semillas, se deja fermentar la pasta una semana aproximadamente, se elimina el agua quedando la pasta sola, que permite modelar el producto la forma más conveniente y aceptada por el consumidor.




Uno de los métodos también antiguos, consiste en machacar las semillas entre cilindros para formar una mezcla con el tinte del achiote. A la masa resultante se le agrega una cantidad suficiente de agua y cuando sedimenta se le retira el agua clara y se deja hirviendo por 2 o 3 horas. Al retirarla del fuego, se exprime bien por medio de una prensa para sacarle el agua.

ï Álcali acuoso.- La bixina es un ácido carboxílico que al agregarle un álcali acuoso, forma sales de álcali solubles en agua, lo cual hace posible extraer fácilmente el colorante. Las semillas se lavan en ésta solución, el extracto y el lavado se acumulan y la solución roja oscura se neutraliza con un exceso de ácido mineral, el cual precipita el pigmento. Luego se filtra, se lava y el líquido sobrante se separa hasta obtener la masa colorante para secar.

ï Aceites vegetales.- Consiste en extraer el colorante diluyéndolo en aceite vegetal caliente, para venderlo en forma de solución concentrada destinada a la pigmentación de algunos productos lácteos y para fines culinarios.

ï Propilenglicol.- El proceso de extracción con el propilenglicol se lleva a cabo en frío, debido a la alta solubilidad que tiene el pigmento en estas condiciones. El colorante obtenido se emplea para colorear especialmente derivados lácteos.

Variables a tener en cuenta durante la extracción de colorante del achiote.- Entre las principales variables del proceso que inciden de modos diferentes en su rendimiento son: relación semilla/solvente, concentración del solvente, tiempo de agitación, velocidad de agitación, pH y temperatura de secado.

a.- Relación semilla-solvente. Es una variable importante para llevar a cabo el proceso, porque indica cual es el volumen adecuado de solvente, según el peso de semillas.

b.- Concentración del solvente. Considerando que se deben emplear bajas concentraciones de álcali (para el caso de extracción con álcali) para no degradar el colorante, este parámetro se maneja como variable del proceso, porque de ésta depende, en parte, el desprendimiento del colorante de las semillas, teniendo en cuenta que es recomendable según estudios realizados trabajar con concentraciones entre 0.5% p/v y 2% p/v (Mosquera, 1989; Jaramillo, 1992).

c.- Tiempo de agitación. El tiempo de agitación es otra de las variables que se debe considerar en el proceso, para determinar el tiempo que deben permanecer las semillas en agitación para retirar la máxima cantidad de colorante, sin que éstas comiencen a desprender impurezas o quede buena parte de colorante sin separar.

d.- Velocidad de agitación. La velocidad se debe considerar porque a bajas velocidades se obtiene un mayor rendimiento.

e.- pH. Influye en el tono de coloración del colorante a extraer cuando se extrae con álcali y se desea que la presentación final del colorante sea en polvo, se requiere precipitar el colorante antes de filtrar; para lo cual se puede usar ácido sulfúrico o ácido clorhídrico. Se ha encontrado que el colorante a pH neutro es estable, pero que en un intervalo entre 2 – 2,5 se obtiene un mayor rendimiento (Jaramillo, 1992); por lo tanto, aunque este es un parámetro importante para controlar.

f.- Temperatura de secado. Por estudios realizados anteriormente se determino experimentalmente que a temperaturas por encima de 60°C la bixina se degrada, disminuyéndose la calidad del colorante y el rendimiento del proceso (Jaramillo, 1992).

IV. MATERIALES Y METODOS:

Materiales Reactivos Materia Prima


SELECCIÓN

PESADO

LAVADO

CALENTAMIENTO

TAMIZADO

ACONDICIONADO

SECADO

COLORANTE

40gr de semillas de achiote

Relación semillas/agua (1:3.5) Agitación 10 min. En Baño María 60ºC

Estufa 60 ºC



Vasos de precipitado (3un) Vaguetas (3un) Cocina industrial Baño maría Balanza analítica Termómetro Colador pH metro

Alcohol etílico 96°GL Hidróxido de sodio al 1% Acido clorhídrico 3N Agua destilada

Achiote 120gr

MÉTODO EXPERIMENTAL.

La extracción de colorante a partir de semillas de achiote enteras, se realizó por medio de una extracción sólido-liquido o lixiviación; siendo los solventes para dicha extracción: agua, hidróxido de sodio diluido y alcohol.

4.1.- Extracción con agua:

ï Extracción con agua, se realizó con agitación continua por 25 min. a una temperatura de 40 - 42ºC en baño Maria. Posteriormente por agitación, se cuela o se tamiza para eliminar la semilla agotada estas operaciones se repiten en varia ocasiones pero reduciendo la relación del agua y de acuerdo a la cantidad de colorante que falta desprenderse. Se acondiciono en placas y se llevo a estufa a 50ºC aproximadamente por 12 h de secado. obteniendo 4.8 a 8% de extracto colorante, en relación a la semilla conteniendo este extracto 10 a 12 de pigmentos.

DIAGRAMA DE FLUJO N°01: EXTRACCION DE COLORANTE CON AGUA

4.2.- Extracción con alcohol a 96°GL:

Se realizo 5 extracciones del colorante de la semilla de achiote con alcohol en la relación de 1:2 respectivamente.

Para ello se peso 40gr de semilla de achiote en una balanza analítica y se le vació en un vaso de precipitado.


SELECCIÓN

PESADO

LAVADOS 1,2 y3

LAVADOS 4y5

TAMIZADO

SECADO

COLORANTE


Relación semillas/Etanol 96º (1:2) Agitación 10 min. / ºT ambiente Relación semillas/Etanol 96º (1:1) Agitación 10 min. / ºT ambiente

Estufa 60 ºC

SELECCIÓN

PESADO

1er y 2do LAVADO

3er y 4to LAVADO


Relación semillas/NaOH 1% (1:3.5) Agitación 10 min. / ºT ambienteRelación semillas/agua (1:3) Agitación 8 min. / ºT ambiente. 2 ml de HCl / 20 minutos

Estufa 60 ºC



Luego se le adiciono alcohol de 96°GL al vaso de precipitado en la relación de 1:2 con la semilla de achiote (40gr de semilla de achote y 80ml de alcohol de 96°GL).

Para la primera extracción se realizo con 40gr. de semilla de achiote y 80ml de alcohol de 96°GL, agitando constantemente durante 10 minutos a temperatura ambiente (20°C aproximadamente), luego se filtro utilizando un colador.

Para la segunda y tercera extracción se realizo con 40gr. de semilla de achiote y 80ml de alcohol de 96°GL, agitando constantemente durante 10 minutos a temperatura ambiente (20°C aproximadamente), luego se filtro utilizando un colador.

Para la cuarta y quinta extracción se realizo con 40gr. de semilla de achiote y 40ml de alcohol de 96°GL, agitando constantemente durante 10 minutos a temperatura ambiente (20°C aproximadamente), luego se filtro utilizando un colador.

DIAGRAMA DE FLUJO Nº 02: EXTRACCION DE COLORANTE CON ETANOL (96ºGL)

4.3.- Extracción con NaOH al 1%:

ï Extracción con agua, se realizó con agitación continua por 25 min. a una temperatura de 40-42ºC en baño Maria. Posteriormente por agitación, se cuela o se tamiza para eliminar la semilla agotada. Se filtro y se llevo a estufa a 50ºC aproximadamente por 12 h. obteniendo 4.8 a 8% de extracto colorante, en relación a la semilla conteniendo este extracto 10 a 12 de pigmentos.

ï Extracción alcalina (con NaOH 1%, pH= 12.8) relación materia prima: extractante 1: 3, agitación manual 3 etapas cada uno 10minutos con NaOH,de este modo el colorante se precipitará para luego ser filtrado y secado. Con este método se obtendrán sales, probablemente en las formas cis o trans. Se lleva centrifugar y finalmente la masa coloreada se seca en aire caliente. Finalmente se precipita con HCl 2N, se filtra y se seca en estufa a 50ºC aproximadamente por 12 h.ç

DIAGRAMA DE FLUJO Nº 03: EXTRACCION DE COLORANTE CON NaOH (1%)




IV.-RESULTADOS

5.1.- Extracción con agua:

Placa 01:

Peso placa vacía = 34.5471gr Peso placa vacía + muestra = 35.9860 gr Peso del colorante = 35.9860 gr - 34.5471gr = 1.4389gr

Rendimiento = (Pc)*100/40 = (1.4389)*100/40 = 3.5972 %

Rendimiento en base seca.

(P1 - Pf)*100/Pf = 40-

5.2.- Extracción con alcohol a 96°GL:

Placa 01:

Peso placa vacía = 34.5482gr Peso placa vacía + muestra = 36.4673gr

Peso colorante = 36.4673gr – 34.5482gr = 1.9191gr

Rendimiento = (Pc)*100/40 = (1.9191)*100/40 = 4.7977%

5.3.- Extracción con NaOH al 1%:

Placa 01:

Peso placa vacía = 34.5482gr Peso placa vacía + muestra = 39.7236gr

Peso colorante = 39.7236gr – 34.5482gr = 5.1754gr

Rendimiento = (Pc)*100/40 = (5.1754)*100/40 = 12.9389%

TABLA Nº 01


Método Agua Hidróxido De Sodio AlcoholMateria prima achiote Achiote Achioteextracción Agua Hidróxido de sodio Etanol 96ºRelación M.P. extractan te 1 – 3 1 – 3 1 – 2Tiempo de contacto 40 min 30min 30minSeparación del liquido de extracción

Agua Ácido clorhídrico alcohol

secado Estufa Estufa estufaPeso del colorante 1.4389g

r5.1754gr 1.9191gr

Rendimiento en peso 3.6% 13% 4.8%



V.-DISCUSIÓN

Según Jorge Alcázar Del Castillo (2002), sus dos pigmentos principales del achiote son la bixina (soluble en aceite) y norbixina (soluble en agua) producen una solución naranja. El color de la bixina depende mucho del pH; entre pH 6 y 7 es predominantemente amarillo, mientras que en pH inferior a 5.5 es predominantemente rojo, lo que en la práctica no se considero estos parámetros.

Según (Jaramillo 1992) Respecto al pH. Cundo se desea que la presentación final del colorante sea en polvo, se requiere precipitar el pigmento con ácido sulfúrico antes de filtrar. En intervalo entre 2-2.5 se obtiene un rendimiento en la precipitación. Sin embargo el pH durante el proceso de extracción no fue registrado, motivo por el cual no pudo observar el inicio de las reacciones químicas para determinación exacta de las características cualitativas.

Según Jorge Alcázar Del Castillo (2002), la norbixina es un carotenoide producido por la eliminación del grupo éster metílico de la bixina, es estable al oxígeno, sensible a la luz y al calor, es soluble en agua Según Jaramillo (1988), la temperatura de secado, por estudios realizados anteriormente se determino experimentalmente que a temperaturas por encima de 60°C la bixina se degrada, disminuyéndose la calidad del colorante y el rendimiento del proceso

Según Jorge Alcázar Del Castillo (2002), semillas de achiote separadas de las cápsulas maduras se colocan en suficiente agua hirviendo con el fin de que el tinte se desprenda fácilmente de estas; luego se separan las semillas, se deja fermentar la pasta una semana aproximadamente, se elimina el agua quedando la pasta sola

Según Fennema, Owen. (2000), la extracción de colorantes a partir de la semilla entera de achiote (Bixa orellana) se realizó por lixiviación utilizándose diferentes soluciones como agua alcochol , hidróxido de sodio, verificándose en cada uno los diferentes parámetros como temperatura, tipo de agitación, tipo de extractor, entre otros, obteniéndose colorantes de diferente intensidad y rendimiento

Según Jorge Alcázar Del Castillo (2002), la bixina es un ácido carboxílico que al agregarle un álcali acuoso, forma sales de álcali solubles en agua, lo cual hace posible extraer fácilmente el colorante. Las semillas se lavan en ésta solución, el extracto y el lavado se acumulan y la solución roja oscura se neutraliza con un exceso de ácido mineral, el cual precipita el pigmento. Luego se filtra, se lava y el líquido sobrante se separa hasta obtener la masa colorante para secar.

VI.-CONCLUSIONES

El método de extracción tiene una influencia directa con el tipo de colorante que se quiere extraer y con los rendimiento de los mismos, ya que unos tienen mayor afinidad con un solvente respecto al otro. En el proceso de extracción del colorante del achiote se observa que es recomendable utilizar un álcali como solvente, si se desea obtener un mayor rendimiento como para la comercialización. La extracción con Hidróxido de sodio 2N es más conveniente que con los otros solventes.La extracción de colorantes a partir de la semilla entera de achiote (Bixa orellana) se realizó por lixiviación utilizándose para ello diferentes soluciones, verificándose en cada uno los diferentes parámetros como temperatura, pH, tipo de agitación, tipo de extractor, entre otros, obteniéndose colorantes de diferente intensidad y rendimiento. Se encuentra que el mejor rendimiento de colorante se




obtiene con 45 minutos de agitación y una concentración de solvente del 2% y una relación de cantidad de semilla (gr) a volumen de solvente (ml) de 1:3.

el mayor constituyente de de la semilla de achiote (Bixa orellana) son las fibras, en las cuales se encuentra adherido el pigmento de color. Se puede concluir que es un producto natural además de estas el colorante de achiote tiene bastante aplicación en alimentación, medicinas, cosméticos y en la artesanía.

VII.-CUESTIONARIO

1. los colorantes deben reunir una serie de características para asegurar su buen uso ¿cuáles son los requisitos exigidos?

Toda materia para consumo de las personas debe de estar libres de contaminación es decir inocua. El uso inicial del achiote fue para pintura y tatuaje del cuerpo, como se utiliza aun entre ciertas tribus nativas del sur de América, protegiéndose así de los insectos, además de utilizarlo para teñir telas de algodón y algunos utensilios de cocina .

2. ¿CUÁLES SON LOS FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDAD DEL COLORANTE?

Trazas de metales

Altas temperaturas

Agentes óxido-reductores

Luz

PH

Algunos colorantes azoicos con trazas de metales en el producto o en el envase, suelen ser alterados en su color. Otros se degradan cuando son expuestos a ciertos azúcares, aldehídos, peróxidos y ácidos. Generalmente, la luz es la principal causa de degradación de los colorantes.

3.- ¿DIAGRAMA DE FLUJO DE LA OBTENCIÓN DE COLORANTES?

4.- ¿PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Y COMPOSICIÓN DEL ACHIOTE?

El principal constituyente colorante de la semilla del achiote es la bixina, que se encuentra en la cubierta exterior de la semilla del fruto, representa más del 80% de los pigmentos presentes, lo cual facilita su extracción; los componentes principales de la semilla del achiote son: (Córdoba, 1987; Mosquera, 1989; Jaramillo, 1992; CNP, 2001; SDIC, 2001).

• Resina

• Orellina (materia colorante amarilla)

• Bixina (materia colorante roja) (80%)

• Aceite Volátil y aceite Graso

Carotenoides: Bixina, norbixina, metil-bixina, beta-caroteno, criptoxantina, luteína y zeaxantina; Flavonoides: Bisulfato de apigenina, etc.




Según diferentes fuentes, la composición tanto química como nutricional de la semilla del achiote es muy variada, (Córdoba, 1987; Jaramillo, 1992; CNR, 2001; SDIC, 2001).

Componentes nutricionales:

Proteínas, azúcares, celulosa, grasas, vitamina A, B y C; calcio, hierro y fósforo, entre muchos compuestos más.

VIII.-BIBLIOGRAFÍA REVISADA O REFERENCIAS

ALCAZAR DEL CASTILLO, JORGE.2002 Diccionario de Industrias Alimentarias; Cibercopy Impresiones Offset; Cuzco –Perú.

ALCARAZ ARIZA, F. JARAMILLO. y Col (1988). “Catálogo de las plantas aromáticas, condimentarías y medicinales de la región de Murcia”. Monografías INIA nº 6. Mapa.

FENNEMA, Owen. (2000). “Química de los Alimentos” Editorial Acribia S.A. Zaragoza- España.

IX. – ANEXOS

Extracción del colorante del achiote (Bixa orellana) utilizando recursos locales.

Principio:

Los frutos del achiote cuando están secos contienen en su interior semillas cubiertas de una sustancia colorante o pigmento llamado “Norbixina”, El pigmento es extraído lavando las semillas con “soluciones alcalinas”, luego el pigmento es separado mediante una “solución ácida”.

4.3 Descripción General:

a) La extracción del pigmento (norbixina) de las semillas del achiote se realiza con una solución de agua y ceniza de carbón vegetal o leña (solución alcalina) a la que luego se agrega jugo de una fruta ácida (solución ácida) como limón, lima, toronja.

b) Primero debemos obtener una solución alcalina (solución que no es ácida). Para esto se selecciona un kilo y medio de ceniza de leña o carbón eliminando impurezas. Se coloca en un balde plástico de 20 litros de capacidad y se añaden 12 litros de agua. Después de agitar con una paleta durante 5 minutos se filtra con una tela de tocuyo. El líquido obtenido se llama solución alcalina y debe guardarlo (Fig. 1).

c) Pesar 10 kilos de semilla seca de achiote y la molemos ligeramente con una moledora manual de granos.

d) Para hacer la extracción del colorante se utilizará un recipiente metálico de 30 litros de capacidad y cubrimos el interior de éste con una tela de tocuyo.

e) Colocar esta olla de 30 litros dentro de otra de 45 litros de capacidad que contiene agua. (Fig. 2)f) Agregar 12 litros de solución alcalina más 8 litros de agua limpia en la olla de 30 litros.g) Calentar hasta que el agua del recipiente de 45 litros llegue a los 60º C.h) La tela del recipiente de 30 litros servirá de tamiz o filtro (Fig. 3) y cuando se alcanza los 60 grados

de temperatura se agrega 10 Kilogramos de achiote molido al tamiz, se agita durante 10 minutos con una paleta de madera.

i) Levantar el tocuyo y escurrirlo en el recipiente de 30 litros para recuperar todo el líquido j) coloreado.k) El líquido coloreado se traslada a otro recipiente plástico de 50 litros.




l) Introduzca nuevamente el tocuyo con el achiote, agitar durante 5 minutos, y escurrir nuevamente. El líquido colorante separar al recipiente de 50 litros y se agrega 10 litros de agua a 60 grados de temperatura (Se puede repetir una tercera vez este proceso).

m) Acidificación: El líquido del recipiente plástico de 50 litros ha reunido 40 litros de solución colorante (12+8+10+10), a este total agregarle 1 litro de jugo de fruta cítrica como limón, lima, toronja, agitando permanentemente. (Fig. 3)

n) Dejar en reposo por una hora hasta que el colorante se deposite al fondo del recipiente.o) Filtración y secado: La mezcla se filtra en el tocuyo y se desecha la parte líquida. p) El filtro con el colorante precipitado se expone en bandejas de metal para secarlo al sol y al aire.

(Fig. 4)q) Remover periódicamente el colorante para un secado uniforme.r) Separación y almacenamiento: Una vez seco el colorante, se separa del “lienzo” filtrante con un

cuchillo. Se procede a secarlo completamente en recipiente de fondo plano. s) Finalmente puede ser molido para obtener un polvo muy fino, que se almacena en recipientes

plásticos cerrados.

Datos adicionales.

Capacidad:

Las variedades de achiote con mayor rendimiento de norbixina se identifican por la forma de la “cápsula”. La verde redondeada es la de mayor producción.

ï El rendimiento puede variar de 680 a 330 gramos por 100 kilogramos de cápsula.

Ventajas:

ï Es un producto natural.ï La tecnología es adecuada para la producción de pequeños volúmenes.

Desventajas:

ï No hay desventajas.

Condiciones de uso de la tecnología:

ï Es importante cumplir los requisitos de limpieza de los recipientes para evitar reacciones químicas inesperadas debido a las impurezas.

Gráficos (1)

Grafico (2)




Grafico (3)

Grafico (4)


Documents

IMFORME 04 (2)