Proyecto de Tesis de Stevia.doc

PROYECTO DE TESIS

1. Miembros del equipo de investigación

2. TítuloExtracción del sabor amargo de la stevia rebaudiana Bertoni.

3. Código

4. Área de investigación

Experimental-cuantitativa

5. Unidad académica

6. Resumen

7. Justificación del estudio y Planteamiento del problema7.1 Planteamiento

Hojas de Stevia son una fuente importante de sustituto de azúcar natural. Hay algunas restricciones en el uso de extracto de stevia, debido a su sabor distintivo. Se atribuyen esto a material soluble aparte de los glucósidos de stevia, a pesar de que es bien sabido que los glucósidos de stevia tienen en cierta medida un sabor amargo. Por lo tanto, el propósito de este trabajo fue desarrollar un proceso para obtener el extracto de stevia de una mejor calidad. La Stevia no tiene calorías y tiene efectos beneficiosos en la absorción de la grasa y la presión arterial. No se reportan efectos secundarios de ninguna clase, como efectos mutagénicos u otros efectos que dañen la salud. 1 taza de azúcar equivale a 1 ½ a 2 cucharadas de la hierba fresca o ¼ de cucharadita de polvo de extracto. Estudios anotan su actividad antibiótica, especialmente contra las bacterias e.Coli, estafilococos áureos, y Corynebacterium difteriae así como también contra el hongo Cándida Albicans productor frecuente de vaginitis en la mujer.

El sabor dulce de la planta se debe a un glucósido llamado esteviosido, compuesto de glucosa, y rebaudiosida. La Stevia en su forma natural es 15

1

veces más dulce que el azúcar de mesa. Y el extracto es de 100 a 300 veces más dulce que el azúcar.

Los estudios realizados muestran que el Steviosido se encuentra en mayor cantidad en la hoja, entre 7% y 15% de su peso seco; en la inflorescencia cerca del 3%, en el tallo menos del 3%, y no existen en las raíces. De una hectárea de plantas cultivadas se extrae entre 1500 y 2000 kilos de hojas secas; es decir, 100 a 200 kilos de Steviosido por hectárea.

La FAO y otros organismos internacionales desde junio del 2004 presentaron a la stevia rebaudiana Bertoni conocida vulgarmente como stevia, como un producto seguro para el consumo humano. Estudios Aarhus University Hospital de Dinamarca Jeppensen (2000) sostienen que el steviosido, principio activo de la stevia induce a las células beta del páncreas a generar una secreción considerable de insulina muy importante en el tratamiento de la diabetes mellitus.

7.2 Justificación

El consumo de azúcares agregados en los Estados Unidos se ha incrementado en casi un 20% en las últimas décadas, se estima que el consumo actual es de 142 libras por persona al año (equivalente a 64,4 kilos). El consumo de alimentos y bebidas azucarados puede influir significativamente en el índice glicémico de cada comida así como la dieta en su conjunto. Por otra parte, la ingesta excesiva de calorías y alimentos de alto índice glicémico pueden dar lugar a una glucosa postprandial incrementada y los elevados niveles de insulina pueden conducir a cambios metabólicos y hormonales que estimulan la sensación de hambre y promueven la acumulación de grasa. Estudios realizados en esa línea sugieren que el consumo de bebidas endulzadas con azúcar promueven un balance energético positivo, por lo tanto un aumento de peso y el incremento en el riesgo de diabetes. Por otro lado, se ha encontrado que el consumo excesivo de fructosa causa dislipidemia, aumenta la adiposidad visceral y disminuye la sensibilidad a la insulina en sujetos con sobrepeso.

Una alternativa tanto al azúcar como a la fructosa es el uso de edulcorantes no nutritivos. El consumo de alimentos y bebidas que contienen edulcorantes no nutritivos ha aumentado dramáticamente en las últimas décadas, se estima que en Estados Unidos un 15% de la población consume edulcorantes no nutritivos. En cambio un estudio realizado en escolares chilenos muestra que la ingesta es cercana al 99%. Entre los edulcorantes no nutritivos podemos mencionar la Sacarina, Aspartame, Sucralosa, Ciclamato, Acesulfame K, Neotamo, Alitamo y recientemente se ha incorporado la Estevia, cuyo sabor es lo más parecido al azúcar, distinguiéndose de los edulcorantes artificiales por no tener sabor metálico y no ser cancerígeno.

7.3 Formulación

2

¿Es posible reducir el sabor amargo de la stevia rebaudiana Bertoni destinado como edulcorante natural con el método de extracción con solvente orgánico?

8. Antecedentes

Según Ishima y Katayama (1976), experimentaron mezclar diversos azúcares con Steviosido, en estudios donde observaron la calidad y el sabor residual. Ellos llegaron a la conclusión de que para el perfeccionamiento del sabor dulce, lo mejor era aumentar al Steviosido la sacarosa. Al Steviosido en orden de importancia le siguen otros azucares, como la glucosa, fructosa, etc.

Estos investigadores comprobaron además que el menor sabor residual se obtiene en mezclas las con fructuosa, Por otra parte, cabe mencionar que en el Japón las empresas que trabajan con la Stevia están investigando mezclas con otras sustancias pépticas y aminoácidos.

Existen informes que revelan que el ácido cítrico, ácido acético, ácido láctico, ácido málico y ácido tartárico disminuyen el sabor residual del Steviosido (Maruzen Kasei S.A., 1978)

Los doctores Tanake y Mitsuhashi de lka Universidad de Leasing, Japón, investigaron los detalles de los glicósidos aislados de varias especies. Además del Steviosido, principal glicérido (6-8%) fueron identificados en la planta otros glicósidos diterpenos como el Rebaudioside A,B,D,E(2,3%) con grado de dulzor mayor que el Steviosido puro, alcanzando hasta 350 veces superior al azúcar de caña (Sacarosa) . Luego fue identificado el Dulcoside A, B con grados de dulzor de hasta 50 veces mayor que el azúcar. De esta manera puede verse que el producto industrial extraído de la Stevia es en realidad una combinación de varios glicósidos, cuyas cantidades varían en función a las variedades y de las localidades.

9. HipótesisH: El método de extracción con etanol como solvente reduce el sabor amargo de la stevia rebaudiana Bertoni mejor que otros solventes.

H0: El método de extracción con solvente de etanol no reduce el sabor amargo de la stevia rebaudiana Bertoni en comparación de otros solventes.

Ha: La mezcla de agua y etanol trabaja eficientemente en el proceso de extraccion a comparación del solvente puro.

10.Objetivos

3

10.1. Objetivo general

Extraer el sabor amargo de la estevia reboudiana Bertoni por método de extracción de solventes orgánicos para mejorar su calidad sensorial.

10.2. Objetivos específicos: Establecer tipos de solventes orgánicos para la extracción del

sabor residual de la estevia reboudiana Bertoni. Determinar parámetros en el desarrollo del procedimiento de la

extracción.

10.3 variablesVD: Extracción del sabor amargo

VI: Métodos de extracción de solventes orgánicos

11.Materiales y métodos Para el desarrollo de la investigación se utilizaran

equipos a reflujo y soxhlet roto evaporador plancha de calentamiento Erlenmeyer Horno molino de cuchillas equipo de extracción al vacío beackers platillo de pruebas papel filtro frasco lavador balanza de precisión espátula varilla de agitación agua destilada magneto balón aforado pipeta gotero cromatografía infrarroja carbón activado carbonato de calcio pH metro Espectroscopia de Infrarrojo

4

11.1. Lugar y tiempo: Se realizará desde el 02/06/2015 hasta el 01/09/2015 en los Laboratorios de la E.A.P de ING. AGROINDUSTRIAL de la UNIVESIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS.-sede San Juan de Lurigancho

11.2. Descripción del material experimental:

La Stevia rebaudiana, Caá-ché o hierba dulce, crece en forma silvestre en algunas zonas de Paraguay, Brasil y provincias del nordeste argentino. Es utilizada desde hace más de 1000 años por los aborígenes del lugar para endulzar sus alimentos. Sus hojas tienen un intenso sabor dulce, propiedad que se debe al contenido de glicósidos, de los cuales el esteviósido es el que se halla en mayor proporción, seguido del rebaudiósido A, B, C, D, E, dulcósido A y B, esteviol. Presentan características de estabilidad al calor (198-200°C), al pH en un rango de tres a nueve, no se fermentan, y son de 200 a 300 veces más dulce que la sacarosa.

11.3 Metodología:

Las hojas de stevia serán limpiadas, seleccionadas, empacado en bolsas de plástico, y se almacenara a temperatura ambiente (20 a 32°C). La humedad de la materia prima se determinará utilizando el método de destilación tolueno (Jacobs, 1973). El contenido de glicósido se determinará según el método de fenol de azufre para los hidratos de carbono totales (Álvarez et al., 1986)

Selección molienda y tamizado en malla posterior extracción acuosa regulando el pH con CaCO3 por 24 horas

con agitación constante. (Extracto Bruto 1). Se filtrara el extracto obtenido separando los gruesos de los finos

(Extracto 2), se adiciona Ca (OH)2 regulando el pH. Se realiza la filtración adecuada del extracto para eliminar impurezas

realizando múltiples filtraciones (Extracto 3) y luego precipitándolo a un pH de 10 con H3PO4 al 2% para eliminar interferentes persistentes (Extracto 4).

Se procede a la clarificación, usando carbón activado y en otros casos arcilla activada (Extracto clarificado) con un pH 7,5 regulando con una temperatura máxima de 45 °C para los procesos en caliente.

5

Finalmente, se purifica usando resinas de intercambio iónico, para su posterior cristalización

Etapas de proceso Primera etapa: selección, molienda y tamizado en malla 200 Segunda etapa: extracción acuosa en caco3 por 24 horas, posterior

a la filtración cuidadosamente. Tercera etapa: extracción regulando el PH con ca(oh)2 en frio y en

caliente para definir el método más óptimo y posterior filtración cuidadosamente.

Cuarta etapa regular el pH del extracto entre 10 – 12 y posterior filtración

Quinta etapa: clarificación usando en unos casos carbón activado y arcillas activadas. Regulando a un pH de 7.5

Sexta etapa: purificación usando resinas de intercambio iónico y obtención de cristales.

Extracción sólido-líquido (Lixiviación) En la extracción de los glicósidos se desarrollara un diseño de experimentos factorial: solvente extractor (agua-etanol) a 3 concentraciones de etanol (0%,35% y 70%), relación hojas / solvente (1/6.25 y 1/8 kg/L) y pH (3, 7, 11) Precipitación con sales / pH

Diagrama de flujo

6

Selección

Extracto bruto (1)

Molienda

Tamizado

Extracción

H2o caco3

- agitación

11.4. Diseño experimental u observacional.

Cuadro1 Parámetros de operación en la etapa de mezclado para la obtención del extracto a base de Stevia.

prueba Peso a la entrada de mezclado

Tiempo(hora)

Temperatura (C°)

Peso a la salida del mezclado

7

Extracto (3)

Filtración (gruesas- finas)

Lavados

Lavados

Filtración fina

Extracto (2)

Evaporación (45-50°)

Fluido en mezcla hidroalcoholica

Intercambio iónico

Extracto clarificado pH= 7,5

Filtración fina

Extracto (4)

LavadosFiltración fina

Cristalización Envasado

Extracción

Secado Pulverizado

H2

o

ca(oh)2 agitación 30 minutos

PH=10 o 12Clarificantes - agitación

Lavados

eluyente

(g) (g)Prueba 1

stevia 100 24 31 100agua 700 24 31 700Carbonato de calcio

5 24 31 5

Prueba 2


5 24 31 5

Prueba 3

Stevia 100 24 31 100Agua 700 24 31 700Carbonato de calcio

5 24 31 5

Cuadro 2 Parámetros de operación en la etapa de lixiviación o calentamiento para la obtención del extracto a base de Stevia.

prueba Peso a la entrada de mezclado(g)

Tiempo(hora)

Temperatura (C°)

Peso a la salida del calentamiento (g)

Prueba 1


5 30 77 5

Prueba 2


5 30 80 5

Prueba 3

Stevia 100 30 73 100Agua 700 30 73 700Carbonato de calcio

5 30 73 5

Cuadro 3 Parámetros de operación en la etapa de tamizado para la obtención del extracto a base de Stevia.

Prueba Tiempo (minutos)

Temperatura (C°)

Peso a la salida del tamizado (g)

Prueba 1 Solido 15 – 20 31 325.9Liquido 15 – 20 31 249.4

Prueba 2 Solido 15 – 20 31 314.9Liquido 15 – 20 31 237.5

Prueba 3 Solido 15 – 20 31 350.3liquido 15 – 20 31 280.8

8

Cuadro 4 Parámetros de operación en la etapa de precipitado para la obtención del extracto a base de Stevia.

Prueba Tiempo (horas)

Temp. (C°)

Peso de hidróxido de calcio (g)

Peso a la salida del precipitado (g)

Ph inicial

Ph final

Prueba 1

Solido 48 31 10 208.1 12.8 7.497Liquido 48 31 - 147.6 12.8 7.497

Prueba 2

Solido 48 31 10 157.6 11.95 5.77Liquido 48 31 - 173.9 11.95 5.77

Prueba 3

Solido 48 31 10 214.6 11.94 7.5liquido 48 31 129.2 11.94 7.5

Cuadro 5 Parámetros de operación en la etapa de centrifugado para la obtención del extracto a base de Stevia.

Prueba Tiempo (minutos)

Temperatura (C°)

Velocidad(rmp)

Peso a la salida del tamizado (g)

Prueba 1 Solido 20 31 4500 325.9Liquido 20 31 4500 249.4

Prueba 2 Solido 20 31 4500 314.9Liquido 20 31 4500 237.5

Prueba 3 Solido 20 31 4500 350.3liquido 20 31 4500 280.8

Cuadro 6 Promedio de las masas de entrada y salida para cada etapa del proceso de extracción del edulcorante a base de Stevia.Operación Estado Prueba 1

masa (g)Prueba 2 masa (g)

Prueba masa (g)

PromedioMasa (g)

tamizado SolidoLiquido

filtrado SolidoLiquido

precipitado Solidoliquido

centrifugado SolidoLiquido

extracto SolidoLiquido

11.5. Análisis de la información:

El análisis de todos los datos obtenidos en el desarrollo de la tesis será a través del programa statgraphics versión 4.0.

9

11.6. Consideraciones éticas: La propuesta debe contemplar las normas éticas para la investigación señaladas por el Comité de Ética de la Facultad

12.Literatura Citada

M. Bravo A. , N. Ale B. , D. Rivera C. , J. Huamán M. , D. Delmás R. , M. Rodríguez B. , M. Polo S. , M. Bautista C . (2009). CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DE l A STEVIA REBAUDIANA. Rev. Per. Quím. ing. Quím. , 12, 8.

Flor de Maria Mendez Escobar, Ruth Adelina Saravia Hernández, 2012, Extracción de un edulcorante natural no calórico a escala de laboratorio a partir de “stevia rebaudiana bertoni.” y su aplicación en la industria de alimentos. Universidad de el salvador Facultad de ingeniería y arquitectura Escuela de ingeniería química e ingeniería de alimentos, El Salvador.

Gibaja Oviedo S. Pigmentos naturales. Lima: Fondo Editorial UNMSM, 1998; pp. 145-149

Soto A, Del Val S. Revista de Ciencias Agrarias y Tecnología de los alimentos. 2002 20: 5-9

www.paraguayvende.com.py

Fuh, W. and Chiang, B., 1990, “Purification of Steviosides by Membranes and Ion Exchange Processes” Journal of Food Science, vol.55, n. 5, pp.1454-1457

13. Impacto potencial de los resultados de investigación

Describa la conexión lógica entre el logro de los objetivos del proyecto y la solución parcial (total), en el mediano o largo plazo, del problema planteado. Además, si el estudio lo permite, establezca el porcentaje de mejora de la producción como consecuencia de los resultados.

14.Población beneficiada (optativo)

El trabajo está dirigido a las personas naturales que sufren de diabetes y personas que mantengan una dieta saludable.

10

15.Cronograma de actividad

11

ACTIVIDADES MESES

Enero

Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre

Octubre

Noviembre

diciembre

Revisión bibliográfica

Implementación del ProyectoInstalación del Proyecto

Desarrollo del ExperimentoAnálisis de Resultados

Procesamiento de Datos

Elaboración del Borrador de Tesis

Presentación del Borrador de Tesis

Sustentación de la Tesis

12

16.PresupuestoCuadro 8 Presupuesto necesario para la materia prima e insumosDETALLE CANTIDAD UNIDAD C.UNITARIO

(Soles)C.TOTAL (Soles)

Hojas de stevia 10 Kg 75 750,00

Agua 100 L 0,50 50,00

Reactivos 1 Unidad 300,00 3 00,00

Flete de Muestras 6 Unidad 10,00 60,00

TOTAL 1060,00

Cuadro 9 Presupuesto necesario para los materialesDETALLE CANTIDAD UNIDAD C.UNITARIO


Materiales de Vidrio 1 Unidad 100,00 1 00,00

Materiales Diversos 1 Unidad 100,00 100,00

TOTAL 200,00

Cuadro 10 Presupuesto necesario para los laboratoriosDETALLE CANTIDAD UNIDAD C.UNITARIO


Laboratorio UNMSM 1 Unidad 500,00 500,00

Análisis extras 1 Unidad 3 00,00 4 00,00

TOTAL 900,00

Cuadro 11 Presupuesto necesario para los artículos de escritorioDETALLE CANTIDAD UNIDAD C.UNITARIO


Papel Bond A4 2 Millar 25,00 50,00

Cartuchos de Impresión

2 Unidad 50,00 100,00

13

Espiralados 10 Unidad 5,00 50,00

Empastados 5 Unidad 10,00 50,00

Fotocopias 4 ciento 10,00 40,00

Internet 12 Meses 100,00 1 200,00

TOTAL 1490,00

Cuadro 12 presupuesto detallado para la realización del proyecto.DETALLE CANTIDAD C.UNITARIO


Transporte 7 meses 340.00

Alimentación 7 meses 470.00

Imprevistos 7 meses 200.00

TOTAL 1010,00

Cuadro 13 Total de inversiónDETALLE CANTIDAD UNIDAD C.UNITARIO


Materia Prima e insumos

1060.00

Materiales 200.00

Análisis y uso de laboratorios

900.00

Artículos de escritorio

1490.00

Servicios 1010.00

TOTAL 4660.00

Anexo

1. Aditivo: Sustancia que se añade por razones de fabricación, presentación o conservación de un producto, especialmente en la industria alimentaria.

2. Almácigo: Lugar donde se siembran y crían los vegetales que después han de trasplantarse al terreno firme.

3. bebidas no carbonatadas: bebidas que no contiene dióxido de carbono /anhídrido carbónico disuelto, elaborada a partir de agua potable, adicionado con azúcar u otro edulcorante permitido.

4. Codex Alimentarius: Es una colección reconocida internacionalmente de estándares, códigos de prácticas, guías y otras recomendaciones relativas a los alimentos, su

14

producción y seguridad alimentaria bajo el objetivo de la protección del consumidor. 5. Edulcorantes: son aditivos alimentarios que confieren sabor dulce a los alimentos.

6. Edulcorantes de alta intensidad: Son aditivos para los alimentos que multiplican el efecto del azúcar y ofrecen un sabor dulce sin calorías

15

Documents

Proyecto de Tesis de Stevia.doc