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MODELAMIENTO MATEMATICO DE LA EXTRACCION POR ARRASTRE DE
VAPOR DEL ACEITE ESENCIAL DEL SANKY
I. OBJETIVOS:
- Extraer el aceite esencial del fruto “sanky”
- Modelar matemáticamente el proceso de extracción por arrastre de vapor del aceite
esencial del sanky.
II. MARCO TEORICO
II.1. DEFINICION: El Sanky es un fruto de origen
andino con grandes propiedades
beneficiosas para el organismo, se dice que
disminuye el hambre, regula la sed y posee
propiedades curativas, además, se considera un
antioxidante natural muy poderoso.
Se caracteriza por ser un fruto jugoso con un
bajo contenido en azúcar y un sabor ligeramente ácido, en su composición presenta
gran cantidad de calcio y fósforo, importantes para el crecimiento y fortalecimiento
de los huesos, y el potasio, que aportan incluso supera por el doble la cantidad que
puede aportar el plátano.
Además, este peculiar fruto presenta una alta concentración de ácido ascórbico, por
lo que está indicado para prevenir el escorbuto, enfermedad provocada por una
carencia de vitamina C
II.2. USOS DEL SANKY
Desde el punto de vista industrial se le señala como:
- Fuente de ácido cítrico
- Insumo para la fabricación de jugos mermeladas, jaleas, caramelos, cócteles,
bebidas, etc.
Para usos medicinales, los pobladores usan el jugo del sanky en altas concentraciones
porque posee:
- propiedades laxantes.
- Propiedades de tensor- reguladores y
- también previene la gastritis y enfermedades del hígado.
Desde el punto de vista cosmético:
- la cáscara del fruto es usado para el lavado del cabello.
II.3. COMPOSICIÓN FÍSICO QUÍMICA :
En el cuadro N°1 se detalla la composición físico – química de la pulpa y la cáscara de
Sanky. Se observa tiene un contenido significativo de calcio, fósforo y potasio.
FUENTE: La Molina Calidad Total Laboratorios, Universidad Agraria La Molina
COMPONENTE PULPA CASCARA
Caloria (kcal.) 17.6 28
Humedad (g/100g). 95.2 91.6
Carbohidrato (g/100g). 3.1 5.6
Ceniza (g/100g). 0.4 1.4
Grasa (g/100g) 0.0 0.0
Fibra (g/100g). 0.9 1.7
Proteína (g/100g) 1.3 1.4
MINERALES
Calcio (ppm) 104.5 752.0
Potasio (ppm) 5566.4 1743.9
Fosforo (mg/100g) 12.8 6.7
VITAMINAS
Vitamina C (mg/100g) 57.1 2.5
II.4. INFORME
TECNICO
FUENTE: La Molina Calidad Total Laboratorios, Universidad Agraria La Molina
II.5. METODO DE EXTRACCION
II.5.1. ACEITE ESENCIAL
Los aceites esenciales son mezclas de varias sustancias químicas biosintetizadas
por las plantas, que dan el aroma característico a algunas flores, árboles,
frutos, hierbas, especias, semillas y a ciertos extractos de origen animal. Se
trata de productos químicos intensamente aromáticos, no grasos, volátiles por
naturaleza y livianos. Son insolubles en agua, levemente solubles en vinagre, y
solubles en alcohol, grasas, ceras y aceites vegetales. Se oxidan por exposición
al aire.
Energía Total (kcal/100ml) 6.4
Grasa (g/100ml de muestra original) 0.0
Humedad (g/100ml de muestra original) 98.3
Carbohidratos (g/100ml de muestra
original)
1.5
Proteína (g/100ml de muestra original)
(factor 6.5)
0.1
Fibra (g/100ml de muestra original) 0.0
Potasio (g/100ml de muestra original) 84.3
II.5.2. DESTILACION POR ARRASTRE DE VAPOR
La destilación por arrastre con vapor es una técnica usada para separar
sustancias orgánicas insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otras no
volátiles que se encuentran en la mezcla, como resinas o sales inorgánicas, u
otros compuestos orgánicos no arrastrables.
- Ley de Dalton
Los vapores saturados de los líquidos inmiscibles sigue la Ley de Dalton sobre
las presiones parciales, que dice que: cuando dos o más gases o vapores, que
no reaccionan entre sí, se mezclan a temperatura constante, cada gas ejerce la
misma presión que si estuviera solo y la suma de las presiones de cada uno, es
igual a la presión total del sistema. Su expresión matemática es la siguiente:
PT = P1 + P2 + --- Pn
Al destilar una mezcla de dos líquidos inmiscibles, su punto de ebullición será la
temperatura a la cual la suma de las presiones de vapor es igual a la
atmosférica. Esta temperatura será inferior al punto de ebullición del
componente más volátil. Si uno de los líquidos es agua (destilación por arrastre
con vapor de agua) y si se trabaja a la presión atmosférica, se podrá separar un
componente de mayor punto de ebullición que el agua a una temperatura
inferior a 100ºC. Esto es muy importante cuando el compuesto se descompone
a su temperatura de ebullición o cerca de ella. En general, esta técnica se
utiliza cuando los compuestos cumplen con las condiciones de ser volátiles,
inmiscibles en agua, tener presión de vapor baja y punto de ebullición alto.
II.5.3. EXTRACCION DE ACEITES ESENCIALES
Cuando se usa vapor saturado o sobrecalentado, generado fuera del equipo
principal, ya sea por una caldera, una olla de presión o un matraz adecuado,
esta técnica recibe el nombre de “destilación por arrastre con vapor”,
propiamente dicha.
También se puede usar el llamado “método directo”, en el que el material está
en contacto íntimo con el agua generadora del vapor. En este caso, se ponen
en el mismo recipiente el agua y el material a extraer, se calientan a ebullición
y el aceite extraído es arrastrado junto con el vapor de agua hacia un
condensador que enfría la mezcla, la cual es separada posteriormente para
obtener el producto deseado. Este método es usado de preferencia cuando el
material a extraer es líquido.
Una variante de esta última técnica es la llamada “hidrodestilación”, en la que
se coloca una trampa al final del refrigerante, la cual va separando el aceite del
agua condensada, con lo cual se mejora y se facilita el aislamiento del aceite
esencial. También puede montarse como un reflujo, con una trampa de
Clevenger para separar aceites más ligeros que el agua.
El vapor de agua condensado acompañante del aceite esencial es llamado
“agua floral” y posee una pequeña concentración de los compuestos químicos
solubles del aceite esencial, lo cual le otorga un ligero aroma, semejante al del
aceite obtenido. En algunos equipos industriales, el agua floral puede ser
reciclada continuamente, o bien, es comercializada como un subproducto
(Agua de Colonia, Agua de Rosas, etc.)
II.5.4. MATERIALES
II.5.5. PROCEDIMIENTO
Monte el equipo que se muestra en la figura
Coloque el agua destilada en el matraz no. 1 (Kitazato): generador de vapor.
En el matraz no. 2 coloque la muestra cortada en trozos pequeños. Al tapar
este matraz, cuide que la conexión de vidrio no se obstruya con los trozos de la
muestra pues de ser así, no habrá paso de la corriente de vapor.
Caliente con el mechero el matraz no. 1 hasta ebullición, con el fin de generar
el vapor que pasará al matraz no. 2 colocado en una manta de calentamiento,
extrayéndose de esta manera el aceite esencial, el cual es inmediatamente
arrastrado por el vapor de agua en un proceso de codestilación.
Suspenda el calentamiento cuando el volumen del destilado sea de 100 o
150mL aproximadamente.
De este destilado extraiga totalmente el aceite esencial colocando en el
embudo de separación el destilado y separando la mayor parte de la fracción
acuosa.
Al aceite sobrenadante (unas cuantas gotas), agregue 5mL de acetato de etilo
para facilitar su separación.
La fase acuosa se desecha y el extracto orgánico se colecta en un matraz
Erlenmeyer o un vaso de precipitados agregue entonces la cantidad necesaria
de sulfato de sodio anhidro para eliminar el agua remanente.
Filtre o decante el extracto seco y colóquelo en un vaso de precipitado.
III. PRE TRATAMIENTO
III.1. PREPARACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
Se utilizó como materia prima el Sanki, adquirido en el mercado de Caquetá de la
Ciudad de Lima, y una masa media de 200 g. Con la finalidad de adecuar la materia
prima para el proceso de extracción, se realizaron las siguientes operaciones:
III.1.1. Limpieza: Se eliminan cuidadosamente las raíces adheridas, de preferencia se
utilizan cuchillos de acero inoxidables de hoja roma con el fin de separar
también las escamas que cubren el rizoma.
III.1.2. Lavado: tiene por finalidad eliminar los últimos vestigios de tierra y se realiza
mediante un flujo continuo de agua potable a temperatura ambiente y luego se
deja escurrir y se le da oreado por 6 horas para eliminar el exceso de humedad.
III.1.3. Cortado: debido a que la muestra debe ser secada, se recomienda cortarlas en
hojuelas de 1 cm de espesor para facilitar la operación de secado. Esto se
realizó en forma manual con ayuda de cuchillos de acero inoxidable.
III.1.4. Secado: se realiza para facilitar el proceso de extracción y así mismo lograr un
mayor tiempo de almacenaje si es que no se va a extraer de forma inmediata.
En este caso se hicieron pruebas con un horno a 70ºC, y el tiempo de secado
esta aproximadamente entre 1 y 2 horas.
III.1.5. Molienda: se utilizó un mortero para obtener un mayor número de partículas
que harán más eficiente la extracción al aumentar la superficie de contacto.
IV. MODELO MATEMATICO A EMPLEAR
4.1 DESARROLLO DEL MODELO