Extracción de aceite de orégano mediante radiación de microondas

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO
INGENIERÍA QUÍMICA.
PROTOCOLO DE TESIS
PRESENTA:
VÍCTOR HUGO CONTRERAS FLORES
05041240
DIRECTOR DE TESIS:
Dr. CARLOS FRANCISCO CRUZ FIERRO
PROTOCOLO DE TESIS
Extracción de Aceite de Orégano Mediante Radiación de Microondas
ANTECEDENTES
Aceite Esencial de Orégano
En la actualidad los aceites esenciales tienen una gran variedad de aplicaciones. Algunas de las
industrias que emplean estos aceites esenciales son la industria alimentaria, la farmacéutica, la
industria en cosméticos, son utilizados en desodorantes industriales, en insecticidas, entre otras.
Existen procesos que, aplicados a los aceites esenciales y otros extractos vegetales aromáticos,
sirven para separar y concentrar los componentes, para facilitar su procesamiento industrial o
simplemente para homogenizar la calidad.
El orégano comprende varias especies de plantas que son utilizadas con fines culinarios, siendo
las más comunes el Origanum vulgare, nativo de Europa, y el Lippia graveolens, originario de
México. Entre las especies de Origanum se encuentran como componentes principales el
limoneno, el β-cariofileno, el r -cimeno, el canfor, el linalol, el α-pineno, el carvacrol y el timol.
En el género Lippia pueden encontrarse estos mismos compuestos, siendo el timol y el carvacrol
los componentes mayoritarios.
TIMOL
CARVACROL
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Radiación de Microondas
Las microondas, como see puede ver en la figura, son ondas electromagn
néticas de menor
energía que la luz visible y mayoor que las ondas de radio. Su longitud de onda oscila
o
entre 1m y
1mm (la longitud de onda es la ddistancia que separa a dos puntos que se encuen
ntren en el mismo
estado de vibración).
Extracción de Aceites Esen
nciales Asistida por Microondas
El principal efecto de las micrroondas consiste en su capacidad de produciir cambios en la
rotación molecular y en la moviilidad iónica del medio sin alterar la muestra. Las microondas
producen dos interacciones básiccas:
ƒ
Disipación de energíaa por conductividad térmica: Al atrav
vesar una onda
electromagnética un fluíído, los iones presentes en esta se ven afectaados por su paso
ejerciendo una fuerza quue hace migrar los iones en función del camp
po eléctrico. Esta
migración iónica lleva asociada una resistencia del fluído al movimiento de iones. De este
uestra ya que los
modo esa resistencia prooduce un calentamiento generalizado de la mu
iones están en todas partees del fluído.
ƒ
Disipación de energía p
por rotación de dipolos: En moléculas con dip
polos eléctricos el
campo eléctrico asociadoo a la radiación electromagnética produce un aliineamiento de los
mismos con el campo. D
De este modo cuando pasa la onda los dipolo
os se encuentran
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ordenados perfectamente en la dirección del campo pero cuando este cesa las moléculas
se reorganizan anárquicamente produciéndose fricción con el disolvente y, por lo tanto,
calor.
Ambos fenómenos ocurren en todos los lugares de la muestra por igual, de este modo es mucho
más eficaz que el calentamiento con otros medios que primero calientan el recipiente y luego es
éste el que calienta la muestra.
Entre las ventajas del uso de las microondas para realizar extracciones se tiene:
ƒ
Técnica rápida.
ƒ
Bajo consumo de disolventes.
ƒ
Control de todos los parámetros de extracción.
ƒ
Agitación y extracción de modo simultáneo.
ƒ
Se logran altas temperaturas y presiones.
ƒ
No requieren agentes deshidratantes para tratar la muestra (diferencia con Shoxlet).
ƒ
Procesado de varias muestras.
Entre los inconvenientes del uso de las microondas están:
ƒ
Los extractos necesitan filtrado posterior.
ƒ
Coste elevado del equipo.
En la construcción de este equipo de extracción se consideraron características y objetivos
propuestos, esto implicó realizar pruebas las cuales consisten en observar el tipo de horno de
microondas, tomando en cuenta parámetros como la potencia de salida.
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Como cuerpo principal se tiene una cámara de extracción constituida por un matraz Erlenmeyer
(B) en el cual se coloca cualquier tipo de muestra. Es sellado con un tapón de hule que resiste
altas temperaturas y en este se conecta un tubo elevador (C) y el cual también está unido a un
balero. La función del balero es brindar movimiento circular a la cámara de extracción al estar
operando y haciéndolo coordinadamente con el plato que se encuentra dentro del horno de
microondas. Una vez que la radiación de microondas provoque el calentamiento dentro de la
cámara, surgirán los vapores volátiles y estos fluirán por el tubo elevador, después pasarán a otro
tubo elevador (D) que está conectado directamente en un refrigerante tipo recto (E) con una
longitud de 30 cm. El refrigerante este montado en un soporte universal.
JUSTIFICACIÓN
La meta de este proyecto es realizar la extracción de aceite de orégano mediante la utilización de
radiación de microondas. En esta fase de la investigación se pretende aplicar el equipo de
extracción de aceites asistido de microondas construido durante la residencia profesional
(Contreras Flores, 2010), así como evaluar el rendimiento y costo de operación de la extracción.
En México, el uso del orégano es exclusivamente como condimento alimenticio y en poca
medida medicinal, por lo que se desaprovechan sus propiedades organolépticas. Por sus
cualidades, esta planta representa una buena oportunidad para generar empleos en las
comunidades donde crece. La composición química de sus aceites esenciales se considera de la
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más alta calidad, por lo que en años recientes ha comenzado a comercializarse muy bien, por sus
aplicaciones en la industria farmacéutica, refresquera, licorera y en la cosmetología.
Esta planta recientemente ha adquirido importancia económica debido a que 90% de la
producción de su materia seca útil es exportada a Estados Unidos de Norteamérica y en menor
grado a Italia y a Japón. Se estima que en 2002, las exportaciones de orégano seco no
manufacturado con destino a los Estados Unidos fueron de 6´648,313 kilogramos; México
participó con una cantidad de 2´143,377, sólo por debajo de Turquía. (Revista México ForestalEdición 26- CONAFOR).
La mayor producción de orégano para fines comerciales es la del género Lippia, cuyas especies
más abundantes en México son Lippia berlandieri Schauer y Lippia graveolens H.B.K. Esta
producción se concentra en los estados de Durango, Guanajuato, Jalisco, Querétaro, San Luis
Potosí y Zacatecas.
Algunos procesos de extracción presentan limitaciones como por ejemplo, el tiempo de
operación puede ser de 3 a 4 horas, se producen costos muy elevados. Con este equipo se
pretende reducir el tiempo de extracción y valorar si es un proceso que se pueda usar en trabajos
futuros.
Además, actualmente el Laboratorio de Ingeniería Química carece de una unidad de extracción
de volátiles asistida por radiación de microondas. Entre las diversas aplicaciones que tiene este
equipo, esta la posibilidad de utilizarlo con fines didácticos en varias clases de la carrera así
como en proyectos. Por otra parte, podría aplicarse en investigaciones de nivel maestría.
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OBJETIVO GENERAL
Realizar y evaluar la extracción a nivel laboratorio de aceite de orégano
mediante la radiación de microondas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
•
Implementar la unidad de extracción de volátiles mediante radiación de microondas.
•
Realizar extracciones de aceite esencial de orégano a diferentes tiempos de operación.
•
Evaluar los costos de operación del proceso y el rendimiento de extracción obtenido.
CRONOGRAMA
ACTIVIDAD
Investigación bibliográfica
Implementación del equipo de extracción (*)
Pruebas de extracción de aceite
Evaluación económica del proceso
Redacción de tesis
ENERO
X
X
meses
FEBRERO MARZO
X
X
X
ABRIL
MAYO
X
X
X
X
(*) Dado que este proyecto es continuación de un proyecto de residencia profesional ya se tiene
un avance considerable en esta actividad
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REFERENCIAS
(Acuña y Cruz, 2008) “Estudio para la obtención de aceite de orégano de alta calidad”. Instituto
Tecnologico de Durango.
(Contreras Flores, 2010) “Implementación a nivel laboratorio de una unidad de extracción de
volátiles por radiación de microondas”. Reporte de residencia profesional, Instituto
Tecnológico de Durango.
(CONAFOR, Comisión Nacional Forestal, 2005). “Orégano mexicano, oro verde del desierto”.
México Forestal, (revista electrónica de la CONAFOR).
http://www.mexicoforestal.gob.mx/nuestros_arboles.php?id=29
(Decareau, 1985). Microwaves in the Food Processing Industry. Academic Press, Orlando.
(Denny, 1989). Hidro-distillation of oils from aromatic herbs. Perfumer & Flavorist. 1989, 14,
pp. 57.
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