“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”
CURSO
:
QUIMICA ORGANICA
DOCENTE : ESTUDIANTE:
HUANCAYO - PERÚ 2016
Este informe de laboratorio lo dedicamos a nuestros padres; a quienes les debemos todo lo que tenemos en esta vida. A Dios, ya que gracias a él tenemos esos padres maravillosos, los cuales nos apoyan en nuestras derrotas y celebran nuestros triunfos A nuestro ingeniero quien es nuestra guía en el aprendizaje ,dándonos los últimos conocimientos para nuestro buen desenvolvimiento en la sociedad.
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Contenido 1.
Introducción ................................................................................................................................ 4
2.
Antecedentes .............................................................................................................................. 5
3.
Justificación ................................................................................................................................. 6
4.
Objetivos ..................................................................................................................................... 7
4.1
Objetivo General ..................................................................................................................... 7
4.2
Objetivos Específicos ............................................................................................................... 7
5
Marco teórico .............................................................................................................................. 8
5.1
Aceite esencial de naranja ...................................................................................................... 9
5.2
Propiedades físicas y químicas de los componentes del aceite de naranja............................ 9
5.3
Precauciones ......................................................................................................................... 10
5.4
Conservación ......................................................................................................................... 11
5.5
Producción............................................................................................................................. 11
5.6
Obtención de aceites esenciales ........................................................................................... 11
5.7
Diagrama de Flujo ................................................................................................................. 13
5.8
Descripción del Flujo ............................................................................................................. 14
5.9
Rendimiento .......................................................................................................................... 15
6
Conclusiones.............................................................................................................................. 16
7
Recomendación ......................................................................................................................... 17
8
Datos Y Resultados .................................................................................................................... 18
9
Discusión De Resultados ........................................................................................................... 19
10
Anexos ................................................................................................................................... 21
11
Bibliografía ............................................................................................................................ 23
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1. Introducción La mayoría de los alimentos deben su sabor y olor a sustancias químicas que se encuentran presentes en el orden de partes por millón. En la naturaleza, algunas especies evolucionaron con niveles muchos mayores de estas sustancias químicas que otras. Con el descubrimiento de la destilación, se hizo posible separar del material botánico estas sustancias o sus mezclas, dando lugar al nacimiento de los aceites esenciales como producto comercial. Los aceites esenciales son las fracciones líquidas volátiles, generalmente destilables por arrastre con vapor de agua, que contienen las sustancias responsables del aroma de las plantas y que son importantes en la industria cosmética (perfumes y aromatizantes), de alimentos (condimentos y saborizantes) y farmacéutica (saborizantes). Los aceites esenciales se clasifican en base a diferentes criterios: consistencia, origen y naturaleza química de los componentes mayoritarios. Químicamente están formados hidrocarburos, terpenos, alcoholes, compuestos carbonílicos, aldehídos aromáticos y fenoles; principalmente por terpenos (hidrocarburos) que les otorgan interesantes acciones cosméticas, entre las que cabe destacar: antiséptica, cicatrizante, desodorante, refrescante, hidratante, descongestionante, etc. (vida sana) El aceite esencial de naranja se obtiene de la extracción solido-líquido a partir de las cascaras de naranja por la técnica de arrastre de vapor. (Villada, 2012) En general, esta técnica se utiliza con frecuencia para separar aceites esenciales de tejidos vegetales, cuando los compuestos cumplen con las condiciones de ser volátiles, inmiscibles en agua, tener presión de vapor baja y punto de ebullición alto; y dicho aceite se caracteriza por ser un líquido oleoso, volátil, soluble en alcohol e insoluble en agua. Actualmente, se constituyen en productos alternativos para la elaboración de biopesticidas o bioherbicidas. (Lozano)
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2. Antecedentes La utilización de las esencias por parte del hombre está ligada al origen de las civilizaciones puesto que todas ellas los han utilizado por sus propiedades; los aceites esenciales han acompañado al mismo tanto en ritos religioso o mágicos como por sus propiedades sanadoras. (Barrios) En el antiguo Egipto, las propiedades antisépticas de los aceites esenciales eran aprovechadas durante el proceso de embalsamamiento y la conservación de las momias, así como para la fumigación y fabricación de ungüentos; en Grecia se hacía amplio uso de las esencias y de las plantas aromáticas las cuales eran utilizadas con fines terapéuticos, cuidado de la belleza y también culinarios. Los aborígenes de Australia eran grandes consumidores de Tea tree un gran árbol que proporciona un aceite esencial muy apreciado y utilizado en nuestros días. En la cuenca del mediterráneo la profusión de plantas aromáticas tomillo, mejorana, enebro (hizo que su empleo formara parte habitual de la vida diaria, desde la cocina hasta el cuidado del cuerpo y del alma).Persia fue lugar de referencia, donde se descubrió el proceso de destilación, que permite la obtención de las aguas orales y los aceites esenciales si bien es cierto que se han encontrado rastros de alambiques más antiguos en Pakistán. (vida sana) En la edad media, una mención especial merecen los alquimistas quienes desarrollaron todo un aporte en trabajos con los extractos de plantas. Igualmente la industria de la perfumería recibió un gran empuje, de los conocimientos de los árabes en especial de Avicena, luego René-Maurice Gattefosé químico francés, investigó las propiedades antibacterianas y curativas de Aceites esenciales durante la 1ª Guerra Mundial tratándose a sí mismo y a los soldados heridos, por sus investigaciones es considerado el padre de la perfumería moderna; Posteriormente, durante la 2ª Guerra Mundial. Jean Valnetun, cirujano del ejército francés, continúo la investigación en el área. (Arias, 2014)
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3. Justificación En el ámbito de la vasta gama de productos que la industria pone hoy a la disposición del consumidor se encuentra peculiar cantidad de fragancias que son atractivas al consumidor por sus distinguidos olores. Pero estos son sintéticos y es de ahí que surge la necesidad de producir una fragancia que no solo se caracterice por su agradable aroma, sino que también aporte beneficios a su consumidor, es por ello que por la necesidad antes planteada surge la iniciativa de cumplir con dichos parámetros y por estudios realizados hemos dado con el producto idóneo para este tipo de requerimientos y seria los aceites esenciales. Pero para elegir qué tipo de aceite queríamos obtener fue una investigación más minuciosa, puesto que no solo queríamos cumplir con los parámetros antes mencionados, sino también nos dimos el reto de buscar un proyecto con responsabilidad social y que mejor que un producto que hoy en día es considerado un desecho para la población y para las empresas que se dedican a la obtención de jugos y néctares de naranja, puesto que además de un proyecto con responsabilidad social estaríamos uniéndonos a la campaña de producción más limpia; por otra parte estaríamos brindando valor agregado a un producto de desecho cabe destacar que esto hoy en día se ha hecho un reto para las empresas vanguardistas puesto que una empresa de alto nivel productivo es aquella que usa el 99 % de su materia prima siendo altamente rentable y productiva. En nuestro país se han desarrollado un buen número de industrias que procesan la naranja; pero la corteza o cáscara no ha sido aprovechada racionalmente por ellas. Pues la utilizan en un mínimo porcentaje en la elaboración de mermeladas o simplemente la desechan después de extraerla el jugo a la fruta. Es decir no se aprovecha debidamente el subproducto presente en la cáscara, que son los aceites esenciales, los cuales tienen una gran demanda. Por otro lado se sabe que nuestro territorio presenta una naturaleza favorable en muchas zonas para el desarrollo de los frutos cítricos, siendo por ello los frutales de mayor abundancia en especial la naranja.
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4. Objetivos
4.1
Brindar valor agregado a un material de desecho (Cascara de naranja) mediante la extracción de aceite esencial de naranja, aplicando la técnica de destilación por arrastre de vapor (método de extracción solido-liquido).
4.2
Objetivo General
Objetivos Específicos
Comprender la técnica de separación para mezclas liquidas por arrastre por vapor. Extraer una esencia pura utilizando la destilación por arrastre de vapor. Crear un proyecto con responsabilidad social. Obtener un producto con altas características y propiedades para el consumidor.
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5 Marco teórico La naranja es una fruta cítrica comestible obtenida del naranjo dulce (Citrus × sinensis), del naranjo amargo (Citrus × aurantium) y de naranjos de otras variedades o híbridos, antiguos híbridos asiáticos originarios de India, Vietnam o el sureste de China.1 Es un hesperidio carnoso de cáscara más o menos gruesa y endurecida, y su pulpa está formada típicamente por once gajos u hollejos llenos de jugo, el cual contiene mucha vitamina C, flavonoides y aceites esenciales. Se cultiva como un antiguo árbol ornamental y para obtener fragancias de sus frutos. Es más pequeña y dulce que el pomelo o toronja y más grande, aunque menos perfumada que la mandarina. Existen numerosas variedades de naranjas, siendo la mayoría híbridos producidos a partir de las especies Citrus maxima (pamplemusa), Citrus reticulata (mandarina) y Citrus medica (cidro). (Wikipedia) La naranja tiene un diámetro de 6 a 10 centímetros. Las naranjas son de los frutos de menor tamaño, las naranjas tienen forma de esfera y chatas por los polos; la cáscara de la naranja es muy coloreada, puede ser lisa o rugosa, pero dependiendo de la variedad, debajo de ella, tiene una segunda piel blanca que envuelve el fruto protegiendo la pulpa, la cual es muy esponjosa y de un color anaranjado, la pulpa contiene entre 8 y 12 gajos alargados y curvos, estos proporcionan un abundante jugo de sabor dulce con matices ácidos, más o menos fuertes dependiendo de la variedad. Uno de los medios de utilización de la naranja como medio de desarrollo e innovación de procesos es los aceites esenciales. El aceite de naranja puede ser utilizado para múltiples enfermedades, a través de la aromaterapia, como por ejemplo, para mejorar la depresión. El olor fresco y agradable de la naranja hace que tu mente se relaje y deje de trabajar aceleradamente. Por eso, puede ser usada como complemento para el tratamiento de la depresión y la ansiedad. Propiedades antisépticas La sepsis se refiere a los
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agentes que producen infección, principalmente las bacterias que puedan afectar nuestro cuerpo, ya sea al invadir nuestra piel o cualquier órgano interno. El aceite de naranja inhibe el crecimiento bacteriano. Hacer gárgaras con este aceite puede serte de ayuda para mejorar la salud de tu boca. También al disminuir las infecciones, disminuye la inflamación asociada a ellas, restableciendo más rápidamente los tejidos dañados. (Roots, 2013)
5.1 Aceite esencial de naranja El aceite de naranja está compuesto, según bibliografía por 7 sustancias, que se enlistan en la tabla n°1, acompañadas de su composición. De las 7 sustancias que se reportan se debe destacar, la presencia del limoneno que es el componente principal del aceite esencial de la cascara de naranja. Sin embargo se debe destacar que la composición de estas sustancias en la cascara de naranja varia por diversos factores, como la variedad y madurez de la naranja de la cual se extrajo el aceite, las condiciones el medio en que se desarrolló y la época del año. (Bernilla, 2014) Compuesto D-Limoneno β-myceno β-pineno α-pineno Alcohol isopropilico Citral-Z Citral-E
5.2
% Composición 96.62% 1.72% 0.53% 0.47% 0.32% 0.16% 0.18%
Clasificación Monoterpeno Monoterpeno Monoterpeno Monoterpeno Alcohol Aldehido Aldehido
Propiedades físicas y químicas de los componentes del aceite de naranja
Compuesto
Descripción
D-Limoneno
Liquido incoloro a ligeramente amarillo, olor suave a naranja
Propiedades Físicas y Químicas T. Ebullición : 175°C T. Fusión : -97°C Densidad (a 25°C): 841.10
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Pineno
Alcohol isopropilico
Citral
5.3
Kg/m3 Peso Molecular: 138 g/mol Presión de vapor (25°C): 2 mmHg. Liquido transparente con T. Ebullición : 313.2°F olor característico, Insoluble T. Fusión : -67°F en agua. Soluble en Densidad (a 20°C): 858 Kg/m3 alcoholes, cloroformo, ácido Peso Molecular: 136.24 g/mol acético glacial. Presión de vapor (37.3°C): 10 mmHg. Alcohol incoloro, inflamable, T. Ebullición : 82°C con un olor intenso y muy T. Fusión : -89°C miscible con el agua. Densidad (a 20°C): 786 Kg/m3 Peso Molecular: 60 g/mol Presión de vapor (20 °C): 33 mmHg. Líquido incoloro amarillo, T. Ebullición : 227°C muy pálido. T. Fusión : No disponible Densidad (a 20°C): 890 Kg/m3 Peso Molecular: 152.24 g/mol
Precauciones
Es importante señalar que la mayor parte de los aceites esenciales no pueden aplicarse en su estado puro directamente sobre la piel, ya que están altamente concentrados y pueden quemar la piel. Antes de aplicarlos es necesario diluirlos en otros aceites -conocidos como aceites bases- o en agua. Preferentemente los aceites esenciales no deben ingerirse.
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No deben entrar en contacto con los ojos. En caso de hacerlo es necesario lavarse los ojos con abundante agua, evitando tallarse con las manos. Deben usarse con moderación en mujeres embarazadas y niños. No confundir los aceites esenciales con los aceites sintéticos; su calidad es muy inferior a los aceites esenciales y si se aplican en la piel causan quemaduras y alergias. (Wikipedia, 2016)
5.4
Conservación
Los aceites esenciales siempre deben de estar protegidos de la luz, en frascos de vidrio opaco herméticamente cerrados, de preferencia de color azul, ya que este color es específico para los aceites esenciales
5.5
Producción
El cultivo de naranjas ocupa el 80% de la producción total de cítricos en Nicaragua, mientras que el 10% corresponde a las mandarinas, el 7% a la de limones y el 3% a otros productos, según el Magfor. (El nuevodiario) Nicaragua 11,077 productores utilizan 16500 hectáreas para cultivar naranjas con una producción de 72,000 toneladas, teniendo un peso promedio de 88 gramos por naranja lo cual significa que se tiene una producción aparente de 817, 200,000.00 naranjas. (Scribd)
5.6
Obtención de aceites esenciales
La forma más frecuente es por destilación; los destiladores constan de las siguientes partes:
Una fuente de calor que genera vapor.
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Un recipiente para alojar la cascara de la naranja.
Un colector del aceite esencial separado.
Un enfriador (destilador) para los vapores. (vida sana)
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5.7
Diagrama de Flujo Cascara de Naranja
Recepción
Limpieza de la MP
Agua
Lavado
Se realiza corte cuidando no estrujar mucho la cascara
Acondicionamiento de las particulas
Pesaje
Agua, Calor
Montaje del Destilador
Incorporación de la MP
Cierre Hermetico
Vapor
Decantación
Agua
Aceite Esencial
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5.8
Descripción del Flujo Recepción: Se recepciona la cascara de la naranja monitoreando que cumplan con las características sensoriales correspondientes. Limpieza de la Materia Prima: En lo que respecta a la limpieza o separación de materiales extraños, como tierra, hojas, etc. Lavado: Se procede a realizar un lavado para eliminar cualquier suciedad que esta pueda tener. Acondicionamiento de las partículas: consiste en el corte de la cascara, siendo este de manera manual, cabe mencionar, el evitar seccionar demasiado la cáscara de naranja, ya que al estar expuesta en una mayor área, existirá perdida de aceite esencial por volatilización y por contacto. Por esta razón fue justamente que se optó por un corte manual y no con la utilización de un instrumento mecánico. Pesaje: El pesado de la materia prima se lleva a cabo utilizando una balanza analítica, con una precisión de cuatro posiciones decimales, se realiza esta operación para al finalizar obtener un rendimiento en cuanto a nuestro producto inicial con nuestro producto final. Montaje del destilador: Se procede a hacer le montaje adecuado para la destilación por arrastre de vapor. Incorporación de materia prima: Al destilador se le añade agua que será el solvente de nuestro solución y al mismo tiempo se adiciona las cascaras de la naranja; de tal forma que haya un buen contacto entre la cascara y el vapor. Cierre hermético: Cerrar la tapa del destilador herméticamente evitando fugas de vapor para evitar pérdidas de nuestro producto final, ya que es altamente volátil. Decantación: Una vez finalizada la operación tendremos una solución de agua más aceite y procedemos a separarlos.
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5.9
Rendimiento
El rendimiento por naranja oscila a 62.5 gramos de cascara, tomando como base de cálculo la producción anual de naranja se obtendrían un total de 23, 215,909.09 toneladas de cascara de naranja. El rendimiento según estudios y análisis oscila entre 0.5, lo cual se comprobó puesto que al realizar el experimento con 500g de cáscara de naranja fresca, se obtuvieron 3.1mL (2.66g) de aceite, en un proceso bien realizado. La densidad del aceite al ser menor que la del agua hace que este flote sobre ella y se separe fácilmente.
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6 Conclusiones Al finalizar este proyecto gracias a la técnica de destilación por arrastre de vapor se logró obtener un aceite esencial con una alta concentración de olor a naranja, con los conocimientos adquiridos a lo largo de la ejecución del mismo se logró comprender el método de destilación, hemos podido llegar a la conclusión de que los aceites esenciales han sido utilizados y extraídos para cubrir una necesidad. Sus propiedades son tan versátiles que su campo de aplicación comprende:
Uso medicinales (antidepresivos, antisépticas, antiinflamatorias carminativo, diurético, relajantes musculares, ansiolíticos). Aromaterapia (estimula el sistema linfático por lo que es aconsejable para combatir resfriados y la gripe, creando a la vez una sensación de optimismo y felicidad). Estética (Contribuye a la eliminación de toxinas y mejore la formación de colágeno en la piel). (Merino, 2014)
El método utilizado representa un bajo costo, además de ser fácil de usar y brinda rendimientos satisfactorios, por lo cual es ampliamente usado a nivel tanto industrial como de laboratorio. Al utilizar agua como solvente en el proceso, se obtiene una ventaja importante en la posible aplicación del aceite en contacto directo con alimentos, puesto que las propiedades del agua no perjudican al aceite. La extracción del aceite se llevó a cabo con un rendimiento aproximadamente del, ya que para gramos de cascara de naranja fresca, se obtuvieron alrededor de mililitros de aceite, tras un proceso de destilación de alrededor de horas, partiendo
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del montado del sistema y calentamiento del agua. El rendimiento de extracción obtenido es aceptable, ya que se ha reportado que la mayoría de los aceites cuentan con rendimiento de extracción de 0.5 a 2 % y particularmente para naranja oscilan entre 0.5 y 0.8 %, el cual depende de la variedad y madurez de la fruta, equipo y método de extracción, preparación de la muestra y solventes utilizados 7 Recomendación
Se recomienda el uso de este producto como materia prima en el proceso de elaboración de velas aromáticas, puesto que es una aplicación económica y rentable a este aceite, que vendrían a sustituir a las velas artificiales y posee propiedades estimulantes del sistema linfático que ayudan a combatir la gripe. Otra alternativa de uso es la creación de un bálsamo para masajes usado en spa; agregando unas cinco gotas de aceite esencial de naranjas a 50 miligramos de aceite vegetal base. Este aceite para masajes es ideal para limpiar la piel de elementos tóxicos, así como para tratar la dermatitis, el acné y para aliviar irritaciones de la piel seca. Estas propiedades son debidas a que el aceite esencial de naranja promueve la formación de colágeno en la piel, que la hace ver más saludable y joven.
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8 Datos Y Resultados Peso inicial de la cascara de mandarina: 135.9g
0.1359 Kg.
Peso del frasco en el que se recogió el aceite vacio: 57.924g Peso del frasco con el aceite recogido: 59.617g Peso del aceite obtenido: 1.6930g
0.057924 Kg.
0.059617Kg.
0.001693 Kg.
El rendimiento de la destilación fue calculado a partir de la siguiente fórmula:
=
. .
=
0.001693 0.1359
× 100
× 100
= 1.246%
Índice de refracción del aceite obtenido= 1.4827
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9 Discusión De Resultados La destilación por arrastre con vapor se utilizó para la extracción del aceite esencial de mandarina ya que se trata de un aceite compuesto por una mezcla de hidrocarburos, terpenos, alcoholes, compuestos carboxílicos, aldehídos, aromáticos y fenoles, el cual es insoluble en este caso con el agua y sus vapores son inmiscibles también en agua; de igual manera se caracteriza por tener una presión de vapor baja y un punto de ebullición alto (192ºC). Se utilizó vapor de agua porque tiene un menor punto de ebullición que el del aceite, y porque es relativamente barata, pero se pudo utilizar otro compuesto con esta misma característica. El principio en que se basa la destilación por arrastre con vapor es la ley de Dalton. Ya que el aceite se descompone cerca de su punto de ebullición, se hace necesario utilizar otro método diferente al de destilación simple, entonces recurrimos a la definición de punto de ebullición, la cual dice que es el punto en el cual la presión de vapor se iguala con la presión externa, teniendo en cuenta esto, es gracias al aumento en la presión de vapor en el reciente donde se encuentra la muestra, que el aceite esencial puede destilarse a temperatura más baja que su punto de ebullición, esto es gracias a que la presión parcial del aceite se suma con la presión parcial del agua para que estas igualen la presión atmosférica. El aceite esencial en la mandarina se encuentra almacenado en una especie de sacos en la cáscara de esta, por esta razón el material vegetal se debió licuar para poder exponer estos reservorios a la acción del vapor de agua. El rendimiento obtenido en la destilación del aceite de la mandarina, fue de 1.246% que, aunque poco para un proceso tan demorado, es un buen porcentaje de rendimiento, ya que la mayoría de aceites esenciales obtenidos en esta técnica tienen un porcentaje de rendimiento menor al 1% por cada 100 gramos de muestra vegetal que se agrega. La extracción se pudo ver afectada por la separación entre la fase acuosa y el aceite destilado ya que la separación no se logro en su totalidad, pues quedó un porcentaje del aceite en los materiales utilizados para su separación y otro en fase con el agua. En cuanto al índice de refracción obtenido de 1,4827* para el aceite esencial; al compararlo con otras sustancias orgánicas como el etanol (1,361*), el n-butanol (1,399*) y el glicerol (1,4729*), nos damos cuenta que es un valor alto comparado con estas, seguramente debido a su composición, en mayor parte por el limoneno
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con un índice de refracción de 1,471*, el geraniol con 1,478*, el citral con 1,493* y el citronelal con 1,453*.
*Todos los índices de refracción a 20ºC
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10 Anexos
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11 Bibliografía Wikipedia. (31 de Agosto de 2016). Recuperado el 06 de Septiembre de 2016, de
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