OBTENCIÓN DE ACEITE VEGETAL DE COCO Y ALMENDRA MEDIANTE EXTRACCION SOLIDO-LIQUIDO Barrios Julio, Nunes Mariana, Velasquez Tiphany Departamento de Termodinámica y Fenómenos de Transporte Laboratorio de Ingeniería Química Dirigido por: Silva Karoline RESUMEN
En este trabajo se estudió la influencia de los diferentes disolventes (hexano y etanol) en el proceso de extracción de aceite vegetal de coco rallado (copra) y almendra fileteada, obteniéndose 11,1g y 7,8g de aceite de coco extraído con hexano y etanol respectivamente, lo cual representa el 74 y 52% de su peso; así mismo para el aceite de almendra se extrajo 2,3g y 1,4g, lo cual representa el 11,3 y 9,3% de su peso, para cada disolvente empleado. Presentando la tendencia de que el hexano es el mejor agente extractor del aceite vegetal de coco y almendra.
INTRODUCCION La extracción solido liquido es un proceso se emplea en la industria alimentaria, farmacéutica y de tratamiento de minerales, separando los componentes deseados de la estructura sólida. Algunos ejemplos de este proceso en la industria química son la extracción del azúcar de la remolacha con agua caliente en la industria azucarera, la de los aceites vegetales de cacahuete, soja, girasol y otras semillas con disolventes orgánicos. En esta práctica se tiene como objetivo extraer aceite esencial de coco y almendra, empleando como agente extractor hexano y etanol, para poder apreciar la efectividad de cada uno como disolvente
65 a 75%, si este se exprime en prensas expulsoras o tornillo (Hernández, 2001). El aceite de coco, es empleado en la industria de oleoquímicos, en donde las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los ácidos grasos y sus derivados son de particular importancia en la fabricación de una gran variedad de productos tales como: surfactantes y espumas, estabilizadoras para detergentes, shampoos, cosméticos. (Sanchez, 2002)
MARCO TEORICO Químicamente Químicamente se definen todas las grasas como el resultado de la combinación de uno o más ácidos grasos con la glicerina. Las materias grasas se hallan distribuidas extensamente en la naturaleza, desde los organismos más sencillos hasta los más complejos. Las grasas y aceites vegetales, pueden ser extraídas de las semillas oleaginosas como lo son las almendras, que son utilizadas principalmente como aceites comestibles y para preparación de margarinas y grasas emulsionables, ya que la almendra presenta alrededor de un 65% de contenido de aceite (Vega, 2004).
Figura 2. Coco, fruto de la palma Uno de los métodos empleados para la obtención de aceites es la extracción sólido-liquido que consiste en la disolución de un componente (o grupo de componentes) que forman parte de un sólido empleando un disolvente adecuado en el que es insoluble el resto del sólido. (Olivares, 2007). En la extracción siempre tiene lugar en dos etapas: 1. Contacto del disolvente con el sólido a tratar, para disolver el componente soluble, o soluto. 2. Separación de la disolución y el resto del sólido
Factores que afectan la extracción sólido – líquido líquido (Olivares, 2007). -
Figura 1. Almendra, semilla de oleaginosa No solo se puede obtener aceite de frutos de semillas de oleaginosas sino también del fruto de la palma de coco, el cual puede ser comercializado como copra, que es el coco al que se la ha quitado la corteza, cortado y sometido a calor. Los cocos en su forma natural contienen de 30 a 40% de aceite y la copra de
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Tipo de solvente: el disolvente empleado debe poseer la capacidad para producir el material que se desea extraer con una calidad no alterada por el disolvente, baja toxicidad e inflamabilidad, factibilidad y economía de recuperación de la corriente de extracto Temperatura: debe ser seleccionada de tal manera que se obtenga el mejor balance de solubilidad, presión del vapor del disolvente, difusividad del soluto. A temperaturas altas existe mayor solubilidad.
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Tamaño de la partícula: el tamaño del solido es importante este no puede ser grande ya que no puede entrar con facilidad el solvente, pero tampoco debe ser pequeño hasta formación de polvos finos, porque impedirá una buena separación, ya que si no existen los poros, o están muy comprimidos no puede entrar con facilidad el solvente. Agitación: la agitación es importante ya que esta sirve para establecer el contacto íntimo entre el sólido y el líquido y disolver a las materias solubles contenidas.
MATERIALES Y EQUIPOS -
30g de coco rallado 30g de almendras fileteadas 700ml de hexano 700ml de etanol Soxhlet 2 Cartuchos de papel 2 Balones de 500ml 2 mantas térmica Refrigerante a bolas Condensador Beaker
Figura 4. Montaje experimental del proceso de extracción Pasados 45 minutos, se retiro el balón del sistema y se realizó un segundo montaje, en este caso para hacer una destilación tal como se muestra en la Figura 5. Para así poder separar el aceite vegetal extraído del disolvente empleado. Luego, se dejó el balón en reposo por unos minutos hasta que alcanzará temperatura ambiente y se pesó. P or último, se extrajo el dedal con los restos de coco rallado del soxhlet, se dejo en una estufa y se peso.
METODOLOGIA EXPERIMENTAL Esta práctica tuvo como finalidad la extracción de aceite esencial de dos sustancias: coco rallado y almendra fileteada; empleando para cada uno primero hexano y luego etanol como agentes disolventes. Para ello se realizo una extracción con un Soxhlet, que consiste en el lavado sucesivo de un sólido usando un determinado disolvente, que va extrayendo los componentes más solubles presentes en el mismo. Mediante este proceso, se pueden extraer una mayor cantidad de aquellos componentes menos solubles en el disolvente.
Figura 5. Montaje experimental del proceso de destilación (separación del aceite del disolvente) Este procedimiento se repitió nuevamente con etanol como disolvente y luego con almendra fileteada como muestra.
RESULTADOS Tabla 1. Datos experimentales obtenidos Coco Figura 3. Soxhlet empleado Primero se peso un cartucho de papel de filtro vacio; luego se añadieron 15g de coco rallado en el mismo y se coloco en el extractor soxhlet. Además, se pesó un balón de 500mL y se le añadieron 350mL de hexano. A continuación, se realizó el montaje mostrado en Figura 4 y se encendió la manta de calentamiento. Se espero hasta que comenzará a ebullir para iniciar la toma de tiempo con el cronómetro.
Almendra
hexano etanol (Masa del dedal±0,1)g (Masa de muestra±0,1)g (Masa del balón con perlas±0,1)g (Masa del balón con aceite±0,1)g (Masa de muestras secas mas dedal ±0,1)g Número de ciclos
hexano
Etanol
5,9
2,3
6,0
2,6
15,0
15,0
15,0
15,1
141,2
115,7
169,2
141,1
152,3
123,5
171,5
142,5
11,2
7,9
19,2
16,1
10,0
4,0
12,0
4,0
Tabla 2. Aceite vegetal extraído Coco
Almendra
hexano etanol hexano etanol (Aceite extraído±0,2)g
11,1
7,8
2,3
1,4
%Extracto
74,0
52,0
15,3
9,3
Tabla 3. Masa a la cual se extrajo el aceite vegetal Coco
Almendra
hexano etanol hexano etanol (Masa extraída±0,2)g
9,7
9,4
1,8
1,6
%Extraído (Aceite extraído+masa restante±0,2)g
64,7
62,7
12,0
10,7
16,4
13,4
15,5
14,9
DISCUSIÓN Esta práctica presenta como objetivo extraer el aceite vegetal del coco rallado sometido a un proceso de secado y almendra fileteada para lo cual se hace uso hexano y etanol como disolvente extractor. El proceso a de extracción se realizo por un tiempo de 45 min En la Tabla 2 se puede observar que se extrajo una mayor cantidad de aceite para el coco teniendo un porcentaje de aceite extraído de 74 y 52% empleando como disolvente hexano y etanol respectivamente. En cambio, para el caso de la almendra, se tiene que el porcentaje extraído es de 15,2 y 9,3% respectivamente; teniendo de esta forma que el mejor agente extractor es el hexano, el cual presenta un menor punto de ebullición lo que le permite realizar un mayor número de sifonadas para un mismo tiempo (en este caso 45min) y de esta forma aumentar el número de lavados del solido con el disolvente permitiendo la extracción de una mayor cantidad de aceite. Sin embargo, otro factor que puede estar influyendo es el área de contacto, la cual es mayor en el coco que en la almendra, provocando una mejor extracción para esta muestra. Para poder apreciar la cantidad de masa extraída se introdujo el coco y la almendra a la cual se extrajo el aceite en una estufa a 60°C, para que se evaporaran los restos del disolvente empleado y secar por completo el sólido. De esta forma, se tiene que la mayor masa extraída es para el coco, presentando una mayor proporción cuando se empleo el hexano como disolvente, lo cual era de esperarse ya que para este se obtuvo una mayor cantidad de aceite. En el caso de la almendra se aprecio la misma tendencia de una mayor masa extraída empleando el hexano como agente extractor. Lo cual se encuentra presentando en la Tabla 3.
requieren de un mayor tiempo de extracción. Además, revela que los disolventes empleados tienen una mejor afinidad con los ácidos grasos que componen en mayor proporción el coco (ácido oleico) que con los que componen la almendra (acido laurico). Debido a los puntos expuestos anteriormente, se puede afirmar que el método de extracción sólido-líquido empleando un Soxhlet no es el más adecuado para la obtención de aceite vegetal a partir de la almendra. Sin embargo, existen otros métodos que pueden ser aplicados como lo es el método de la expresión, el cual consiste en aplicar presión al material hasta obtener los aceites esenciales, empleando para ello prensas tipo batch o por un tornillo sin fin de alta o baja presión, extractor expeller, entre otros. (Sanchez, 2006) Una forma de comprobar que no hubo pérdida de material es a partir de la suma del peso del solido seco y el peso del aceite extraído, resultado que debe ser igual a 15,0g, correspondiente al peso del solido antes de la realización de la extracción. Estos valores se encuentran expresados en la Tabla 3, observándose que para el caso del aceite de coco extraído con hexano tiene un peso de 16,4g presentándose un exceso de 1,4g que puede ser causado porque al momento de realizar la separación entre el aceite y el hexano, quedo parte del disolvente sin ser separado requiriendo un mayor tiempo de separación. Para el caso del aceite de coco extraído con etanol, se tiene un peso de 13,4g lo que indica que hubo una pérdida del material de 1,6g que pudo ser causado por: perdida de coco al momento de introducir el cartucho de papel con la muestra en el sifón o por el exceso de temperatura al momento de la separación del disolvente con el aceite que causo que este se quemara, manifestándose por un oscurecimiento del aceite a un tomo rojizo. Para el caso de la almendra se obtuvo un exceso de peso de 0,5g cuando se realizo la extracción con hexano, causado por la posible presencia del disolvente en el aceite; mientras que para el caso de la extracción con etanol no se manifestó ni perdida ni exceso de masa, obteniéndose un peso de 14,9g que corresponde al error de apreciación de la balanza empleada.
CONCLUSION -
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Teóricamente se tiene que el coco presenta alrededor de 65 a 75% de aceite (Hernández, 2001), lo cual concuerda con las pruebas realizadas, mientras que para las almendras fileteadas que presentan alrededor de un 65% de contenido de aceite (Vega, 2004), a nivel experimental sólo se obtuvo aproximadamente 10% de aceite vegetal, lo que indica que estas
En el tiempo de extracción establecido se obtuvo una mayor cantidad de aceite vegetal para el coco. La almendra fileteada requiere un mayor tiempo de extracción de aceite. El tamaño del solido al cual se va a extraer el aceite presenta importancia ya que disminuye el área de contacto entre el disolvente. El hexano es mejor disolvente extractor que el etanol, ya que este presenta un menor punto de ebullición que le permite realizar un mayor número de sifonadas. Cuando se emplea etanol se requiere un mayor tiempo de extracción para poder lograr una disolución efectiva de los compuestos solubles del sólido. El proceso de extracción solido-liquido empleando el Soxhlet no es efectivo para la obtención de aceite de almendra.
RECOMENDACIONES -
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Aumentar el tiempo de extracción para obtener una mayor cantidad de aceite vegetal. Disminuir el área de contacto entre la almendra y el disolvente. Para favorecer la extracción. Al momento de la realización de la destilación del aceite vegetal con el disolvente aplicar poca temperatura para evitar que el aceite llegue a descomponerse, es decir, que se queme cambiando si color y propiedades. Cambiar el tapón de goma sistema de separación del disolvente con el aceite, por uno que permita la introducción del termómetro, para controlar la temperatura de la separación. Obtener aceite vegetal empleando otro método de extracción para comprobar la efectividad del procedo de extracción solido – liquido con el Soxhlet.
REFERENCIA Hernández. R. R y Soto. L. M (2001), “Extracción de aceite de coco a partir de la copra por medio de disolventes qu ímicos”. Instituto Tecnológico de Aguascalientes, México. URL: http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/html/944/94401703/94401703 .html visitado el (29/10/2011) Olivares. C. A., y Patoni. H. E. (2007). “Laboratorio Integral III. Manual de Practicas. Ingeniería Química”. Instituto Tecnológico de Toluca. México. Sanchez. C. F (2006). “Extracción de Aceites Esenciales” Segundo Congreso Internacional de Plantas Medicinales y Aromáticas. Bogotá Colombia. Sanchez. D. y Lopez. G., (2002) “Manejo de la palma de coco”. Revista Chapingo. Serie ciencias forestales y del ambiente. Vol.8. Numero 001. México. Vega. A., 2004. “Guía para la elaboración de aceite comestible, caracterización y procesamiento”. Editorial. Convenio Andrés Bello. Colombia. Pg 7.
ANEXOS Modelos de cálculo. Determinación del porcentaje de extracción Para obtener el porcentaje de extracción se empleo la siguiente ecuación:
Sin embargo, se uso esta ecuación de dos maneras: Caso 1. Se calculó el porcentaje de extracción usando la masa de aceite recuperado, por lo que la ecuación se usa directamente como:
Caso 2. Se calculó el porcentaje de recuperación a partir de la masa de la muestra usada luego de la extracción de aceite de la siguiente manera:
