EXTRACCION DEL COLORANTE BETANINA DE LA BETERRABA
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universidad mayor de san andres - facultad de ingenieria qmc -200 l
INTEGRANTES: ESPINOZA RONALD
GUTIÉRREZ TÓRREZ KEILA
QUISPE QUINO ALINA FABIOLA
DOCENTE: ING. ROBERTO PARRA
GRUPO: "B"
GESTIÓN ACADÉMICA: I/2013
LA PAZ – BOLIVIA
ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS
Familia de las beterrabas
Es una planta de la familia Chenopodioideae, de la cual las hojas y la raíz son comestibles Existen numerosas variedades de la especie, de las cuales algunas se emplean para la alimentación humana, otras como pienso para ganado, y otras para la producción de azúcar (la remolacha azucarera, Beta vulgarissubsp. vulgarisvar. altissima); otras, entre ellas Beta vulgarisvar. cicla conocida como acelga que se cultivan por sus hojas.
Originarias de las zonas templadas de Eurasia, hoy día se cultivan en todas partes, principalmente por sus grandes y suculentas raíces, que se emplean en alimentación humana, para piensos, y también para extraer azúcar. La especie más importante, la remolacha o betabel común, tiene distintas variedades reconocidas. La acelga, o acelga suiza, tiene pequeñas raíces y hojas muy desarrolladas que se cocinan como verdura, así como gruesos tallos de hojas que son también comestibles. La variedad conocida como forrajera tiene raíces grandes y gruesas; se cultiva para su uso como pienso.
La remolacha o betabel de mesa, que se cultiva de forma extensa, posee una raíz globular o napiforme. Su valor alimenticio se debe a que contiene un 10% de carbohidrato. También contiene pequeñas cantidades de proteínas, grasa, fibra y ceniza, y sus hojas son ricas en vitaminas A y B.
Otra variedad cultivable de la remolacha de mesa es la remolacha azucarera. Posee raíces blancas, cónicas y de gran tamaño que contienen un alto porcentaje de azúcar. Este porcentaje se ha incrementado mucho por medio del cultivo y la selección.
La remolacha es una planta resistente, bienal, que puede ser cultivada comercialmente en una gran variedad de climas templados. Durante su primera estación de crecimiento, produce una gran (1-2 kg) raíz de almacenamiento cuya masa seca es de 15-20% en peso de sacarosa. Si la planta no se cosecha en este momento, a continuación, durante su segunda estación de crecimiento, los nutrientes de la raíz se utiliza para producir flores y semillas y la raíz se reducirá de tamaño. En la producción de remolacha comercial, la raíz se cosecha después de la primera estación de crecimiento.
En la mayoría de los climas templados, las remolachas se siembran en la primavera y se cosecha en otoño. En el extremo norte de su área de distribución, estaciones de crecimiento más corto, en 100 días puede producir comercialmente los cultivos de remolacha azucarera viable. En climas más cálidos, como en Imperial Valley, California, la remolacha es un cultivo de invierno, plantado en el otoño y se cosecha en la primavera.
En los últimos años, Syngenta AG ha desarrollado la llamada remolacha azucarera tropical. Permite que la planta crezca en las regiones tropicales y subtropicales. Las remolachas se plantan de una pequeña semilla, 1 kg de semillas de remolacha cuenta con 100.000 semillas de plantas y más de una hectárea de terreno (1 lb plantarán aproximadamente un acre).
Hasta la segunda mitad del siglo XX, producción de remolacha fue muy intensiva en trabajo. El control de malezas se realizaba mediante una gran densidad de siembra de los cultivos, y luego tenía que ser acabado manualmente con una azada, dos o incluso tres veces durante el período vegetativo.
La recolección también requiere de muchos trabajadores. Aunque las raíces podían arrancarse por un dispositivo formado por un arado que era movido por un grupo de caballos, el resto de las tareas de recolección se realizaban a mano. El labrador tomaba la remolacha por sus hojas, sacudía la tierra y cortaba las hojas, luego cada parte iba a una fila, la raíz a un lado, las hojas verdes a otro. Un segundo trabajador equipado con un cuchillo de remolacha (una herramienta de mango corto parecida a una hoz), cortaba la corona. Trabajando de esta manera, se obtenía una fila de remolacha que se transportaba en un carro.
Hoy en día, la siembra mecánica, la aplicación de herbicidas para el control de malezas y la cosecha mecanizada ha supuesto la no dependencia de numerosos trabajadores.
La recolección está ahora totalmente mecanizada. Un roto batidor utiliza una serie de cuchillas para cortar la hoja y la corona (que es baja en azúcar) de la raíz. La cosechadora de remolacha levanta la raíz, y elimina el exceso de tierra en una sola pasada sobre el campo. Una cosechadora moderna suele ser capaz de cubrir seis filas, al mismo tiempo. Las remolachas se vierten en los camiones.
Si la remolacha se tiene que dejar almacenada para entregarla al cabo de algún tiempo, se forman montones cubiertos con paja que protege la remolacha de la intemperie. Siempre que el montón esté bien construido y tenga una correcta ventilación, la remolacha no se deteriora de manera significativa. Las remolachas que se congelan y después de descongelan, producen hidratos de carbono complejos que causan graves problemas de producción en la fábrica. En el Reino Unido, las cargas pueden ser examinadas a mano a la puerta de la fábrica antes de ser aceptadas.
En los EE.UU., la cosecha de otoño comienza con la primera helada dura, que detiene la fotosíntesis y el consiguiente crecimiento de la raíz. Dependiendo de las condiciones climáticas locales, la cosecha puede ser llevada a cabo en el transcurso de unas pocas semanas o prolongarse a lo largo de los meses de invierno.
La cosecha y el procesamiento de la remolacha se conoce como "la campaña", lo que refleja la organización la obligación de entregar la cosecha a un ritmo constante a las fábricas de procesamiento que funcionan las 24 horas del día durante la duración de la cosecha y el procesamiento (para el Reino Unido la campaña tiene una duración de aproximadamente 5 meses).
ClasificaciónTaxonómica:
La clasificaciónTaxonómica de la Beta Vulgaris es la siguiente:
Reino:Plantae
División: Magnoliophyta
Clase: Magnoliopsida
Orden:Caryophyllales
Familia: Amaranthaceae
Subfamilia: Chenopodioideae
Género: Beta
Especie: Beta Vulgaris
Propiedades de la Beterraba
Además de que la Beterraba en su volumen totalestácompuesta por 70% de agua y el resto de materia prima por lo que lo hace extremadamente húmedo.
Clasificación de los colorantes
La vista permite juzgar el aspecto de una prenda de vestir en términos de su forma, textura y sobre todo color. El aspecto que tiene es un indicio del grado de aceptabilidad que tendrá por la persona que la utilice. Probablemente el color es el más importante de los factores visuales responsables de la aceptación o rechazo de una prenda. La intensidad del color con frecuencia significa calidad, lavariedad de color es atractivo e implica diversidad, el ojo humano solo puede percibir el color cuando su energía corresponde a una longitud de onda entre 380 y 780 nanómetros. Por lo tanto el color es parte de la energía radiante que el hombre puede percibir mediante sensaciones visuales que se generan por estimulación de la retina del ojo, es la percepción por el ojo humano de los productos coloreados.
La homogeneidad del color de los productos durante todo el año es fundamental, el publico desea encontrar siempre la prenda con los mismos colores, por esta razón existe en el mercado diversos agentes químicos que sirven para colorear, denominados colorantes. Un colorante es un compuesto químico que imparte color, puede ser definido como la substancia obtenida de os vegetales, minerales, animales o por síntesis empleada para impartir o acentuar el color de la industria textil.
Fuentes de colorantes y sus aplicaciones:
Como fuente de colorantes naturales podemos tener a las plantas(hojas, flores y frutos), insectos (grana, cochinilla) y algunas algas marinas. Se pueden obtener en forma de:
Zumo de frutas. Se usan en su forma concentrada como agentes colorantes y típicamente contiene carotenoides y antocianinas.
Extractos de gardenia. Producida por el jugo de la planta que contiene una variedad de pigmentos, incluye un carotenoide soluble y flavonoides.
Extracto de la piel de la uva. Obtenido por extracción del residuo producido del prensado de la uva durante la reduccióndel vino.
Extractos del color verde que se obtienen de la espinaca y alfalfa.
Se ha investigado más plantas, como los residuos o cascaras de bananas, frutos como el del pigmento rojo de jiotilla y la beterraba como fuente potencial de colorantes. Además de impartir color, los colorantes naturales han demostrado tener beneficios a la salud, como por ejemplo las antocianinas y betaninas poseen una actividad antioxidantes, los colorantes naturales aun con sus limitaciones, tienen una gran importancia industrial y son usados en la fabricación de una gran variedad de prendas de vestir como en la coloración de sedas, hilos para tejer, cosméticos, fabricación de embutidos, gelatinas, helados y farmacéuticos entre otros.
Pigmento de origen vegetal "Betanina"
La betanina es un pigmento que no se ve afectado
porácidosmoocarboxilicoscomo el acido láctico y el
acido acético a concentraciones de 100 ppm y 5,9 %
respectivamente, pero varios cationes metálicos,
principalmente el cobre, aceleran su degradación.
Los antioxidantes como el α- tocoferol y el acido
ascórbico no tienen efecto protector sobre la
betanina a concentraciones de 100 ppm; sin
embargo, cuando las concentraciones se elevan a
1000 ppm se reduce la estabilidad del pigmento
debido a que el tocoferol y la Vitamina C funcionan comopro oxidantes a estas concentraciones.
Algunos secuestrantes de metales como los ácidos (EDTA) y el cítrico aumentan 50% su estabilidad.
Degradación de la Betanina
Calor y/o acidez: BA= Acido betalamico y CDG: Ciclodopa
Utilidades
El colorante de la remolacha está ganando aceptación, especialmente en productos de repostería, helados y derivados lácteos dirigidos al público infantil. En España se utiliza en bebidas refrescantes, conservas vegetales y mermeladas, conservas de pescado, en yogures y en preparados a base de queso. No se conoce efectos nocivos de este colorante y la OMS no ha fijado un límite a la dosis diaria admisible.
El colorante de origen natural se usa para aumentar el color de los alimentos, ya sea porque el alimento ha perdido su color en su tratamiento natural o bien para hacerlo más agradable a la vista y másapetecible al consumidor.
La utilidad del colorante natural de beterraba es muy importante ya que es rica en folato, tiene un alto contenido de fibra soluble. Se aconseja utilizar en casos de anemia o enfermedades de la sangre por su alto contenido de hierro. Quizás muchas de las utilidades de la Betanina son en uso alimentario pero es necesario recalcar que sus propiedades como colorante textiltambién lo son ya que este colorante es de fácil teñido en prendas de vestir ya que al ser soluble en agua facilitael teñido de la misma aunque cabe recalcar que como todo colorante natural tiene la desventaja de que no dura mucho tiempo en laprenda a teñirse aunque existe varias técnicas para mantener el color como ser uno básico el uso de cloruro de sodio durante el proceso de teñido.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Elaborar el colorante natural Betanina partir de la extracción en equipo Soxhlet de la pulpa de la raíz de la remolacha para la aplicación en textiles y alimentos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Trabajar con la remolacha para el estudio del colorante Betanina.
Analizar si la tecnología (extracción) es la optima para la obtención del colorante natural.
Analizar la pureza y rendimiento del colorante obtenido a través de la extracción.
Determinar el beneficio económico al comercializar el colorante natural.
JUSTIFICACIÓN
El presente proyecto surge de la idea de concientizar el uso de productos naturales y evitar los productos basados en químicos en este caso colorantes artificiales.
La remolacha es un alimento del que no deberíamos de prescindir. Es una hortaliza de atrayente color para el uso en prendas de vestir, el uso del color es una necesidad estética de la humanidad y está inmersa en la historia del desarrollo cultural. Precisar desde cuando y como se empezaron a aplicar las primeras técnicas de tintura textil no ha sido posible; lo único que se puede afirmar es que en diversos lugares del planeta, desde tiempos remotos, los seres humanos fueron reconociendo y utilizando el color que en la naturaleza existía.Gradualmente fueron desarrollando y perfeccionando métodos de extracción y aplicación de tinturas naturales de origen vegetal, animal y mineral. Las que utilizaron para dar color al universo cultural simultáneamente se instituía.
Resulta interesante decir que el colorante extraído no solo puede ser utilizado en prendas de vestir, también es utilizado en los diferentes sectores agroalimentarios como en el uso de en postres, comidas, etc., se lo utiliza también como pigmentos en pinturas en la industria de la cosmetología.
En cuanto a los desechos que quedaran de la utilización de la hortaliza podrá ser usado como alimento para animales de esta manera no se desperdiciara nada y se ayudara al medio ambiente.
En la Agroindustria la utilización de los colorantes naturales es de gran beneficio para los agricultores pues ellos tendrían más fuentes de trabajo en cuanto a cultivos y cosecha es decir una posibilidad de tener altas ventas de sus cosechas por ende una estabilidad económica.Por cuanto el proyecto de extracción es factible ya que la beterraba es unahortaliza que en Bolivia se da durante todo el año de bajo costo y con ello podríamos obtener siempre el colorante y aportaríamos al crecimiento de nuestro país.
METODOLOGÍA
Enfoque:
El presente proyecto es de tipo cualitativo y cuantitativo ya que al realizar los diferentes experimentos en laboratorio generaran resultados lo que facilitaran establecer mejores parámetros de procesamiento para el estudio, con el fin de obtener el producto deseado.
La obtención del colorante natural producido mediante métodos de extracción y corte de la beterraba, con el fin de una posible comercialización de este colorante, ofreciendo al consumidor un producto sano. Par lo cual serealizara ensayos en laboratorio.
Método y técnicas de la obtención del colorante betanina:
Método de Extracción:
Para este proceso lo primero que se hizo fue lavar, pelar y rallar la pulpa de la raíz de la beterraba, para luego esparcir la beterraba en bandejas y esta colocarlas bajo sombra y dejarlas por espacio de cuatro días para que se deshidrate la beterraba, luego de este proceso la materia prima seca se lo molió en un mortero y se obtuvo el polvo de beterraba ( color rojo).Luego se procedió al armado del Equipo Soxhlety se coloco 20 g de polvo de beterraba en el papel filtro y se doblo este para que no haya perdida de la muestra, en el balón se coloco200 ml de etanol y se procedió a su calentamiento en una manta calefactoraextraendoasí durante una hora, luego se filtro la muestra en un equipo de filtración al vacio los cristales precipitados en el papel filtro se llevaron al horno a temperatura de 80 ºCaproximadamente y se procedió a pesar los cristales de colorante Betanina.
PROCEDIMIENTO
EXTRACCIÓN DE LA BETANINA A PARTIR DE LA BETARRAGABetarraga pelada y rallada (20 g)Deshidratación al ambiente Molido (polvo de Beterraga)Papel filtroEquipo SoxhletRefrigeranteEtanol (200ml)Matraz de 250mlExtracción (1hora)Extracto etanolicoResiduoFiltradoEvaporación en baño MariaColorante BetaninaPesarFLUJOGRAMA
EXTRACCIÓN DE LA BETANINA A PARTIR DE LA BETARRAGA
Betarraga pelada y rallada (20 g)
Deshidratación al ambiente
Molido (polvo de Beterraga)
Papel filtro
Equipo Soxhlet
Refrigerante
Etanol (200ml)
Matraz de 250ml
Extracción (1hora)
Extracto etanolico
Residuo
Filtrado
Evaporación en baño Maria
Colorante Betanina
Pesar
VI. .MATERIALES Y REACTIVOS
6.1. MATERIALES
Equipo Soxhlet y refrigerante
1 Mortero + Pilot
2 vasos de precipitado de 100mL
2 Tubo de ensayo
1 Hornilla eléctrica
Valon de tres entradas
1 Balanza eléctrica.
1 Masquin
1 Pipeta graduada de 10 ml.
Vaselina.
1 Probeta de 50 ml.
1 cepillo.
1 Propipeta.
1 Soporte universal
1 Termómetro de mercurio
2 Pinzas de 3 dedos
1 Varilla de vidrio
2 pH metro
1 Piseta.
6.2. REACTIVOS
200ml De Etanol
Agua Destilada
20g De Betarraga
3 Papel Filtro
Acido clorhídrico
Hidróxido de sodio
Cloruro de sodio
Sulfato ferroso heptahidratado
Cloruro de sodio
ETANOL
El alcohol etílico o etanol, de fórmula C2H5OH, es un líquido transparente e incoloro, con sabor a quemado y un olor agradable característico. Es el alcohol que se encuentra en bebidas como la cerveza, el vino y el brandy. Debido a su bajo punto de congelación, ha sido empleado como fluido en termómetros para medir temperaturas inferiores al punto de congelación del mercurio, -40 °C, y como anticongelante en radiadores de automóviles.
Normalmente el etanol se concentra por destilación de disoluciones diluidas. El de uso comercial contiene un 95% en volumen de etanol y un 5% de agua. Ciertos agentes deshidratantes extraen el agua residual y producen etanol absoluto. El etanol tiene un punto de fusión de -114,1 °C, un punto de ebullición de 78,5 °C y una densidad relativa de 0,789 a 20 °C.
ACIDO CLORHIDRICO
HIDROXIDO DE SODIO
CLORURO DE SODIO
SULFATO FERROSO HEPTAHIDRATADO
CLORURO DE SODIO
CALCULOS
RESULTADOS
ESTIMACION DE COSTOS
OBSERVACIONES
Al utilizar beterraba secada durante más de una semana no nos dio un buen resultado, pero al utilizar beterraba seca durante 5 días los resultados fueron satisfactorio.
se observo que el fijado en telas con un porcentaje mayor al 50% de poliéster no es aconsejable.
Al realizar múltiples extracciones con alcohol reciclado, alcoholo al 96 % y alcohol al 87%, se observo que al utilizar un alcohol más puro, se realiza una mejor extracción.
En las pruebas realizadas se observo que la betanina es insoluble en aceite, pero si en agua y alcohol.
Sometiendo a diversas temperaturas a la betanina, se observo que a una temperatura mayor a 75°, la betanina degrada de color, llegando a pasar de un rosa intenso a un naranja fuerte.
Al dejarlo expuesto el colorante a luz ultravioleta, so observa que este pierde sus propiedades, notándose en el cambio de color que se observa
Al momento de teñir telas, es indispensable el uso de mordientes y fijador (base de alcohol) ya que sin estos, el color no es duradero
CONCLUSIONES
La técnica de extracción por reflujo es conveniente para la extracción de
colorante, ya que la muestra ésta en contacto directo con el solvente.
La obtención de colorantes a partir de la Remolacha es una nueva opción para el aprovechamiento de este recurso, además permite promover el uso de colorantes naturales ante el uso excesivo de
colorantes de origen sintético que están causando diversas enfermedades respiratorias así como de piel, y la contaminación del
medio ambiente.
Los mejores mordientes para fijar el color en la fibras de algodón son
mezclas: sulfato de hierro heptahidratado + limón, ya que con estos presentan homogeneidad en la fijación del color después de ser monitoreados con agua y jabón .
TONALIDADES DEL COLORANTE BETANINA
Cantidad
Tonalidad
1 MOL / 1L agua*
1/2MOL / 1L agua*
1/4MOL / 1L agua*
1/8MOL / 1L agua*
[Escribir el título del documento]
