UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULT ACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA INGE NIERÍA QUÍMICA QUÍMIC A ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO DE …..
MATERIALES DE INGENIERIA EXTRACCION DE COLORANTE (Bixina) A PARTIR PARTIR DE SEMILLAS DE ACHIOTE (Bixa orellana L.)
PROFESOR ALUM ALUMNO NOS S:
:
Carbajal Marco
Mendoza Barboza, José Carlos
CÓDIGO:
13070088 Cortez Gara !r"#a Cr"st"na 130700
CÓDIGO:
$"%a&'er( )01*& II INTRODUCCIÓN Durante los últimos años los colorantes sintéticos han estado sometidos a ataque constante, debido a que en muchos de ellos se han detectado efectos cancer!enos " otros #roducen aler!ias " otros daños en la #iel$ %or estas ra&ones se es#era en #ocos años desa#are&can del mercado " sean rem#la&ado #or colorantes naturales que, como el que se obtiene del achiote, est'n e(entos de certificaci)n " no se han encontrado efectos dañinos sobre la salud de los seres humanos$ *+D, -../0 1aha&a, -../2$ 3l colorante obtenido de las semillas del achiote *annatto2 se utili&a en las industrias de los deri4ados l'cteos, c'rnicos, !rasas, helados, cosméticos, condimentos, cer'mica, #intura, tintes, 5abones, esmaltes, barnices, lacas, teñido de sedas " telas de al!od)n " en la medicina " la industria farmacéutica *C)rdoba, /6780 9ernal, /6760 9%, -../0 :u're&, -../0 ;alsec, -../0 Nair, -..-0 Nichols, -..<2$ =a am#lia biblio!rafa sobre el achiote demuestra !ran conocimiento de los as#ectos a!ron)micos de la #lanta " sobre al!unos métodos de e(tracci)n del colorante, unos mu" rudimentarios, otros m's tecnificados, #ero que finalmente se refieren a métodos reali&ados a escala de laboratorio *1chult&, /67.0 1chmidt, /67>0 C)rdoba, /6780 ?osquera, /6760 9ernal, /6760 :aramillo, /66-0 1aha&a, -../2$ 1in embar!o, acerca de un diseño del #roceso de e(tracci)n que #ueda lle4arse a cabo a una escala ma"or, los re#ortes biblio!r'ficos son m's escasos$ No obstante, en un traba5o de !rado reali&ado #or estudiantes de la Uni4ersidad Nacional, se #resenta un estudio de 4ariables del #roceso e(tracti4o del colorante, tales como el sol4ente que se utili&a, su concentraci)n, la relaci)n de cantidad de semilla a 4olumen de sol4ente, el #@, el tiem#o de a!itaci)n, entre otras, con el fin de establecer los #ar'metros necesarios #ara dimensionar el #roceso a escala #iloto *:aramillo, /66-2$ =a remoci)n del #i!mento de la semilla nnatto se #uede hacer #or medios biotecnol)!icos, em#leando una soluci)n acuosa de alfaAen&imas a tem#eratura " tiem#o suficientes #ara la e(tracci)n *1chult&, /67.2$ También También es #osible obtener el colorante de nnatto soluble en 'cido en forma forma #ul4eri #ul4eri&ad &ada, a, me&cla me&clando ndo un e(trac e(tracto to de nnat nnatto to solubl soluble e en soluci) soluci)n n alcalin alcalina a con una dis#ersi)n acuosa de un deri4ado del almid)n " #or secado lo!rar el #roducto deseado *1chmidt, /67>2$ /67>2$ %ara e(traer e(traer el #i!mento #i!mento del material material de la #lanta ha" un #roceso que inclu"e combinar el material de la #lanta desmenu&ado con una en&ima, #ectinasa, celulasa o hemicelulasa, la cual rom#e la #ared celular de las células liberando los carotenoides contenidos en ellas *Thomas, /6672$ 3n este traba5o se hace uso de la e(#eriencia " de los datos de muchos in4esti!adores #ara, con base en un diseño de e(#erimentos de ti#o factorial, com#robarlos " ada#tar sus
conc conclu lusi sion ones es con con el #ro# #ro#)s )sit ito o de #lan #lante tear ar el dise diseño ño de una una #lan #lanta ta #ilo #iloto to efic eficie ient nte e " econ)micamente 4iable #ara obtener el colorante de la semilla del achiote *9i(a orellana2$
R31U?3N
Uno de los colorantes naturales m's conocidos " de ma"or a#licaci)n en diferentes d iferentes industrias es el que se obtiene a #artir de la semilla del achiote *nnatto2$ 3n este traba5o, #or medio de un diseño de e(#erimentos, se seleccionan los #ar'metros necesarios #ara obtener el colorante, a saber, ti#o de sol4ente, relaci)n cantidad de semilla B 4olumen de sol4ente, #@ " tiem#o d e a!itaci)n$ dicionalmente anali&aremos el #roceso de comerciali&aci)n$$ comerciali&aci)n$$
O9:3TIO1 General Conocer el #roceso de #roducci)n del colorante 9i(ina a #artir de la semilla del chiote *9i(a orellana2, mediante el uso de ;O@ " reali&ar un estudio #ara su #osible comerciali&aci)n$
Específicos Definir la forma de obtenci)n a ni4el n i4el de laboratorio, a #artir de estudios de #r'cticas de e(tracci)n con sol4entes "a utili&ados en estudios anteriores$ 1eleccionar un #roceso de e(tracci)n con el disol4ente m's a#ro#iado en las condiciones )#timas encontradas de tem#eratura, tiem#o de e(tracci)n " #orcenta5e de recu#eraci)n, e4aluando los resultados obtenidos en la e(#erimentaci)n en laboratorio " lle4ar #osteriormente estos datos a un diseño de #lanta #equeña #ara la obtenci)n de la bi(ina$ Reali&ar un an'lisis econ)mico de la 4iabilidad de la obtenci)n industrial de bi(ina " sus usos en la industria #ara su comerciali&aci)n$
:U1TI+ICCIÓN
Des#ués de la se!unda querr' mundial el descubrimiento de los colorantes sintéticos *deri4ados de #etr)leo, aluminio " del carb)n2 sustitu"o el uso de los naturales$ =a im#ortancia de los colorantes naturales como sustitutos de los artificiales *+ood and Dru! dministration +D, -..-2$ =os colorantes sintéticos certificables son, a#robados #ara su uso #or la +D, e(isten 7 colores certificados que son marillo EF, marillo E> &ul E/ &ul E- Naran5a 9, Ro5o Citrus, Ro5o EG., erde E<$ =os aditi4os colorantes e(entos de certificaci)n inclu"en los #i!mentos deri4ados de fuentes naturales, o animales entre ellos se inclu"en los colorantes obtenidos de las semillas *la #e#a2 del a!uacate " del achiote as como e(tractos 4e!etales *+D -..-B O?1, -..F2$ =a bi(ina e(trada e(trada del achiote, achiote, es un e(celente e(celente colorante que #resenta #resenta 4arias 4enta5as 4enta5as #ara ser utili&ado en la industria$ %ara em#e&ar a nombrar sus 4enta5as, es un colorante com#letamente inofensi4o, su nula to(icidad tanto #ara el consumo humano como #ara ser usado como comético en la #iel, es una sustancia con alta resistencia a los a!entes qumicos #or lo que resulta mu" a#ro#iada #ara colorear todo ti#o de alimentos " bebidas *1mith " Col, /66-2 ,ha retomado el interés industrial #or el achiote como colorante natural en ra&)n del las le!islaciones dr'sticas acerca del uso de los colorantes qumicos en la #roducci)n de alimentos$ =a O?1 *H@O en in!lés2 ha reconocido que su to(icidad es nula$
USOS En la industria: $
3n Centroamérica se usa como colorante " condimento diario en las comidas
Tales Tales como el arro& #re#arado de 4arias formas, en caldos, consomés o so#as, recaudos " en la #re#araci)n de carnes " embutidos$
=a ma"or utili&aci)n de los e(tractos del achiote es en la fabricaci)n de quesos0 también se usa como colorante de la mantequilla, #rinci#almente #or su contenido de #ro 4itamina $
=a materia colorante se em#lea en la tintorera #ara dar colorido " fuer&a a otras sustancias colorantes que adquieren as notable brillante& #ara teñir telas de lana, seda " al!od)n$ 1e em#lea también #ara colorear alfombras$
3n confitera se usa en la fabricaci)n de dulces " caramelos$
3n la industria de helados, sorbetes " #aletas$
?RCO T3ÓRICO
COLORANTE =os colorantes colorantes,, son sustancias que #ueden tener un ori!en natural o artificial " que se usan #ara #otenciar el color de al!unos alimentos alimentos,, bien debido a que el alimento ha sufrido #erdida #erdida de color durante el tratamiento industrial o bien #ara hacerlo m's atracti4o$ %odra definirse i!ualmente como aquellas sustancias que añaden color a un alimento inclu"endo com#onentes naturales$
colorantes sintetico o arificiale 3n los últimos años la #reocu#aci)n #or la se!uridad de los alimentos, " la #resi)n del #úblico, ha lle4ado a muchas em#resas a re4isar la formulaci)n de sus #roductos " sustituir cuando es tecnol)!icamente factible los colorantes artificiales #or otros naturales$ dem's, son m's resistentes que los colorantes naturales$ %recisamente la #reocu#aci)n #or su se!uridad ha hecho que los colorantes artificiales ha"an sido estudiados en forma e(hausti4a #or lo que res#ecta a su efecto sobre la salud, mucho m's que la ma"ora de los colorantes naturales$ 3llo ha lle4ado a reducir cada 4e& m's el número de colorantes utili&ables, aunque al contrario de lo que sucede en los otros !ru#os de aditi4os, e(istan !randes 4ariaciones de un #ais a otro$ dem's cada colorante tiene #or s mismo un lmite que 4ara se!ún la sustancia de que se trate " del alimento en el que se utilice$ =a tendencia actual es a limitar m's aún tanto los #roductos utili&ables como las cantidades que #ueden añadirse$
colorante natural 3s la sustancia obtenida a #artir de un 4e!etal o e4entualmente de un animal, cu"o #rinci#io colorante ha sido aislado mediante #roceso tecnol)!ico adecuado$ De nue4o han adquirido im#ortancia a ni4le mundial como aditi4os en la industria de alimentos, dro!as " cosméticos$ =os #i!mentos naturales com#renden los de ori!en 4e!etal " los de ori!en animal$ animal$ Como e5em#lo e5em#lo de los #rimeros, #rimeros, el ndo!o, ndo!o, bi(ina " &afranina, &afranina, e(trados e(trados del añil, achiote achiote " a&afr' a&afr'n n res#ec res#ecti4 ti4ame amente nte00 tambié también n son conoci conocidos dos el betaca betacarot roteno eno,, canta( canta(ant antina ina,, (antof (antofilas ilas,,
anto(ianinas, etc$ J como e5em#lo de los de ori!en animal, tenmos la cochinilla e(trada del Coccus Cacti * hembra de un insecto2$ 3(isten diferentes clasificaciones sobre los #i!mentos de ori!en natural *animales " 4e!etales2$ ?a"er en /6-6 los clasific) en
Pigmentos Carotenoides
hidrocarb arburo uros, s, hidro( hidro(ila ilados dos,, cet)nic cet)nicos, os, hidro(i hidro(icar carbo( bo(li licos cos,, : hidroc
carbo(licos, etc$
eri!ados diarilmet"nicos : cumarina Comp Compue uest stos os ca car# r#o$ o$íl ílic icos os : ben&oquin)nicos, naftoquin)nicos, antracénicos " fenantrénicos$ Compuestos %erocíclicos nitrogenados : #irr)licos, deri4ados de la #iridina, totra#irr)licos de ori!en 4e!etal " animal " deri4ados ind)licos$ =os carotenoides se #ueden definir como deri4ados iso#rénicos de #eso molecular entre ><. " F>. !r$mol, inestables ante cambios térmicos susce#tibles a la lu&, de f'cil o(idaci)n en #resencia de aire, " cu"as estucturas qumicas difieren en el ti#o de sustitu"entes que #ueden tener la estructura b'sica de los is)meros de carotenos$ estos #ertenece la bi(ina$
+i!ura ./ 'rbol de chiote
ESCR&PC&ON C'mo se encuentra en la naturale(a 3l culti4o del achiote *9i(a orellana2, conocido también como annato, achote, onnote, cocote, bi5a, bi(a, urucu, etc$, es ori!inario de la mérica Tro#ical =a #lanta del achiote es un arbusto de r'#ido crecimiento, que alcan&a de cuatro a seis metros de altura, su as#ecto es robusto, con flores mu" 4istosas " de color blancas o rosadas se!ún sea la 4ariedad0 el fruto es una c'#sula de color #ardo ro5i&o o amarillo 4erdoso que contiene de <. a G>
semillas cubiertas #or una del!ada ca#a o arilo que, #or su contenido de 9i(ina, es de color ro5o o anaran5ado " constitu"e la sustancia tint)rea #ro#iamente =as #l'ntulas de achiote crecen r'#idamente, a los G meses alcan&an una talla entre /> " -. cm$ =os 'rboles son de lento crecimiento$ 3s un 'rbol que lle!a a 4i4ir hasta >. años en condiciones naturales " solo <. años en #lantaciones, 'rbol #erene de r'#ido desarrollo, que #uede alcan&ar alturas que 4an desde los <$. m hasta los F$> m, en su h'bitat natural, su as#ecto es robusto, con flores m" 4istosas de color blancas o rosadas se!ún sea la 4ariedad$ %or lo !eneral es ramificado desde su base$ 3l tallo lle!a a medir de /. a <. cm de di'metro$ %osee una co#a densa, en forma !lobosa$ +olla5e e(tendido de mas de /. m de di'metro en arboles de5ados a libre crecimiento, el fruto es una ca#sula de color #ardo ro5i&o o amarillo amarillo 4erdoso que contiene de <. a G> semillas cubiertas cubiertas #or una del!ada ca#a de arilo que, #or su contenido de 9i(ina, es de color ro5o o anaran5ado$ 1e!ún el ti#o de flores, se #ueden considerar dos 4ariedades de achiote, clasificadas as la de flores blancas que da c'#sulas amarilloA4erdosas, con i!ual coloraci)n de la tintura " tiene un /.$GK de colorante0 " la de flores rosadas que dan c'#sulas ro5i&as " tiene un 7$-K de colorante *1eminario de !ronoma, /68>, /66.2$ 1in embar!o, en los mercados nacional " e(tran5ero no se establece diferencia de #recios$ 3l beneficio es la #r'ctica de obtenci)n del #roducto comercial *semilla2 reali&'ndose dos 4eces al año " este com#rende la cosecha, la e(tracci)n del !rano, secado *m'(imo
+"-ra 0): .or /r-to del rbol de c2"ote
