UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLASDE ACHIOTE UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE PRESENTACIÓN El presente trabajo se centra en la obtención y caracterización de colorante que se obtiene mediante el tratamiento de la semilla del achiote. En este sentido es relevante destacar, el gran impacto que los colorantes químicos han tenido en la sociedad, así como la posición que han ocupado en las diferentes empresas industriales. Pero como todo lo que está de moda pasa, hoy en día son otros los factores que hacen que estos colorantes químicos se dejen de emplear para la fabricación de diversos productos, y se opte por emplear colorantes naturales, disminuyendo así el grado de contaminación y el daño al ambiente que los químicos seguirían provocando. Los colorantes naturales; como su mismo nombre lo dice; son colorantes que son extraídos de plantas, semillas que la misma naturaleza nos brinda, teniendo así un control ecológico, protegiendo el ambiente y al ser humano. Los métodos de extracción de colorantes son variados, en el presente trabajo se pretende mostrar la utilización de dos de estos, analizando e identificando mediante el método experimental la efectividad y el rendimiento que cada proceso. Eligiendo de esta manera el más rentable y con el que más producto se llega a obtener. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE AGRADECIMIENTOS A la Universidad Nacional de Trujillo y a la Facultad de Ingeniería Química; por darnos la oportunidad de formar parte de ellas; ayudándonos a crecer cada semestre como mejores estudiantes. Al Ingeniero Noé Costilla; por permitirnos hacer uso del laboratorio de Química Analítica para el desarrollo experimental que muestra este trabajo, así mismo por la supervisión brindada de su parte. Al Ingeniero Henry Esquerre Pereyra, docente del curso de Procesos Industriales Orgánicos II, por las enseñanzas y pautas que nos ayudaron a mejorar en cada revisión de este proyecto, así como también por la paciencia y accesibilidad. LOS ALUMNOS UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE ILUSTRACIONES RESUMEN OBJETIVOS INTRODUCCIÓN 1. ANTECEDENTES 2. MARCO TEÓRICO 3. MATERIALES 3.1. Materiales para el Método de Soxhlet 3.2. Materiales para la Maceración 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1. Procedimiento del Método de Soxhlet 4.2. Procedimiento de la Maceración 5. RESULTADOS 5.1. Método de Soxhlet 5.2. Maceración 5.3. Maceración realizada para el diseño de una Planta piloto para obtener colorante de la semilla de Achiote 6. ANÁLISIS Y DESCRIPCIÓN DE RESULTADOS 7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 8. CONCLUSIONES 9. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Figuras 1. Ácido cis-polieno monometiléster dicarboxílico 2. Estructura de la norbixina (Kalsec, 2001) 3. Equipo de Extracción por arrastre con vapor 4. Extracción de aceite (Hipérico) por Maceración 5. Diagrama del Equipo de extracción de Soxhlet 6. Disolventes comunes 7. Semillas de Achiote 8. Alcohol etílico 9. Equipo Soxhlet – Laboratorio 10. Muestra siendo triturada 11. Cartucho con la muestra 12. Cartucho dentro de la cámara de extracción 13. Proceso de extracción por método de Soxhlet 14. Recuperación del solvente 15. Colorante obtenido (Método Soxhlet) 16. Diagrama de bloques del proceso de extracción de colorante de Achiote por Método Soxhlet 17. Pesado de semillas para cada ensayo 18. Macerado para la extracción de colorante 19. Filtración del macerado 20. Se separación del colorante y el solvente 21. Diagrama de bloques del proceso de extracción de colorante de Achiote por Maceración 22. Solvente recuperado UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Tablas 1. Composición del pigmento del achiote 2. Composición química de las semillas del achiote 3. Composición nutricional de las semillas del achiote 4. Cuadro comparativo de las ventajas y desventajas de la técnica por Soxhlet 5. Materiales de vidrio para el Método Soxhlet 6. Materiales Auxiliares para el Método Soxhlet 7. Materiales de vidrio para la Maceración 8. Materiales Auxiliares para la Maceración 9. Datos experimentales de las sifonaciones 10. Datos experimentales del proceso de Maceración 11. Datos experimentales del proceso de Maceración para el diseño de una Planta Piloto para obtener colorante de la semilla de Achiote UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE RESUMEN El presente trabajo de investigación tuvo el objetivo principal de extraer el extracto colorante natural de las semillas de achiote (Bixa Orellana L.) utilizando los métodos de Soxhlet y Maceración a nivel laboratorio teniendo al Etanol como solvente. El primer método consistió en triturar cierta cantidad de semillas hasta obtener una muestra de 40 g, ésta se pasó a colocar en un cartucho de papel filtro, el cuál se posicionó en la cámara de extracción del equipo Soxhlet, y se agregó el solvente hasta cubrirlo por completo, iniciando inmediatamente con el proceso de obtención del colorante durante un tiempo de 6 h. Para recuperar el solvente, se retiró el cartucho de la cámara y se encendió el equipo nuevamente. El segundo método consistió en colocar las semillas de achiote en contacto con el solvente en un recipiente de vidrio. Se utilizó una cantidad de materia prima de 40 g para cada uno de los tres ensayos realizados en un tiempo de 6 h, para luego pasar a separar las semillas de la solución “colorante-solvente” por medio de filtración. Luego de 3 días de secado al ambiente; se separó el solvente del colorante. Se determinó que el mejor método para la extracción de colorante fue el de la Maceración, puesto que al haberse utilizado la misma cantidad de materia prima durante el mismo tiempo; se obtuvo una mayor cantidad de colorante; teniendo en cuenta que para este método se utilizó una cantidad de solvente mucho menor que para el primero; además es un proceso rentable debido al ahorro de energía y por ende de costos. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE OBJETIVOS: General: - Obtener el extracto colorante natural de las semillas de Achiote (Bixa Orellana L.) Específicos: 1. Utilizar y aprender sobre los métodos de extracción de colorantes utilizando el mismo solvente y la misma cantidad de materia prima. 2. Determinar el mejor método para la extracción de colorantes de los realizados en este trabajo de investigación. 3. Identificar las características del producto, usos alternativos de los subproductos y su impacto ambiental. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE INTRODUCCIÓN En la actualidad cada vez son más los consumidores que buscan o prefieren adquirir productos naturales, orgánicos o mínimamente procesados, sin que se comprometa la inocuidad de los mismos. Los colorantes sintéticos han estado sometidos a ataque constante, debido a que en muchos de ellos se han detectado efectos cancerígenos y otros producen alergias y otros daños en la piel. Por estas razones se espera en pocos años desaparezcan del mercado y sean remplazado por colorantes naturales [7]. Países como Perú, México, Kenia, Segall, Brasil, Ecuador y Bolivia representan los mayores productores de colorantes naturales, teniendo a sus principales consumidores e importadores a Japón, Europa y Estados Unidos [2]. El colorante obtenido de las semillas del achiote se utiliza en las industrias de los derivados lácteos, cárnicos, grasas, helados, cosméticos, condimentos, cerámica, pintura, tintes, jabones, esmaltes, barnices, lacas, teñido de sedas y telas de algodón y en la medicina y la industria farmacéutica [6]. El propósito de este trabajo es realizar la extracción de colorante a partir del achiote por diferentes métodos con el fin de analizarlos y compararlos, escogiendo así el mejor de ellos para que luego a futuro sea considerado en la producción industrial. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE 1. ANTECEDENTES: En 2003, la investigación “Planta piloto para obtener colorante de la semilla del achiote (Bixa Orellana L.)”, fue realizada en la Universidad de EAFIT de Medellín, Colombia. El equipo seleccionado para capacidad de producción de 50 kg/día logra una mayor eficiencia en el proceso cuando se obtiene un rendimiento cercano al 8 %, esto al trabajar con una relación en cuanto a cantidad de semilla y volumen de solvente 1:3, con concentración de solvente de 2 % de KOH y tiempo de agitación de 45 min a velocidad de 140 RPM. Mediante análisis de cromatografía en capa delgada, y en los espectros infrarrojo y UV-VIS del producto colorante obtenido se puede identificar claramente la bixina (VER ANEXO 1). En 2014, Zoila Concepción Reyes Buenafe presenta su trabajo de tesis titulado “Extracción y evaluación del colorante natural de achiote (Bixa Orellana L.) como sustituto del colorante artificial e-102 amarillo no. 5 (tartracina) en la elaboración de un yogurt”. El colorante fue extraído de las semillas de la planta de achiote. Se realizó extracción del colorante de achiote utilizando como solventes: agua, solución acuosa de KOH al 1 %, 2 % y 3 %, a escala laboratorio. En dichos resultados se observó que el solvente KOH al 2 % presenta mayor rendimiento extractivo de 6,34 % comparado con el agua con valor de 1,41 %. 2. MARCO TEÓRICO COLORANTE [13]: Un colorante se puede definir como una sustancia que cuando se añade o se aplica a un alimento, fármaco o cosmético, o para el cuerpo humano, es capaz de impartir color. CLASIFICACIÓN DE LOS COLORANTES: a) Por su origen: Colorantes orgánicos: procedentes de plantas y animales, tales como la clorofila, carotenos, riboflavina, etc. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Colorantes minerales: tales como lacas, sulfato de cobre, cromato de plomo, etc. Colorantes artificiales. b) Por su composición: Derivados isoprénicos (carotenoides). Derivados tetrapirólicos (clorofilas). Derivados de benzopirano (antocianos y otros flavonoides). c) Por su solubilidad: Hidrosolubles (solubles en agua). Liposolubles (solubles en la grasa). Insolubles. Otra de las clasificaciones más utilizadas es la que los divide en dos grandes grupos según su procedencia: A. Colorantes Naturales: Como su nombre lo dice, son sustancias naturales que se añaden para dar o devolver algún color. Se encuentran presentes como pigmentos en plantas, hojas y frutos. Los colorantes naturales se pueden dividir en los siguientes grupos: Colorantes naturales: Productos que se adicionan a los alimentos para proporcionarles un color específico y hacerlos más agradables a la vista. Tintes naturales: Son los productos utilizados para el teñido de telas, madera, fibras y cuero. Pigmentos naturales: Compuestos responsables del color de una planta. B. Colorantes artificiales: Son los obtenidos por síntesis química, de los que actualmente se conocen más de 3,000. Los colorantes artificiales son tan utilizados por sus excelentes propiedades: Proporcionan un color persistente (resistente a ataques). Ofrecen colores variados y uniformes. Son de alta pureza y bajo costo. Se pueden obtener en grandes cantidades. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE SEMILLAS DE ACHIOTE – BIXINA Nombre científico: Bixa Orellana La planta del achiote es un arbusto de rápido crecimiento, que alcanza de 4 a 6 metros de altura, su aspecto es robusto, con flores muy vistosas y de color blancas o rosadas según sea la variedad; el fruto es una cápsula de color pardo rojizo o amarillo verdoso que contiene de 30 a 45 semillas cubiertas por una delgada capa o arilo que, por su contenido de Bixina, es de color rojo o anaranjado [14]. Botánicamente tiene la siguiente clasificación [6]: Subdivisión: Angiosperma Clase: Dicotiledóneas Orden: Parietales Familia: Bixáceas Género: Bixa Especies: B. Orellana Linneo, B. Sphaerocarpa Triana, B. Urucurana Willd, B. Purpurea Hort, etc. La Bixina es un ácido carotenoico de color rojo oscuro que se encuentra en la cubierta exterior del fruto, se presenta como isómero geométrico del tipo cis, pero que puede convertirse a su forma trans, más estable. Además, es insoluble en agua y ligeramente soluble en cloroformo, aceites vegetales, acetato de etilo y propilenglicol (Centro Nacional de Tecnología Agropecuaria y Forestal, 2010). En primer término, es un colorante inofensivo; la Organización Mundial de la Salud (OMS) reconoce su nula toxicidad tanto para el consumo humano como para su aplicación en la piel. En segundo lugar, representa una sustancia con alta resistencia a los agentes químicos, por lo que resulta muy apropiada para colorear todo tipo de alimentos y bebidas [15]. En la Figura 1 aparece su fórmula estructural. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Figura 1. Ácido cis-polieno monometiléster dicarboxílico [1] El pigmento de la semilla del achiote, que se encuentra en la parte más externa, tiene diferentes compuestos según se muestra en la Tabla 1 [6]. Tabla 1. Composición del pigmento del achiote [6] Al hervir la Bixina en una solución de álcali, se forma una molécula de metanol y una sal dipotásica que, por acidificación, produce el ácido dibásico norbixina, 𝐶24 𝐻28 𝑂4(Figura 2), pigmento carotenoide soluble en agua [1]. Figura 2. Estructura de la norbixina (Kalsec, 2001) [1] - Características fisicoquímicas de la semilla del achiote: El principal constituyente colorante de la semilla del achiote es la bixina, que se encuentra en la cubierta exterior de la semilla del fruto, representa más del 80% UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE de los pigmentos presentes, lo cual facilita su extracción; los componentes principales de la semilla del achiote son [11]: Resina Orellana (materia colorante amarilla) Bixina (materia colorante roja) (80%) Aceite Volátil y aceite Graso Según diferentes fuentes, la composición tanto química como nutricional de la semilla del achiote es muy variada, como puede observarse en las Tablas 2 y 3 [6]. Tabla 2. Composición química de las semillas del achiote [6] Tabla 3. Composición nutricional de la semilla del achiote [6] UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE MÉTODOS DE EXTRACCIÓN Extracción sólido-líquido: I. Extracción sólido-líquido discontinua: La separación de una mezcla de compuestos sólidos también se puede llevar a cabo aprovechando diferencias de solubilidad de los mismos en un determinado disolvente [8]. *Métodos de Extracción Sólido – Líquido discontinua: Extracción por arrastre de vapor: La destilación por arrastre de vapor es una técnica de destilación que permite la separación de sustancias insolubles en generalmente agua (H2O) y ligeramente volátiles de otros productos no volátiles [16]. Figura 3. Equipo de Extracción por arrastre con vapor Fuente: http://quimica-experimental-fiq.blogspot.pe/2015/05/destilacion-por-arrastre-de- vapor.html II. Extracción sólido-líquido continua: La extracción sólido-líquido suele ser mucho más eficiente cuando se hace de manera continua con el disolvente de extracción caliente en un sistema cerrado, previamente vaporizado en un matraz y condensado en un refrigerante, con la mezcla sólida a extraer contenida dentro de un cartucho o bolsa de celulosa que se coloca en la cámara de extracción. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE El paso del disolvente orgánico con parte del producto extraído al matraz inicial, permite que el mismo disolvente orgánico vuelva a ser vaporizado, repitiendo un nuevo ciclo de extracción, mientras que el producto extraído, no volátil, se va concentrando en el matraz [8]. *Métodos de Extracción Sólido – Líquido continua: Maceración: La maceración es un proceso de extracción donde la materia prima posee una serie de compuestos solubles en el líquido de extracción que son los que se pretende extraer. El proceso de maceración genera dos productos que pueden ser empleados dependiendo de las necesidades de uso, el sólido ausente de esencias o el propio extracto. Existen dos métodos de maceración de acuerdo a la temperatura, caliente y frío: Maceración en frío: Consiste en sumergir el producto a macerar en un recipiente con la cantidad suficiente de solvente para cubrir totalmente lo que se desea macerar. Esto se lleva a cabo por un lapso de tiempo largo, dependiendo de la materia prima que se vaya a macerar. Las ventajas de la maceración en frio consisten en la utilización de equipos simples que requieren mínimas cantidades de energía y en la capacidad de extraer la mayoría de las propiedades de lo que se macera, prácticamente en su totalidad sin alterarla por efectos de temperatura. [9] Figura 4. Extracción de aceite (Hipérico) por Maceración. Fuente: https://www.botanical-online.com/fotos/plantasmedicinales/hiperico-aceite- maceracion.jpg UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Maceración con calor: El proceso consiste en el contacto entre las fases, el producto a macerar y el solvente; con la diferencia de la variación en la temperatura, en este caso pueden variar las condiciones de la maceración. Al utilizar calor se acelera el proceso. Su desventaja es que no logra extraer totalmente pura la esencia del producto, ya que regularmente destruye algunas propiedades, además de que requiere equipos más sofisticados que permitan el control de temperatura, sin mencionar que implica un mayor consumo energético [9]. III. Extracciones con disolventes volátiles: Extracciones a temperatura ambiente: Como se ha comentado, en la mayoría de los procesos de extracción líquido- líquido o sólido-líquido a temperatura ambiente, se utiliza un compuesto orgánico volátil, normalmente un disolvente inflamable, con lo que cualquier sobrepresión en el montaje o una fuga de vapor puede provocar un incendio. Se debe tener en cuenta que siempre que se manipulen sustancias de estas características se presenta riesgo de incendio y explosión [10]. Extracciones en caliente: La extracción sólido-líquido o líquido-líquido en caliente es una operación relativamente rutinaria en los laboratorios de química. El caso más habitual es la extracción con el sistema Soxhlet. Se llevan a cabo con un montaje que contiene el denominado extractor de Soxhlet, inventado en el año 1879 por Franz von Soxhlet originalmente para la extracción de lípidos a partir de muestras sólidas [10]. EXTRACCIÓN DE SOXHLET Es la técnica de separación sólido-líquido comúnmente usada para la determinación del contenido graso en muestras de diferente naturaleza. Aunque su campo de aplicación es fundamentalmente el agroalimentario es también de utilidad en el área medioambiental, así es el método de análisis recomendado para la determinación del aceite y la grasa total recuperable en aguas de vertidos industriales [4]. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Figura 5. Diagrama del Equipo de extracción de Soxhlet Fuente: http://procesosbio.wikispaces.com/Extracci%C3%B3n+s%C3%B3lido- l%C3%ADquido Tabla 4. Cuadro comparativo de las ventajas y desventajas de la técnica por Soxhlet. VENTAJAS DESVENTAJAS La muestra está en contacto repetidas El tiempo requerido para la extracción veces con porciones frescas de disolvente. normalmente está entre 6-24 horas y la La extracción se realiza con el disolvente cantidad de disolvente orgánico es alta (50- caliente, así se favorece la solubilidad de 300 ml). los analíticos. La descomposición térmica de los analitos No es necesaria la filtración después de la termolábiles, ya que la temperatura del extracción. disolvente orgánico está próxima a su punto La metodología empleada es muy simple. de ebullición. Se obtienen excelentes recuperaciones, No es posible la agitación del sistema, la cual existiendo gran variedad de métodos podría acelerar el proceso de extracción. oficiales cuya etapa de preparación de Es necesaria una etapa final de evaporación muestra se basa en la extracción con del disolvente para la concentración de los Soxhlet. analitos. Fuente: Ciencias Ambientales, 2004, Técnicas Avanzadas en Química. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE *La extracción Soxhlet se fundamenta en las siguientes etapas: a. Preparación de la muestra: La operación comienza por la preparación de la muestra. Con frecuencia debe ser dividida en fragmentos de mayor a menor tamaño. Se suele moler/triturar la materia prima; siendo esta la muestra que pasa a ser alistada y cargada en el cartucho de extracción. Se forma un dedal de papel filtro, de tal manera que se adapte al equipo de Soxhlet [3]. b. Colocación del solvente: La cantidad de solvente debe ser la necesaria para que al ascender al cartucho y antes de que se haga la sifonada, no quede seco el balón inferior porque de esa manera, o se seca la muestra y se quema, o cuando caiga el líquido de la sifonada sobre el vidrio recalentado se puede producir una explosión de los vapores con el consiguiente riesgo de accidente. Si la cantidad a agregar no está estipulada en la norma, se carga el solvente desde arriba, lentamente, para que vaya cubriendo el cartucho y luego produzca el rechupe. Esta es la cantidad mínima. Pero como durante la operación hay pérdida del solvente por evaporación, y además debe quedar una cantidad mínima en el balón para que no se concentre el extracto demasiado, hay que agregar por lo menos una cantidad semejante en exceso [3]. c. Solventes a utilizar: Si se sigue una norma o técnica obviamente que el solvente estará indicado. Pero con frecuencia, particularmente en los laboratorios de investigación, se suelen realizar extracciones no normalizadas. La experiencia que se posee es que hay una temperatura máxima y mínima de ebullición en la que el equipo funciona adecuadamente, de acuerdo a punto de ebullición del solvente. Con respecto al extremo superior hay que decir que para la cantidad de energía limitada que generan los calentadores eléctricos comunes, a medida que aumenta el punto de ebullición disminuye significativamente el caudal de solvente que se evapora y por ende la velocidad de extracción. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Figura 6. Disolventes comunes. Fuente: http://www.bib.uia.mx/gsdl/docdig/didactic/IngCienciasQuimicas/lqoa001.pdf Otra característica importante en cuanto al tipo de solventes es que los de carácter no polar suelen tener alguna dificultad en sifonar puesto que no mojan el vidrio [3]. d. Calentamiento: Es corriente utilizar calentadores eléctricos de esos llamados múltiples, que además poseen reóstatos para variar el tiempo en el que las resistencias están encendidas. Con alguna frecuencia sucede que al comienzo de la evaporación el solvente se sobrecalienta y posteriormente produce una evaporación explosiva que hace que gran cantidad de vapores lleguen al refrigerante que no da abasto en la condensación. Inclusive puede darse que, si el equipo no está bien sujeto en los dos lugares necesarios, es decir en el balón y en el extractor, salte la parte superior y escapen vapores calientes del solvente, circunstancia que puede ser peligrosa. Si lo que se va a utilizar es el residuo sólido se pueden colocar núcleos de evaporación en el balón como trozos de porcelana porosa o piedra pómez [3]. e. Refrigeración: Es importante la ubicación de las mangueras, en este caso, se está trabajando a reflujo, es necesario tener en cuenta la entrada y salida UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE del agua. El flujo de agua debe regularse para utilizar solamente lo necesario, dado que el consumo es muy alto, particularmente en el caso de que se use agua potable de la canilla [3]. f. Operación de extracción: Una vez que el equipo está armado, abierta el agua el refrigerante, cargado el dedal e introducido el solvente, sólo resta encender el calentador y comenzar la operación. Llegada la temperatura a la de ebullición del solvente éste comienza a evaporarse y, luego de que calienten las paredes del equipo, comienza a condensar en el refrigerante y a caer en forma de gotas sobre el cartucho. La primera operación es totalmente atípica y no debe contabilizarse en el recuento que se hace para regular la velocidad de extracción como suelen pedir las normas. A medida que el condensado va cayendo sobre el cartucho este comienza a escurrir por la parte inferior del mismo llenando el recipiente de extracción hasta que llega al nivel de la bajada del sifón y resucciona, con todo el material disuelto, hacia el balón inferior. El tope del sifón está por encima del cartucho para asegurar que todas las veces el material a extraer quede embebido en el solvente. Una vez que el sistema está en régimen las sifonadas se producen a intervalos regulares. Los tiempos comunes del sifonado están entre 5 y 20 minutos, según la potencia del calentador, el solvente, la temperatura externa, etc. Al comienzo hay mucho material para extraer y dentro de él hay fracciones de fácil separación, pero a medida que avanza el proceso cada vez es más difícil extraer la pequeña fracción remanente, hasta que en las etapas finales no se extrae nada más. Como en todo este tipo de procesos es de importancia capital definir el punto final que dependerá del sistema conformado por el equipo, la muestra y las condiciones de temperatura [3]. g. Culminación de la operación: Una vez que se ha dado por terminada la operación de extracción, es conveniente esperar un cierto tiempo para que UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE el sistema se enfría hasta que sea fácil manipularlo. A continuación, no hay que olvidarse de cerrar el agua de refrigeración para no realizar consumo innecesario. Después se desarma el equipo y se extrae el cartucho que está saturado de solvente y se coloca en un sitio aireado o en la campana para que se seque la muestra. La extracción de la muestra del cartucho húmedo puede ocasionar su deterioro. Si es necesario se deberá enjuagar el extractor para que quede listo para la próxima vez [3]. 3. MATERIALES 3.1. Método de Soxhlet: - Materia Prima: Semillas de Achiote (Bixa Orellana L.) Figura 7. Semillas de Achiote Variedad: Común Lugar de Procedencia: Mercado “Mayorista” – Trujillo (La Libertad) Utilidad: Extracción de colorante de las semillas de Achiote Semillas Cantidad Utilizadas 40.0465 g - Reactivos: Alcohol Etílico (Ver hoja de seguridad en el ANEXO 3) UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Figura 8. Alcohol Etílico Densidad: 789 kg/cm3 Masa molar: 46.07 g/mol Punto de fusión: 158.9 K Punto de ebullición: 351.6 K Temperatura crítica: 514 K Presión Crítica: 63 atm Viscosidad: 1.074 mPa a 20°C Solubilidad en agua: Miscible totalmente Lugar de Procedencia: Botica “Inkafarma” – Trujillo (La Libertad) Utilidad: Extracción de colorante de las semillas de Achiote Alcohol Volumen Utilizado 220 mL Recuperado 180 mL - Materiales de vidrio y otros: Tabla 5. Materiales de vidrio Material de vidrio Cantidad Probeta roja; 100 ml (PYREX) 01 Balón de destilación; 500 ml 01 (PYREX) UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Tabla 6. Materiales auxiliares Material Cantidad Mortero y su pistilo 01 Cocina Eléctrica 01 Papel filtro 01 Hilo 61.5 cm Pinzas Fisher 02 Soporte Universal 01 Balanza analítica 01 Mangueras 02 Piseta 01 - Equipos: Equipo Soxhlet Figura 9. Equipo Soxhlet 3.2. Maceración: - Materia Prima: Semillas de Achiote (Bixa Orellana L.) Variedad: Común UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Lugar de Procedencia: Mercado “Mayorista” – Trujillo (La Libertad) Utilidad: Extracción de colorante de las semillas de Achiote Ensayo Cantidad 1 40 g 2 40 g 3 40 g TOTAL 120 g - Reactivos: Alcohol Etílico (Ver hoja de seguridad en el ANEXO 3) Densidad: 789 kg/cm3 Masa molar: 46.07 g/mol Punto de fusión: 158.9 K Punto de ebullición: 351.6 K Temperatura crítica: 514 K Lugar de Procedencia: Botica “Inkafarma” – Trujillo (La Libertad) Utilidad: Extracción de colorante de las semillas de Achiote Ensayo Volumen 1 70 mL 2 70 mL 3 70 mL TOTAL 210 mL - Materiales de vidrio y otros: Tabla 7. Materiales de vidrio Material de vidrio Cantidad Probeta ; 50 ml (KYNTEL) 01 Varilla de vidrio 01 Embudo; (D: 8 cm) 01 Frascos herméticos 03 UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Tabla 8. Materiales auxiliares Material Cantidad Balanza analítica 01 Jeringa 01 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1. Método de Soxhlet: 1. En primer lugar, se trituró cierta cantidad de Semillas de Achiote, hasta conseguir una muestra de 40 gr. (Muestra en polvo). Figura 10. Muestra siendo triturada 2. Posteriormente, se colocó la muestra en un cartucho fabricado con papel filtro, tal como se muestra en la siguiente figura. Figura 11. Cartucho con la muestra UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE 3. Se posicionó el cartucho en la cámara de extracción y se agregó el solvente a utilizar (Alcohol etílico), para luego colocar el refrigerante sobre el orificio superior de la misma. Figura 12. Cartucho dentro de la cámara de extracción 4. Se abrió la llave del grifo para la circulación del agua por el refrigerante del equipo, para luego enchufar la cocina eléctrica y comenzar con el proceso de extracción. Figura 13. Proceso de extracción por método de Soxhlet UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE 5. Luego de aproximadamente 6 horas, se detuvo el proceso y se retiró el cartucho de la cámara de extracción. 6. Se repite el paso 4. (Sin el cartucho) para recuperar el solvente de la solución obtenida del colorante extraído. (Aproximadamente 10 min.) Figura 14. Recuperación del Solvente 7. Se esperó que el equipo de enfriara, para desarmarlo y hacer su respectiva limpieza. 8. Los restos de solvente no extraídos en la destilación se evaporan y se seca el producto al ambiente durante 3 – 4 días. Figura 15. Colorante obtenido UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE DIAGRAMA DE BLOQUES Selección de Semillas Pesado Trituración Solvente Extracción por solvente Evaporación de solvente Semillas sin colorante Colorante + Solvente Destilación Solvente Colorante Figura 16. Proceso de extracción de colorante de Achiote por el Método de Soxhlet. 4.2. Maceración: 1. En primer lugar, seleccionamos las semillas para eliminar algunas que estén negras, húmedas o con rasgos de enfermedad. 2. Se pesó las semillas previamente seleccionadas (40 g) para los tres ensayos de extracción por maceración. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Figura 17. Pesado de semillas para cada ensayo 3. Se depositó las semillas pesadas en tres frascos de vidrio agregando 70 ml de alcohol en cada uno y se dejó macerar por un lapso de 6 horas. Figura 18. Macerado para la extracción de colorante 4. Se filtró el macerado para separar la solución (colorante + solvente) de las semillas. Figura 19. Filtración del macerado UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE 5. Se dejó precipitar el colorante por 3 días para luego separa el solvente del colorante por extracción con ayuda de una jeringa. Figura 20. Separación del solvente y el colorante DIAGRAMA DE BLOQUES Selección de Semillas Pesado Alcohol Extracción de colorante Filtración Semillas sin colorante Colorante + Solvente Extracción de solvente Solvente Colorante Figura 21. Proceso de extracción de colorante de Achiote por Maceración UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE 5. RESULTADOS La variedad de las semillas utilizada en los ensayos es la de cápsulas rojizas, en la cual el colorante representa el 8.2% (Bernal, 1989, Seminario de Agronomía 1975, 1990). 5.1. Método de Soxhlet: El proceso empezó a las 11:18 a.m. del 19 de febrero (2018) Tabla 9. Datos experimentales de las sifonaciones N° de Intervalo de Día Sifonadas tiempo (min) 1 0 - 1 1 35 1 2 24 1 3 24 1 4 23 1 5 23 1 6 24 1 7 24 1 8 24 1 9 25 1 10 22 1 11 16 1 12 18 1 13 19 NOTA: A partir de la décima sifonada se adicionaron 40 mL de solvente, a los 180 mL originales. PRODUCTO: - Materia prima: 40 g de semillas de achiote - Cantidad de solvente: 220 mL Alcohol etílico 96° UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE - Relación Materia prima/solvente: 1/5 - Tiempo total de extracción: 6h 00 min - Temperatura de secado: Temperatura ambiente (~25°C) - Tiempo de secado: 3 días Caracterización: El colorante obtenido es de un color rojizo fuerte. Consistencia Aceitosa y espesa. Una vez enfriado fue difícil su manipulación. Una pequeña cantidad puede causar manchas muy rojizas y dificultosas de extraer. El producto es soluble en alcohol a temperaturas mayores a la del ambiente y medianamente soluble en agua a 70 – 90°C. Se usó alcohol para resolubilizar el producto y medir su volumen. (Ver Anexo 2) - Peso de la muestra luego de la extracción = 38.02 g - Volumen total al recuperar el solvente = 4.25 mL - Volumen de alcohol no extraído = 3 mL - Volumen de producto (colorante) = 1.25 mL - Peso del producto (p) = 1.88 g Recuperación de solvente: - Temperatura de trabajo: 79 °C - Color Amarillento, solvente con alta impureza: 180 mL Figura 22. Solvente recuperado RENDIMIENTO Y EFICIENCIA DEL PROCESO: 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆𝒍 𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐 - Rendimiento (p/v) = ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒎𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂 𝒑𝒓𝒊𝒎𝒂 UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE *Rendimiento del Método de extracción por Soxhlet = 4.20% 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 - Eficiencia = ∗ 𝟏𝟎𝟎 % 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒍𝒐𝒓𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 (𝟖.𝟐%) *Eficiencia del Método de extracción por Soxhlet = 51% 5.2. Maceración: PRODUCTO: - Materia prima: 40 g de semillas de achiote - Cantidad de solvente: 70 mL Alcohol etílico 96°/cada ensayo - Relación Materia prima/solvente: 1/2 - Tiempo total de extracción: 6h 00 min - Temperatura de secado: Temperatura ambiente (~25°C) - Tiempo de secado: 3 días - N° de ensayos: 3 Caracterización: El colorante obtenido es de un color rojizo fuerte y de consistencia espesa. Una vez enfriado fue difícil su manipulación. Una pequeña cantidad puede causar manchas muy rojizas y dificultosas de extraer. El producto es soluble en alcohol a temperaturas mayores a la del ambiente y medianamente soluble en agua a 70 – 90°C. (Ver Anexo 2) - Volumen promedio total al extraer el solvente = 6.0 mL - Volumen promedio de alcohol no extraído = 4.5 mL - Volumen promedio del producto (colorante) = 1.5 mL - Peso promedio del producto (sólido) = 2.11 g UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Tabla 10. Datos experimentales del proceso de Maceración Ensayo Relación Peso de Solvente Solvente Peso total Rendimiento semilla/solvente semilla contaminado utilizado del (p/v) macerada extraído (v) colorante (p) 1 ½ 59.80 mL 70 mL 3.37% 37.22 g 2.36 g 2 ½ 61.10 mL 70 mL 2.76% 37.86 g 1.93 g 3 ½ 60.50 mL 70 mL 2.93% 37.53 g 2.05 g RENDIMIENTO Y EFICIENCIA DEL PROCESO: 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆𝒍 𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐 - Rendimiento (p/v) = ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒎𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂 𝒑𝒓𝒊𝒎𝒂 *Rendimiento del Método de la Maceración= 5.28% 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 - Eficiencia = ∗ 𝟏𝟎𝟎 % 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒍𝒐𝒓𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 (𝟖.𝟐%) *Eficiencia del Método de la Maceración = 64.39% 5.3. Maceración realizada para el diseño de una Planta Piloto para obtener colorante de la semilla de Achiote (Ver ANEXO 1): Las variables seleccionadas para realizar los 15 ensayos correspondientes al diseño de experimentos son: Relación semilla-solvente (g/mL): 1:2 y 1:3 Concentración del solvente (KOH): 1% P/V y 2% P/V (peso/volumen) Tiempo de agitación: 30 min y 45 min 100 g de semilla fresca, con una humedad de 13.2% Tiempo de remojo 12 horas 100 ml – 150 ml de KOH Velocidad de agitación de 140 rpm Temperatura de secado 57°C Tiempo de secado de la pasta de 5 a 6 h UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Tabla 11. Datos experimentales del proceso de Maceración para el diseño de una Planta Piloto para obtener colorante de la semilla de Achiote Peso total Relación Tiempo de Ensayo Concentración pH Peso de semilla sin de colorante semilla/solvente agitación colorante (g) (g) 1 1/2 2% P/V 30 min. 2.46 91.52 7.52 2 1/2 2% P/V 30 min. 2.47 90.16 7.43 3 1/2 1% P/V 30 min. 2.43 94.33 4.05 4 1/2 1% P/V 30 min. 2.47 92.75 6.012 5 1/2 2% P/V 30 min. 2.5 93.9 6.67 6 1/2 2% P/V 30 min. 2.48 91.78 6.24 7 1/2 1% P/V 30 min. 2.47 90.85 6.33 8 1/2 1% P/V 30 min. 2.45 93.27 5.97 9 1/2 2% P/V 45 min. 2.47 93.97 5.908 10 1/2 2% P/V 45 min. 2.46 92.25 6.301 11 1/2 1% P/V 45 min. 2.45 93.11 4.2 12 1/2 1% P/V 45 min. 2.46 92.49 4.51 13 1/3 2% P/V 45 min. 2.49 88.98 7.96 14 1/3 2% P/V 45 min. 2.46 89.54 7.56 15 1/3 1% P/V 45 min. 2.43 90.44 7.23 16 1/3 1% P/V 45 min. 2.47 91.26 7.46 Fuente: Devia, J. (2003). “Planta piloto para obtener colorante de semilla de achiote (Bixa Orellana)”. Trabajo de graduación, Universidad EAFIT. Medellín: Colombia. 22 p. 6. ANÁLISIS Y DESCRIPCIÓN DE RESULTADOS - Método Soxhlet: • Para este método, se utilizó; en un primer lugar; 180 mL de solvente, necesarios para cubrir por completo el cartucho con la muestra; luego de unas 10 sifonadas se tuvieron que adicionar 40 mL, para evitar que el balón inferior quede seco; porque durante la operación hubo pérdida del solvente por evaporación, y es necesario que quede una cantidad mínima en el balón para que el extracto no se concentre demasiado; además de evitar que se seque o queme. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE • Al término del proceso de extracción, se recuperaron 180 mL de solvente de los 220 mL utilizados; siendo la pérdida consecuente a la evaporación del mismo; así como podrían ser las posibles fugas en el equipo. • La temperatura del proceso fue la temperatura de ebullición del solvente, ~79°C, la cual se mantuvo constante durante el desarrollo del experimento, 6 horas. • Se obtuvo un colorante de color rojizo fuerte, con una consistencia aceitosa y espesa, de un peso de 1.88 g y de volumen, 1.25 mL, del cual; teniendo en cuenta el peso del producto y la cantidad de solvente utilizado: el rendimiento del proceso fue de 0.86%. - Maceración: • Para este método, se utilizaron tan solo 70 mL de solvente para cada uno de los ensayos realizados; los cuales duraron un total de 6 horas. • Como se observa en la tabla 10. la cantidad de solvente contaminado que se recuperó; fue ciertamente menor a la utilizada en un principio; esto debido a que no se pudo separar el solvente del colorante en su totalidad; quedando una mezcla espesa de colorante-solvente; el cuál se dejó secar por un tiempo. • Al pesar cada uno de los productos de los tres ensayos, se obtuvo un peso promedio de 2.11 g con un volumen de 1.5 mL. Obteniendo un colorante muy espero y de un color rojizo fuerte. • Teniendo en cuenta el peso promedio del producto y la cantidad de solvente utilizado, el rendimiento promedio del proceso fue de 3.02%. - Maceración realizada para el diseño de una Planta Piloto para obtener colorante de la semilla de Achiote: • Para este método, se utilizaron entre 100 y 150 mL de solvente para cada uno de los ensayos realizados; los cuales duraron un total de 12 horas; con un tiempo adicional de agitación entre 30 y 45 min. • Como se observa en la tabla 11. la cantidad de solvente que se recuperó; fue ciertamente menor a la utilizada en un principio; esto debido a que no se UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE pudo separar el solvente del colorante en su totalidad; quedando una mezcla espesa de colorante-solvente. • Con la relación semilla/solvente 1:3, se obtiene mayor rendimiento de colorante. Esto se explica de los ensayos realizados, porque con relaciones 1:2, no hay un buen contacto entre la solución y las semillas. • Cuando la concentración de la solución de KOH es del 2% P/V, se obtiene mayor cantidad de colorante que con una concentración del solvente de 1% P/V. El tiempo de agitación no es muy determinante en el proceso, puede decirse que se obtiene casi el mismo rendimiento; sin embargo, se observa, ligeramente, un mayor rendimiento en 45 minutos. • Al pesar cada uno de los productos de los ensayos realizados, se obtuvo un peso promedio de 6.33 g. Teniendo en cuenta el peso promedio del producto y la cantidad de solvente utilizado, el rendimiento promedio del proceso fue de 4.22 -6.33%. • La Tabla 11 muestra que el mayor rendimiento de la extracción del colorante es del 7.96%, en el ensayo 13, por lo tanto, la eficiencia total del proceso es del 97%. 7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Los resultados obtenidos con método de maceración, los vamos a discutir, comparándolo con un los resultados experimentales del artículo, titulado: “Planta Piloto para obtener colorante de la semilla de achiote”. En este artículo, encontramos resultados experimentales, en el cual utiliza variables de concentración de solvente, relación de cantidad de semilla y volumen de solvente, tiempo de agitación, velocidad de agitación, pH y temperatura de secado. Por el contrario en nuestro experimento, solo las variables que consideramos fueron relación de cantidad de semilla a volumen de solvente, concentración del solvente y tiempo de extracción. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Uno de los colorantes naturales más conocidos y de mayor aplicación en diferentes industrias es el que se obtiene a partir de la semilla del achiote (Annatto). Podemos darnos cuenta que a escala de laboratorio es un experimento sencillo y fácil de realizar, en este caso trabajamos con el método se Soxhlet, utilizando como solvente el etanol. En este método se utiliza mucho tiempo, para una extracción mínima de colorante no cual no es muy recomendable, sería mejor utilizar otro solvente Pero en cambio en la industria se puede utilizar diferentes solventes, Agua caliente, aceites vegetales, propilenglicol, acetato de etilo, entre otros. Para cada uno se utiliza varios métodos de extracción. Este método que se utiliza en la industria es la Maceración con solvente, los equipos que se utilizan en este método son tanques para remojar, almacenar, agitar, precipitar, una bomba centrifuga, filtro-prensa, secador y molino de bolas. 8. CONCLUSIONES Con los experimentos utilizados, la extracción por Soxhlet como el de maceración, obtuvimos extracto de colorante natural de las semillas de Achiote (Bixa Orellana L.) en diferentes cantidades, debido a las variables consideradas. Al analizar los resultados del método de Soxhlet, podemos denotar que fue un método con muy bajo rendimiento, puesto que obtuvimos 1.68 g, con un tiempo de extracción de 6 h, utilizando un secado a temperatura ambiente. Obteniendo un rendimiento de 4.20% y una eficiencia de 51%. Con el método de maceración, obtuvimos como promedio total de los 3 ensayos realizados 2.1 g, utilizando el mismo tiempo de extracción y la misma temperatura de secado, obtuvimos un rendimiento de 5.28% y una eficiencia de 64.39% UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Con los resultados obtenidos de ambos métodos de extracción realizados, podemos decir que el mejor método para la extracción de colorante naturales de semillas de Achiote (Bixa Orellana L.); es el Método de Maceración. El achiote es una semilla muy característica, con estos experimentos, identificamos esas características del producto, los cuales son un color rojo encendido, insoluble en agua. Con estos experimentos aprendimos a utilizar los métodos de extracción de colorantes utilizando el mismo solvente y la misma cantidad de materia prima. 9. RECOMENDACIONES Para un mejor rendimiento de la extracción, se recomiendo evaluar más variables. Tener mucho cuidado a la hora de armar el equipo para la extracción, asegurarse que todo esté colocado correctamente (Mangueras; cocina; altura del balón de destilación; etc.) Al momento de realizar el experimento, tener en cuenta la variable tiempo; ya que van a ser determinantes para obtener resultados correctos. Para obtener mayor cantidad de colorante tiene que triturarse bien la materia prima. Utilizar le cantidad de solvente necesario para el experimento. Para un buen rendimiento de extracción es mejor trabajar con semillas frescas de achiote. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE BIBLIOGRAFÍA [1] Bernal, H. y Correa, J.E. Bixa Orellana. (1989). Especies promisorias de los países del convenio Andrés Bello. Tomo II. Santa Fe de Bogotá: Guadalupe Ltda. [2] Cabrera, I. & R. Piza. 2010. Importancia económica del valor agregado de los derivados del achiote en el mercado interno y externo como alternativa de desarrollo comercial y agroindustrial del sector empresarial de Manabí. Tesis. Universidad Técnica de Manabí, Ecuador [3] Carlos, N. (2007). Extracciones con Soxhlet, cenunez.com.ar. 2008. Recuperado el 26 de octubre de 2017: http://www.cenunez.com.ar/archivos/39- extraccinconequiposoxhlet.pdf [4] Cela, R., Lorenzo, R.A., Técnicas de Separación en Química Analítica, Ed. Síntesis, Madrid. Recuperado el 25 de octubre de 2017: https://www.upo.es/depa/webdex/quimfis/docencia/TAQ/curso0405/TAQP5_0405.p df [5] Centro Nacional de Tecnología Agropecuaria y Forestal. 2010. Manual técnico: el cultivo del achiote, Bixa Orellana L. Disponible en: http://www.cich. org/publicaciones/3/CNTAF-Manual-Tecnico-delAchiote.pdf [6] Córdoba V., J. A.. (1987). “El Achiote: Cultivo, Beneficio y posibilidades de exportación”. En: Revista ESSO Agrícola. Vol. 34. No. 1. [7] Devia, J. & L. Saldarriaga. 2003. Planta Piloto para obtener colorante de la semilla del “achiote” (Bixa Orellana). Universidad EAFIT. [8] Diego, M.T. (2010). Operaciones básicas en el laboratorio de química. Universidad de Barcelona. Departamento de química inorgánica. Recuperado el 03 de noviembre de 2017: http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/destilacio_material.html# [9] Fernaroli, S. (1975). Revisión bibliográfica. Maceración. Recuperado el 16 de octubre de 2017: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lpro/lopez_a_e/capitulo1.pdf UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE [10] Gloria, R., Lluisa, P. G. (2010). Operaciones básicas en el laboratorio de química. Universidad de Barcelona. Departamento de química orgánica. Recuperado el 24 de octubre de 2017: http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/destilacio_material.html# [11] Jaramillo Moreno, C. A. y Muñoz Moreno, O. A. (1992). Extracción de colorante de Achiote. Trabajo de Grado (Ingeniero Químico). Medellín: Universidad Nacional. Facultad Nacional de Minas. Departamento de Procesos Químicos. [12] Manuel, C. (2007). Hidrodestilación de aceites esenciales. Recuperado 16 de octubre de 2017 de: http://www.anipam.es/downloads/43/hidrodestilacion-de- aceites-esenciales.pdf [13] Marín, S & Mejía, C. (2012). Extracción de colorante a partir de la hoja de Jamaica. Universidad Nacional de Ingeniería. Nicaragua. Recuperado el 12 de Mar. de 18 de: http://ribuni.uni.edu.ni/619/1/37975.pdf [14] Mosquera P., J. et al. (1989). Factibilidad Técnica e Industrial de la Extracción de Colorante del Achiote. Trabajo de Grado (Ingeniero Químico). Medellín: Universidad de Antioquia. Facultad de Ingeniería [15] Pérez, S; M. Cuen & R. Becerra. 2003. El “achiote”. Biodiversitas 46(1): 7-11. [16] Quím. Orgánica, Destilación por arrastre con vapor. Recuperado el 6 de octubre de 2017 de: http://organica1.org/1311/1311_10.pdf [17] Seminario de agronomía (1990). El achiote (Bixa Orellana L). Memorias del Seminario de Agronomía. Medellín: Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Agronomía. [18] Seminario de agronomía. (1975). Cultivo y Aprovechamiento del achiote. Memorias del Seminario de Agronomía. Medellín: Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Agronomía UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE ANEXO 1 Industrialización del Achiote [7] En las zonas rurales del Perú se produce pasta de achiote por método Empírico. Esta pasta es a su vez vendida a otras industrias para la elaboración de lo conocido en el mercado Nacional como “achiote”, utilizado para dar color a los alimentos preparados a nivel casero. La extracción de colorante consta con dichas etapas: 1. Extracción: Las semillas se cocinan en agua caliente por un periodo hasta de 24 horas. 2. Filtración: Los residuos vegetales se separan de la solución acuosa coloreada mediante filtración mecánica. Los residuos se lavan con agua, para separar la mayor cantidad de colorante de las semillas. 3. Concentración: Se lleva acabo con la finalidad de reducir el contenido de humedad y concentrar el colorante. 4. Mezclado: La pasta obtenida en la concentración se mezcla con grasa vegetal y otros aditivos que permiten obtener un producto con una concentración de bixina adecuada a la necesidad del consumidor. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Figura 22. Diagrama de flujo del proceso de Extracción del Colorante ANEXO 3 BALANCES: BALANCE DE MATERIA Materia prima (Achiote) 40 gr. Solvente (Etanol) 220 mL PRODUCTO: 3.2 mL SUBPRODUCTO: SOLVENTE RECUPERADO: 163 mL Pérdida: 57 mL UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO EXTRACCIÓN DE COLORANTE DE SEMILLAS DE ACHIOTE Instalación: Laboratorio de Análisis Instrumental – Facultad de Ingeniería Química - Universidad Nacional de Trujillo BALANCE DE ENERGÍA Capacidad Tiempo Cocina eléctrica 24 kWh 6h TOTAL 144 kWh BALANCE DE COSTOS Cantidad Costo Materia prima (Achiote) 200 gr. S/ 4.00 Solvente (Etanol) 500 mL S/ 4.90 Papel filtro 1 pliego S/ 1.00 Cocina eléctrica 144 kWh S/ 7.30 Hilo grueso 61.5 cm S/ 0.50 TOTAL = S/ 17.70 *El equipo utilizado fue brindado por el Laboratorio de Análisis Instrumental.