UNIVERSIDAD NACIONAL

DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL

TRANSFERENCIA DE MASA II

PI 147A

DESARROLLO DE LA EXTRACCION DE AROMAS A NIVEL INDUSTRIAL

PROFESOR: CELSO MONTALVO

INTEGRANTES:

LEON MALLQUI SHEYLA MINAYA GARCIA ROCKY GUSTAVO NUÑEZ DIESTRA ADER FIORANE ROSALES RIVERA JEAN PAUL

LIMA-2015

DESARROLLO DE LA EXTRACCION DE AROMAS A NIVEL INDUSTRIAL

I. INTRODUCCION

Los Aceites Esenciales se definen como mezclas de componentes volátiles, productos del

metabolismo secundario de las plantas. Son formas altamente concentradas de la parte de la planta.

Consisten en una mezcla de sustancias aromáticas que sólo la naturaleza puede producir. Las

principales plantas que contienen aceites esenciales, se encuentran en familias como: compuestas,

labiadas, lauráceas, mirtáceas, rosáceas, rutáceas, umbelíferas, pináceas. 

El aroma es la impresión combinada de olor y sabor sobre los órganos sensoriales. Al consumir

un alimento, la interacción de las sensaciones sápidas, olorosas y de la textura produce la sensación

global que se describe mediante el término inglés “flavour” (Belitz & Grosch, 1987). Los aromas

dan un alto valor organoléptico al alimento a la vez que aportan el efecto de apetencia y apoyan al

sistema digestivo. La calidad de un aroma, a menudo determina la aceptabilidad del alimento (Sulc,

1984). Los compuestos responsables de sabor son en general no volátiles a temperatura ambiente e

interaccionan con los receptores gustativos existentes localizados en las papilas gustativas. El aroma

típico de un alimento o bebida viene descrito por todas las substancias volátiles presentes que es

normalmente una mezcla de cientos de compuestos de un amplio espectro de estructuras

moleculares, puntos de ebullición y solubilidades (por ejemplo ésteres, alcoholes, aldehídos,

cetonas, hidrocarburos, aminas, y mercaptanos)

Para la aromatización de los alimentos se emplean concentrados aromáticos, esencias,

extractos y compuestos individuales (Belitz & Grosch, 1987; Barret et al., 2005). Los compuestos

aromáticos pueden tener procedencia natural o artificial. Aproximadamente el 75% de los aromas

utilizados son de origen vegetal bajo la forma de aceites esenciales, extractos y destilados. El resto

son sintéticos tanto existentes como no existentes en los productos naturales (aunque sólo un 1% de

los aromas sintéticos corresponden a este tipo).

a. Principales propiedades físicas 

Los aceites esenciales son de aspecto oleoso, altamente volátiles, solubles en aceites,

alcohol, éter de petróleo, tetracloruro de carbono y demás solventes orgánicos; insolubles en

agua aunque le transmiten su perfume; son inflamables, responsables del aroma de las

plantas, colores y sabores, a veces dulces o amargos, con densidad generalmente inferior a la del

agua. Están compuestos en su mayor parte por hidrocarburos de la serie polimetilénica del grupo

de los terpenos que se encuentran con otros compuestos, casi siempre oxigenados.

b. Localización de los aceites esenciales 

Los aceites esenciales están contenidos en semillas, glándulas, pelos glandulares, sacos, o

venas de diversas piezas de la planta. 

II. CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES ESENCIALES

Los aceites esenciales se clasifican con base en los siguientes criterios: Consistencia, origen, o

naturaleza química de los componentes mayoritarios.

II.1 Por su consistencia

Las Esencias Fluidas. Son líquidos muy volátiles a temperatura ambiente (esencias de

albahaca, caléndula, citronela, pronto alivio, romero, tomillo, menta, salvia, limón). 

Los Bálsamos. Son de consistencia más espesa, poco volátiles, contienen principalmente

sesquiterpenoides y son propensos a polimerizarse (bálsamos de Copaiba, bálsamo de

Perú, bálsamo de Tolú). 

Las Oleorresinas. Tienen el aroma de las plantas en forma concentrada, son típicamente

líquidos muy viscosos o sustancias semisólidas (caucho, gutapercha, chicle, oleorresinas

de páprika, de pimienta negra, de clavero). Contienen los aceites esenciales, los aceites

fijos, los colorantes y los principios activos de la planta. 

Los Concretos: Se obtienen de plantas aromáticas frescas por extracción con solventes

apolares (hidrocarburos). Tienen forma de semi-sólidos coloreados, libres del solvente

original. Estos componentes no son muy solubles en las bases para perfumes siendo así

necesaria su conversión en absolutos.

Los Absolutos: Son productos de conversión de concretos por la extracción con etanol

absoluto.

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II.2 Por la naturaleza química 

Según la estructura química de los componentes mayoritarios que determinan el olor particular

de los aceites, estos se dividen en tres grupos principales: 

- Monoterpenoides (Iinalool, nerol, 1-8 cineol, geraniol)

- Sesquiterpenoides (farnesol, nerolidol)

- Compuestos oxigenados (alcoholes, aldehfdos, cetonas)

III. TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN DE ACEITES ESENCIALES

Según la variedad del material vegetal, parte de la planta a emplear y estabilidad del aceite

esencial que se pretenda obtener, se emplean diversos procedimientos físicos y químicos de

extracción, donde su correcta aplicación será lo que determine la calidad del producto final.

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Sin embargo, en materia de rendimiento es importante establecer que ninguna cantidad de

mejoras en los aspectos tecnológicos compensará la mala calidad del material vegetal.  

Dependiendo de las variables anteriores, se tienen diversas técnicas de extracción, como se

muestran en la Tabla 1: 

Métodos de Extracción de Aceites Esenciales

Tipo de Método Procedimiento Productos obtenidos

Metodos Directos Extrusión Aceites esenciales cítricos

Destilación

Exhudación Gomas, resinas, bálsamos

Directa

Aceites esenciales y aguas

aromáticas

Arrastre con vapor de agua

Destilación-Maceración

(liberación enzimática de

agliconas en agua caliente)

Extracción con solventesSolventes volátiles

Infusiones y resinoides

alcohólicos

Solventes fijos (grasas y Concretos y absolutos

aceites)

Extracción con fluidos en

estado supercrítico

Absolutos de pomadas

Absolutos de enflorados

3.1 OBTENCION DE AROMAS A NIVEL INDUSTRIAL

a. Destilación por arrastre de Vapor

La destilación por arrastre de vapor es el proceso más común para la obtención de los

aceites esenciales. El vapor es forzado en un tanque de material vegetal, donde descompone

y rompe las glándulas para liberar el preciado aceite. Después de un baño de agua fría (fase

de enfriamiento) los aceites volátiles se recogen para ser embotellados. Este es un

económico y popular método, sin embargo, se necesitan cientos o incluso miles de kilos de

materia vegetal para destilar una solo kilo de aceite esencial. Por lo tanto, el costo de

algunos aceites esenciales pueden variar en gran medida. Esta técnica es muy utilizada

especialmente para esencias fluidas, especialmente las utilizadas para perfumería

b. Extracción con disolventes

Otro método empleado se denomina extracción con disolventes.

Técnicamente, este proceso no produce aceite esencial. Más bien, el

resultado es un concentrado altamente perfumado que se utiliza,

principalmente, en la industria del perfume y los alimentos.

Los solventes son usados para “sacar” las moléculas solubles de plantas.

Resinas, concretos, absolutos y pomadas son a menudo los productos

resultantes de este tipo de extracción. Una consideración importante

sobre este método radica en el empleo de disolventes tóxicos que son

peligrosos e inflamables en su manejo y que pueden dejar trazas en el

producto obtenido, alterando el aroma del aceite esencial. Este es un

método que engloba muchos procedimientos diferentes que incluyen la

utilización de distintos disolventes, desde el clásico empleo de

disolventes derivados del petróleo hasta la reciente utilización de CO2

líquido, ya en aplicación industrial por parte de algunas industrias.

c. Enfleurage o enfloración

El Enfleurage o enfloración (extracción con grasa en frío) es una

forma de extracción con disolventes mediante el cual la planta, por lo

general las partes florales, se estratifican en varias capas sobre grasa en

frío. La esencia es solubilizada en el aceite vegetal que actúa como vehículo extractor. Se

obtiene inicialmente una mezcla de aceite esencial y aceite vegetal la cual es separada

posteriormente por otro medio físico-químico. Este método se basa en el hecho

de que las grasas absorben sustancias aromáticas con facilidad.

Este procedimiento se utiliza para flores cuyo contenido en aceite

esencial es tan bajo que, básicamente, se queda en el agua de

destilación, o bien que tienen un aceite esencial sensible al calor. Este

método se utiliza para esencias de flores tales como la mimosa,

gardenia, violeta y otras como el nardo o el jazmín, que siguen

produciendo aceite esencial aún después de

la recolección.

d. El método de extracción con fluidos supercríticos

Es de desarrollo más reciente. El material vegetal cortado en trozos pequeños,

licuado o molido, se empaca en una cámara de acero inoxidable y se hace circular a través

de la muestra un líquido supercrítico (por ejemplo bióxido de carbono líquido), las esencias

son así solubilizadas y arrastradas y el líquido supercrítico que actúa como solvente

extractor y se elimina por descompresión progresiva hasta alcanzar la presión y temperatura

ambiente, y finalmente se obtiene una esencia pura.

Aunque presenta varias ventajas como rendimiento alto, es ecológicamente

compatible, el solvente se elimina fácilmente e inclusive se puede reciclar, y las bajas

temperaturas utilizadas para la extracción no cambian químicamente los componentes de la

esencia, sin embargo el equipo requerido es relativamente costoso, ya que se requieren

bombas de alta presión y sistemas de extracción también resistentes a las altas presiones.

III.1.1 ETAPA CONVENCIONAL DE RECUPERACIÓN DE AROMAS

El proceso de recuperación de aromas implica dos etapas básicas:

la separación de los aromas del zumo y una posterior concentración de la

corriente acuosa que contiene los aromas diluidos (Bomben et al., 1973;

Sulc, 1984). Debido a que la evaporación es el método más habitual para

concentrar zumos, éste es el método más empleado para separar los

aromas.

La corriente acuosa diluida de aromas que resulta de la etapa de evaporación

es concentrada mediante una columna de destilación de platos. Trabajar con

destilación a vacío supone la ventaja de que ciertas mezclas azeotrópicas de aromas

se pueden romper, sin embargo, los aromas que son altamente volátiles se pueden

perder por la bomba de vacío o se puede producir un fraccionamiento indeseable

del aroma. Para la separación de los aromas de fruta a vacío se necesitan largas y

caras columnas de rectificación y además, los equipos de condensación, lavado de

gases y concentración de aromas con enfriamiento en multi-etapas deben ser

grandes también. Por tanto, las plantas de recuperación de aromas que trabajan a

vacío son más caras que las plantas que trabajan a presión atmosférica.

Figura 1.7. Diagrama de una planta combinada de recuperación de aromas con

columna de platos burbuja (Sulc, 1984).

III.1.2 PROCESOS DE SEPARACIÓN BASADOS EN EL EQUILIBRIO

Desorción con gas

La formación de un vapor/gas rico en compuestos aromáticos se puede obtener

mediante la inyección de un gas inerte, como nitrógeno o aire, en la corriente de

salida del evaporador.

Extracción líquido-líquido

En la operación de extracción liquido-liquido, un disolvente líquido se pone en

contacto con la disolución aromática acuosa y los aromas se distribuyen entre las

dos fases (Bomben et al., 1973; Karlsson & Trägårdh, 1997). En este proceso se

distinguen tres pasos: mezcla de la fase alimentación y el extractante, la separación

de las dos fases y la recuperación del extractante. El contacto se debe realizar, bien

en mezcladores de una sola etapa, es decir, tanques agitados y/o mezcladores de

chorro incidente, o en equipos multietapas tales como las columnas de spray,

columnas de plato perforadas, columnas empaquetadas y extractores centrífugos.

III.1.3PROCESOS DE SEPARACIÓN CON MEMBRANAS

Extracción L-L basada en membranas

La extracción con disolventes convencional ha sido empleada durante

casi un siglo en la industria química. El principal reto es el diseño y su

forma de operación de forma que se maximice el área de contacto entre

las fases alimentación y extractante. Para superar este inconveniente,

una alternativa consiste en inmovilizar la interfase entre la alimentación

y el disolvente dentro de una membrana porosa, en lo que se conoce

como contactores de membranas, pudiendo ser su configuración en

fibras huecas o en membranas planas, aunque es la configuración en

fibras huecas la más ampliamente encontrada en los trabajos (Drioli et

al., 2006; Gabelman & Hwang, 1999) ya que son equipos compactos y

poseen un alto valor de área interfacial de intercambio por unidad de

volumen de equipo.

3.2.1 TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN DE OLEORRESINA

Veremos las técnicas de extracción de oleorresina de pimentón (ORP)

1. PROCESADO CONVENCIONAL

El proceso clásico de obtención de ORP se basa en extracción sólido-líquido (o

lixiviación) del pelete pimentón seco y molido mediante disolventes orgánicos. Como

disolventes se han utilizado acetona, diclorometano, etanol, éter de petróleo, etil acetato,

tricloroetileno, o hexano En la práctica predomina el hexano, pues el etanol 95% al ser

polar requiere más tiempo de extracción (33-50 minutos) que el hexano (15 min) para los

carotenoides , y extrae compuestos indeseables. Una alternativa como el propano tiene

incluso mayores riesgos de incendio o explosión que el hexano.

2. EXTRACCIÓN MEDIANTE FLUIDOS SUPERCRÍTICOS DE PIMENTÓN

Pretratamiento de las muestras

Los pretratamientos del pimiento mejoran los rendimientos. Por ejemplo, las muestras

molidas a partir de laminados y luego peletizadas y acondicionadas a baja humedad tienen

un rendimiento mayor que aquellas no molidas previamente Ello se debe a que la

extracción de fracciones de interés aumenta con una mejor distribución y conectividad de

los poros. La humedad del producto (entre el 7,2 y el 8%) tiene un menor efecto que el

tipo de peletización. Además, la reducción del tamaño de las partículas aumenta la

transferencia de materia, pero disminuye la compactación del pelet, y ambos factores

tienen efectos opuestos sobre el rendimiento volumétrico de la extracción (masa de soluto

recuperado por unidad de tiempo y volumen del recipiente

2.1. Elección de condiciones de presión y temperatura, densidad y consumo del CO2

El CO2 supercrítico habitualmente tiene una pureza del 99,995%. En general se

obtienen mejores resultados mediante extracción en condiciones dinámicas frente a

las estáticas.

Se observa una leve falta de claridad en las recomendaciones sobre las mejores

condiciones del proceso, tanto de la materia prima como en las experimentales, como

por ejemplo en flujo de CO2 o condiciones de descompresión.

IV. APLICACIONES DE LOS ACEITES ESENCIALES

Industria Alimentaria

Se emplean para condimentar carnes preparadas, embutidos, sopas, helados, queso, etc.

Los aceites más empleados por esta industria son el Cilantro, Naranja y Menta, entre otros.

También son utilizados en la preparación de bebidas alcohólicas y no alcohólicas,

especialmente refrescos. Con respecto a esta utilidad podemos citar las esencias extraídas del

naranjo, limón, mentas e hinojo, entre otros. Estas esencias también se emplean en la

producción de caramelos, chocolates y otras golosinas.

Industria Farmacéutica

Se usan en cremas dentales (aceite de menta e hinojo), analgésicos e inhalantes para

descongestionar las vías respiratorias (eucalipto). El eucaliptol es muy empleado en

odontología. Son utilizados en la fabricación de neutralizantes de sabor desagradable de

muchos medicamentos (naranjas y menta, entre otros).

Industria de Cosméticos

Esta industria emplea los aceites esenciales en la producción de cosméticos, jabones,

colonias, perfumes y maquillaje. En este campo se pueden citar lo aceites de geranio,lavanda,

rosas y pachouli.

Industria de productos de uso veterinario

Esta industria emplea el aceite esencial de Chenopodium ambrosoides muy apreciado por su

contenido de ascaridol, vermífugo. También requiere limoneno y mentol como insecticidas.

Desodorantes Industriales

Actualmente se ha desarrollado el uso de esencias para disimular el olor desagradable

de algunos productos industriales como el caucho, los plásticos y las pinturas. La industria de

las pinturas emplea limoneno como disolvente biodegradable. También se imparte olor a

juguetes. En textiles, como enmascaradores de olores en tratamientos con mordientes antes y

después del teñido. En papelería, para impregnar de fragancias cuadernos, tarjetas, papel

higiénico, toallas faciales.

Industria tabacalera

Demanda mentol para los cigarrillos mentolados.

Biocidas e insecticidas

Existen esencias con propiedades bactericidas, como el tomillo, clavo, salvia,

mentas,orégano, pino, etc. Otras son insecticidas:

- Contra hormigas: Mentha spicata (spearmint), Tanacetum y poleo.

- Contra áfidos: ajo, otros Allium, coriandro, anís, albahaca.

- Contra pulgas: lavanda, mentas, lemongrass, etc.

- Contra moscas: ruda, citronela, menta, etc.

- Contra piojos: Mentha spicata, albahaca, ruda, etc.

- Contra polilla: mentas, Hisopo, romero, eneldo, etc.

- Contra coleópteros: Tanacetum, comino, ajenjo y tomillo, etc.

- Contra cucarachas: menta, ajenjo, eucalipto, laurel, etc.

- Contra nemátodos: Tagetes, salvia, caléndula, Aspáragus, etC

V. BIBLIOGRAFÍA

http://ocw.upm.es/ingenieria-agroforestal/uso-industrial-de-plantas-aromaticas-y-

medicinales/contenidos/material-de-clase/tema7.pdf

http://es.slideshare.net/SircarlosMolinaRetamozo/plantas-aromticas-y-aceites-esenciales

http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/10691/1de7.NDGcap1.pdf?sequence=2

http://www.academia.edu/9337293/101462703-EXTRACCION-DE-ACEITE-ESENCIAL-

DE-ROMERO_1_