“MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DE ACEITE DE PECANA”
CONTENIDO 1
Introducción....................................... 3
2
Extracción de aceite la pecana ........... 3 2.1 Métodos de extracción tradicionales de aceite de pecana .................................................... 3 2.1.1 2.1.2
Prensado en frío ................................................. 4 Extracción por disolvente (Hexano) .................... 4
2.2 Métodos de extracción no convencional de aceite de pecana .................................................... 5
Autoridades
2.2.1
Director CITEagroindustrial - Ica Manuel Morón Guillen
2.2.2 2.2.3
Jefe Unidad Técnica CITEagroindustrial – Ica Juan Carlos Zamora Fuentes
2.2.4
3
Especialista técnico Téc. Cecilia Valdivia Jiménez
Revisores técnicos Ing. Guadalupe Silva Campusmana Ing. Juan Meneses Peralta
Copyright © 2020 Boletín técnico 007-2020: “Métodos de extracción de aceite de pecana” Área: Laboratorio Agroindustrial. CITEagroindustrial Ica, Panamericana Sur Km. 293.2. - Salas Guadalupe, Ica, Perú.
Setiembre, 2020
Método de extracción asistida por ultrasonido (EAU) .................................................................. 5 Método de extracción de fluido supercrítico (EFS) ................................................................... 5 Método de extracción asistida por enzimas (EAE) ........................................................................... 6 Método de Extracción asistida con microondas (EAM) ................................................................. 6
Referencias bibliográficas .................. 6
1 Introducción La pecana fue introducida en el Perú durante la época del virreinato. Actualmente la región con más producción de pecana es Ica, llegando a producir cerca de 1000 toneladas por año (Agraria, 2015). La pecana peruana tiene un mayor tamaño que el resto de las pecanas, de sabor más agradable, características que hacen que tenga una gran aceptación en el consumidor internacional. En Perú, solo en la región Ica están instaladas alrededor del 80% de los cultivos totales, la variedad más sembrada es Mahan (Agraria, 2015), y hay otras variedades Merino y Stuart. Diversos estudios y ensayos han demostrado que el consumo diario de 42g de este fruto seco puede disminuir radicalmente el riesgo de enfermedades cardiovasculares (De La Rosa, Alvares-Parrilla, & Fereidoon, 2011) y algunas características del síndrome metabólico. Además, estos frutos son una fuente de altas cantidades de proteína vegetal, vitaminas, minerales y ácidos grasos insaturados.
2 Extracción de aceite la pecana La pecana es una fruta seca, apreciada en todo el mundo por su sabor particularmente agradable y su riqueza de componentes bioactivos saludables. Uno de los derivados de este fruto seco es el aceite de pecana, el aceite de pecana es rico en ácidos grasos monoinsaturados y vitamina E, actualmente reconocidos como agentes antioxidantes. La selección de las tecnologías apropiadas varía de acuerdo a la naturaleza de los compuestos de interés con el fin de obtener un máximo rendimiento y alta pureza (Kadam, Tiwari, & O’Donnell, 2013). Los rendimientos de extracción y la calidad del aceite obtenido son de suma importancia para determinar la viabilidad de su producción comercial.
La elaboración de aceite de pecana se presenta como una excelente alternativa de agregado de valor, debido al creciente interés de los consumidores por el consumo de alimentos que contengan compuestos con propiedades beneficiosas para la salud. Los aceites obtenidos a partir de pecana, contienen ácidos grasos mono - y poli - insaturados, fitoesteroles, tocoferoles y otros micronutrientes que lo hacen un alimento sano y atractivo; además de poseer un excelente sabor (Panozzo, 2016).
2.1 Métodos de extracción tradicionales de aceite de pecana Las tecnologías tradicionales han sido utilizadas en la extracción de aceites de la nuez pecanera y fitocompuestos, y otras variedades de nuez. Entre las que se encuentran: hidrodestilación, infusión, solventes, secado por aspersión, liofilización, etc. (Kornsteiner, Wagner, & Elmadfa, 2005). Entre las tecnologías comúnmente utilizadas para obtener aceite de pecana, se reporta la extracción con hexano y el prensado en frío utilizando una prensa con tornillo helicoidal (Martínez, 2010) (Miraliakbari & Shahidi, 2008). En una investigación realizada en aceite de nuez pecanera se evaluaron el efecto de procesos de extracción mediante presión hidráulica, éter de petróleo y hexano sobre la calidad fisicoquímica del aceite de nuez, demostrando los cambios significativos en el índice de acidez y peróxidos, sin alterar los índices de refracción y saponificación. Asimismo, estos procesos no alteraron el perfil de ácidos grasos insaturados como oleico, linoleico y linolénico. Los métodos y maquinarias para extraer el aceite presente en los frutos o semillas, varían de acuerdo a la planta. En la extracción del aceite de las semillas oleaginosas existen 2 sistemas tradicionales, uno mecánico y el otro utilizando disolventes. En ambos sistemas, las semillas deben ser previamente limpiadas, descascarilladas, troceadas y molidas.
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2.1.1
Prensado en frío El principio de extracción por prensado se basa en que cada partícula de la semilla o fruto retiene aceite en su interior y su objetivo es lograr que este salga hacia el exterior. El aceite en la estructura celular se encuentra de pequeños orgánulos de forma esférica (esferosomas), rodeados por una fina membrana. Constituye una alternativa de agregado valor, ya que permite el aprovechamiento de nueces pequeñas y/o rotas que no se pueden comercializar en fresco. Proceso de extracción prensado de tornillo •
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La semilla o fruto pasa a una prensa de tornillo, que en un solo paso prensa la masa separando el aceite y dejando una "torta proteínica". El aceite pasa a un tamiz vibratorio con el fin de proceder a una primera etapa de filtración de grandes impurezas. El aceite tamizado pasa a un filtro del que se obtiene el aceite crudo filtrado. La torta proteínica puede generar un plus de aceite siendo sometida a extracción por disolventes, o puede también destinarse a producir alimento equilibrado para animales en forma de pellets.
En el caso de la obtención de estos aceites vegetales, el prensado, tanto mediante prensa hidráulica como de tornillo, provee un método sencillo para obtener aceites de pequeños lotes de semillas. El acondicionamiento de la materia prima es esencial para obtener buenos rendimientos de extracción. Antes del prensado es necesario efectuar una reducción de tamaño, cuanto mayor es la molienda, es posible extraer una mayor proporción del aceite presente en la pecana.
Figura 1. Prensa de Tornillo. Wiesenbom et al (2001)
2.1.2
Extracción por disolvente (Hexano) Con el método de extracción por solvente se recupera casi todo el aceite y deja sólo el 0,5% al 0,7% de aceite residual en la materia prima. En el caso de la prensa de tornillo el residuo que queda en la torta de aceite puede estar entre el 6% al 14%. El método de extracción por solvente se puede aplicar directamente a los materiales de bajo contenido de aceite crudo. También puede ser utilizado para extraer el aceite de tortas obtenidas de los materiales con alto contenido y que han sido pre-prensados. Debido al alto porcentaje de aceite recuperado, la extracción por solventes se ha convertido en el método más popular de extracción. Proceso de extracción por disolvente (hexano) La torta pasa al extractor Figura 2, al cual se le adiciona hexano, se mezcla el solvente y aceite formándose una miscella, después de haber entrado en contacto con la torta para empezar a extraer aceite. La destilación de la miscella pasa por 2 etapas: Se calienta hasta el punto de evaporación 35- 60% y la otra pasa por evaporación: 65- 98% de aceite de pecana. El solvente con el aceite entra en un proceso de destilación para poder obtener el aceite crudo.
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aumento en el rendimiento y la cinética más rápida, facilita la extracción de compuestos sensibles al calor, el costo de los equipos es más bajos y se puede utilizar con una amplia variedad de disolventes, al igual que en todas las técnicas donde se utiliza un solvente, requiere un proceso posterior para la eliminación del solvente (Golmohamadi, Möller, Powers, & Nindo, 2013) (Roselló-Soto, y otros, 2015). Figura 2. Extracción por disolvente. Santos et al (2012)
2.2 Métodos de extracción no convencional de aceite de pecana Las tecnologías no convencionales están surgiendo y posicionándose de manera importante, debido a que garantizan tiempos cortos de extracción, reducción de gradientes térmicos, reducción de tamaño del equipo e incremento en los rendimientos y calidad del producto, produciendo además ahorros en energía y reduciendo los costos de operación, siendo consideradas como “Tecnologías Verdes”. Recientemente se han reportado una serie de tecnologías de extracción novedosas, que están siendo exploradas para la obtención de compuestos bioactivos a partir de numerosos materiales, así como residuos agroindustriales, con resultados prometedores. Estas incluyen la extracción asistida por enzimas (EAE), la extracción asistida por microondas (EAM), la extracción asistida por ultrasonido (EAU), extracción con líquido a presión (ELP) y extracción con fluidos supercríticos (EFS), (Kadam, Tiwari, & O’Donnell, 2013). Cabe destacar que estas metodologías se han evaluado en algunas oleaginosas. 2.2.1
Método de extracción asistida por ultrasonido (EAU) El mecanismo de extracción asistida por ultrasonido consiste en romper las paredes celulares, la difusión del disolvente a través de la matriz celular y el lavado de los contenidos de la celda, facilitando la liberación de bioactivos. El uso de esta técnica puede representar un
2.2.2
Método de extracción de fluido supercrítico (EFS) Se trata de una extracción líquido - líquido o sólido - líquido en donde se incrementa la presión y la temperatura de un líquido o un gas hasta llegar al punto crítico, generando un fluido supercrítico. En esta tecnología, la variación de las condiciones de extracción permite el fraccionamiento de los extractos para producir una composición deseada o enriquecimiento de ciertos compuestos (Marcilla Gomis, 1998). En la Figura 3 se muestra el esquema general para un equipo de extracción con CO2 supercrítico, el cual consta de un tanque de CO2, un recipiente para el cosolvente, bombas de dosificación y alimentación, un intercambiador de calor, la columna de extracción, el separador y un condensador. Entre las ventajas destacan que los compuestos bioactivos pueden ser extraídos con una pérdida mínima de volátiles; ofreciendo una extracción rápida y altos rendimientos, siendo amigable con el medio ambiente, ya que usa un mínimo de solventes o prescinde de ellos. Además, este método ha demostrado ser una técnica innovadora y económica, con la capacidad de obtener compuestos con un alto grado de elevada pureza sin producir la degradación térmica de los mismos. Sin embargo, en algunos casos en donde el CO2 muestra poca solubilidad por el compuesto de interés siendo necesario el uso de cosolventes en pequeñas cantidades. El cosolvente que con mayor frecuencia es utilizado es el etanol, debido a que la presencia de trazas al final del proceso no compromete su uso en
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aplicaciones nutracéuticas o cosméticas (King, 2014) (Reverchon & De Marco, 2006). Es una tecnología limpia, ya que es amigable con el medio ambiente, segura para el procesamiento de alimentos y una alternativa rentable. También se utiliza para lograr altos rendimientos y/o extracción de alta selectividad, mediante el control de las condiciones de presión y temperatura.
extracción de compuestos de interés, se considera una opción viable para la extracción de compuestos bioactivos a partir de plantas y hierbas debido a que presenta un menor uso de disolventes, y mejor rendimiento de la extracción es más económica que el uso de EFS. La principal desventaja, al igual que en los procesos convencionales, es la necesidad de procesos adicionales para separar los sólidos y recuperar el solvente, y no es recomendable para bioactivos sensibles al calor (Roselló-Soto, y otros, 2015).
3 Referencias bibliográficas Agraria. (2015). Agencia agraria de noticias. Obtenido de https://agraria.pe/noticias/lapecana-es-un-producto-de-mediano-plazopor-lo-que-desanim7920?fb_comment_id=899156073449085_ 1125823057449051
Figura 3. Diagrama de un equipo de extracción con fluido supercríticos. Alexander et al. (1997)
2.2.3
Método de extracción asistida por enzimas (EAE) Como se indica, se basa en el uso de enzimas como carbohidratasas y proteasas con el fin de romper la pared celular y liberar el bioactivo deseado; esta tecnología es amigable con el medio ambiente ya que no es tóxica y elimina el uso de disolventes en el proceso, además, presenta alto rendimiento de extracción y conserva la bioactividad de los compuestos, siendo una tecnología de bajo costo comparada con EFS. Una de las desventajas que presenta es que requiere de una selección de enzimas adecuada y esto depende de la matriz de donde se requiera extraer los compuestos bioactivos (Kadam, Tiwari, & O’Donnell, 2013).
2.2.4
Método de Extracción asistida con microondas (EAM) La extracción asistida por microondas facilita la ruptura celular y aumenta la penetración de disolvente en la matriz, lo que favorece la
De La Rosa, L., Alvares-Parrilla, E., & Fereidoon, S. (2011). Phenolic Compounds and Antioxidant Activity of Kernels and Shells of Mexican Pecan (Carya illinoinensis). Journal of Agricultural and Food Chemistry. doi:https://doi.org/10.1021/jf1034306 Golmohamadi, A., Möller, G., Powers, J., & Nindo, C. (2013). Effect of ultrasound frequency on antioxidant activity, total phenolic and anthocyanin content of red raspberry puree. Ultrasonics Sonochemistry, 13161323. doi:https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2013 .01.020 Kadam, S., Tiwari, B., & O’Donnell, C. (2013). Application of Novel Extraction Technologies for Bioactives from. Journal of Agricultural and Food Chemistry. doi:https://doi.org/10.1021/jf400819p King, J. (2014). Modern supercritical fluid technology for food applications. Annual Review of Food Science and Technology, 215-238. doi:https://doi.org/10.1146/annurev-food030713-092447
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Kornsteiner, M., Wagner, K.-H., & Elmadfa, I. (2005). Tocopherols and total phenolics in 10 different nut types. Food Chemistry. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.20 05.07.033 Marcilla Gomis, A. (1998). Introducción a las operaciones de separación: Cálculo por etapas de equilibrio. Murcia, España. Obtenido de https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/ 4329/1/Marcilla_Gomis_C%c3%a1lculo_por _etapas.pdf Martínez, M. L. (2010). Extracción y caracterización de aceite de nuez (Juglans regia L.): influencia del cultivar y de factores tecnológicos sobre su composición y estabilidad oxidativa. Córdoba, Argentina. doi:https://rdu.unc.edu.ar/handle/11086/2 561 Miraliakbari, H., & Shahidi, F. (2008). Antioxidant activity of minor components of tree nut oils. Food Chemistry, 421-427. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.20 08.04.008 Panozzo, M. (2016). Aceite de nuez pecán. Una alternativa prometedora. Obtenido de https://inta.gob.ar/sites/default/files/inta_ concordia_aceite_de_nuez_pecan_0.pdf Reverchon, E., & De Marco, I. (2006). Supercritical fluid extraction and fractionation of natural matter. The Journal of Supercritical Fluids, 146-166. doi:https://doi.org/10.1016/j.supflu.2006.0 3.020 Roselló-Soto, Koubaa, E., Moubarik, M., Lopes, A., Saraiva, R., Boussetta, J., . . . Barba, N. (2015). Emerging opportunities for the effective valorization of wastes and byproducts generated during olive oil production process: Non-conventional methods for the recovery of high-added value compounds. Trends in Food Science & Technology, 45, 296-310. doi:https://doi.org/10.1016/j.tifs.2015.07.0 03
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