Aplicaciones De Los Fluidos Supercríticos En La Agroindustria

Revista Información Tecnológica, 18 (1): 53 - 66, 2007

Alimentos y Biotecnología

Aplicaciones de los Fluidos Supercríticos en la Agroindustria

Applications of Supercritical Fluids in the Agroindustry

Reinaldo J. Velasco*, Héctor S. Villada y Jorge E. Carrera

Universidad del Cauca, Departamento de Agroindustria, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Grupo de Investigación, Aprovechamiento de Subproductos de Origen Agroindustrial (ASUBAGROIN), Calle 5 No. 4-70, Popayán, Cauca-Colombia (e-mail: rvelasco@unicauca.edu.co)

________________________________________

Resumen

Esta presenta una revisión sobre el uso del dióxido de carbono supercrítico como solvente para la extracción de compuestos bioactivos presentes en vegetales de actual y potencial uso, en procesos de la agroindustria. Se hace una descripción de la extracción con soxhlet, la cual se usa para evaluar el rendimiento en extracto y en tiempo de extracción, de los métodos tradicionales y recientes de extracción. Se describe la extracción con fluidos supercríticos, se muestran condiciones de operación y se nombran algunos principios bioactivos extraídos de diferentes materias primas vegetales, reportados en la literatura internacional. Para una mejor descripción de las aplicaciones de los fluidos supercríticos en la agroindustria, estas se clasifican en cinco grupos bien diferenciados. Esto permite formarse una idea global clara sobre las posibilidades que ofrecen los fluidos supercríticos para mejorar la competitividad de la agroindustria.

Palabras claves: dióxido de carbono, extracción supercrítica, extracción soxhlet, agroindustria

________________________________________

Abstract

A review on the use of supercritical carbon dioxide as a solvent for the bioactive compounds extraction present in vegetables of current and potential use in agroindustrial processes is presented. A description of the extraction with soxhlet, which is used to evaluate the yield in extract and in extraction time of traditional and modern extraction methods is done. Extraction with supercritical fluids is described, operation conditions are showed and bioactive principles extracted from different vegetables raw material reported in the international literature are described. To better described the applications of supercritical fluids in the agroindustry, these are classified in five well defined groups. This allows to get a clear global idea about the possibilities offered by the supercritical fluids to improve the competitiveness of the agroindustry.

Keywords: carbon dioxide, supercritical extraction, soxhlet extraction, agroindustry

________________________________________

INTRODUCCIÓN

Las plantas poseen una variedad de mezclas de compuestos bioactivos tales como lípidos, grasas, fotoquímicos, fragancias, pigmentos y sabores que son ampliamente utilizados en la agroindustria alimentaria y no alimentaria, en la industria farmacéutica y en la industria cosmética. Para separar estos compuestos (solutos) de la fase sólida, ésta se pone en contacto con una fase líquida, ambas fases entran en contacto íntimo y el (los) soluto(s) se difunde(n) desde el sólido a la fase líquida, lo que permite una separación de los componentes de su estructura natural original. Este proceso se conoce como lixiviación y para realizarlo existen varios métodos. Un proceso importante es la lixiviación de azúcar de las remolachas con agua caliente. Otros procesos muy utilizados consisten en la extracción de aceites vegetales, en los cuales se emplean disolventes orgánicos como hexano, acetona y éter, para extraer aceites de maní, soja, semillas de lino, ricino, girasol o algodón (Geankoplis, 1999).

Los métodos tradicionales de extracción requieren altos tiempos de residencia y grandes cantidades de solvente. Estos métodos se basan en la selección del solvente asociado con el uso de calor y/o agitación e incluyen el soxhlet, la hidrodestilación y maceración mezclada con agua, alcohol o grasa caliente. El soxhlet es una técnica estándar y la principal referencia para evaluar el rendimiento de otros métodos de extracción sólido - líquido (Luque de Castro y García-Ayuso, 1998).

De un tiempo a esta parte se han desarrollado varias técnicas nuevas para la extracción de solutos de matrices sólidas, entre ellas se tiene: la extracción asistida con ultrasonido (Vinatoru, 2001), la extracción asistida con microondas (Kaufmann y Christen, 2002), la extracción con solvente acelerado (Kaufmann y Christen, 2002; Smith, 2002) y la extracción con fluidos supercríticos (Brunner, 2005; Rozzi y Singh, 2002), con el objeto de acortar el tiempo de extracción, disminuir el consumo de solvente, aumentar el rendimiento de extracción y mejorar la calidad del extracto. Se empezará describiendo los métodos de extracción con soxhlet y con fluidos super-críticos, también se citaran algunos resultados comparativos entre estos dos métodos y finalmente se mostrarán algunas de las aplicaciones agroindustriales con fluidos supercríticos FSC, con el objeto de continuar la divulgación que ya se viene haciendo de éste método y de sus bondades entre los académicos e industriales de nuestros países latinoamericanos.

EXTRACCION CON SOXHLET

Para la extracción con soxhlet se deben tener en cuenta: la selección del solvente, la matriz sólida y las condiciones de operación.

Selección del solvente: Debe seleccionarse un solvente conveniente de tal forma que ofrezca el mejor balance de varias características deseables: alto límite de saturación y selectividad respecto al soluto por extraer, capacidad para producir el material extraído con una calidad no alterada por el disolvente, estabilidad química en las condiciones del proceso, baja viscosidad, baja presión de vapor, baja toxicidad e inflamabilidad, baja densidad, baja tensión superficial, facilidad y economía de recuperación de la corriente de extracto y bajo costo (Dahlstrom et al., 1999). Cada solvente diferente produce extractos y composiciones específicos (Zarnowski y Suzuki, 2004). El solvente más ampliamente utilizado para extraer aceites comestibles de las plantas es el hexano. El hexano tiene un rango en el punto de ebullición bastante estrecho, de aproximadamente 63-69 0C y es un excelente solvente de los aceites en lo que se refiere a su solubilidad y facilidad de recuperación. Sin embargo, el n-hexano, el elemento principal del hexano comercial, está ubicado como el número uno en la lista de los 189 contaminantes del aire más riesgosos por la Agencia Americana de Protección del ambiente (Mamidipally y Liu, 2004).

El uso de solventes alternativos tales como: isopropanol, etanol, hidrocarburos, e incluso el agua, se ha incrementado

...