APLICACIÓN DE TECNOLOGÍA EMERGENTE (MICROONDAS) EN LA EXTRACCIÓN DE ACEITE DE CANOLA
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VII CAIQ 2013 y 2das JASP
APLICACIÓN DE TECNOLOGÍA EMERGENTE (MICROONDAS)
EN LA EXTRACCIÓN DE ACEITE DE CANOLA
L. B. Ramos*,1, A. K. de Figueiredo1, G. H. Crapiste3, S. M. Nolasco1, M. B.
Fernández1,2
1
Grupo TECSE – Facultad Ingeniería
(Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aries)
Av. Del Valle 5737 – Olavarría – Argentina
2
CIFICEN
(Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aries - CONICET)
Pinto 399 – Tandil – Argentina
3
Planta Piloto de Ingeniería Química
(Universidad Nacional del Sur - CONICET)
Camino La Carrindanga km. 7 - 3000 Bahía Blanca - Argentina
E-mail: luciramos25@hotmail.com
Resumen. El aceite de canola posee propiedades benéficas para la salud,
con un bajo contenido de grasas saturadas y una significativa cantidad de
ácidos grasos esenciales. Por otro lado, esta oleaginosa es también una
opción viable para la producción de combustibles alternativos al petróleo.
Los pretratamientos son requeridos en la industria aceitera debido a que
debilitan las membranas celulares facilitando la liberación del aceite. En las
últimas décadas ha habido una demanda creciente de nuevas técnicas de
pretratamientos, como la radiación por microondas, que acorten los tiempos
de extracción y disminuyan el consumo de solventes orgánicos, reduciendo
a su vez la contaminación. En este trabajo granos de canola fueron
irradiados con microondas durante 5 minutos. Tanto las muestras tratadas
como las muestras sin tratar fueron sometidas a molienda y posterior
extracción del aceite por Soxhlet (hexano) a distintos tiempos de extracción
(2, 4, 6, 8 y 12 h). La estructura celular de las muestras pretratadas y las
muestras sin tratar se observó mediante microscopía electrónica de barrido
(SEM). La extracción de las muestras tratadas con microondas resultó más
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rápida que la correspondiente a las muestras sin tratar, obteniéndose un
significativo aumento del rendimiento de aceite, de hasta un 25,1% en las
primeras dos horas de extracción debido al pretratamiento aplicado,
equiparándose estos valores a partir de las 6 hs de extracción. Por otro lado,
las características de calidad del aceite (valor de acidez e índice de
peróxidos) no fueron modificadas significativamente debido a la irradiación
con microondas.
Palabras clave: Microondas, Extracción de aceite, Canola
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1. Introducción
El aceite de canola tiene baja proporción de grasas saturadas y contiene los ácidos
grasos esenciales linoleico (Ω -6) y α-linolénico (Ω-3) en una relación 2:1, característica
que lo posiciona como uno de los aceites de cocina más saludables con una relación Ω-
6/Ω-3. También posee niveles significativos de fitoesteroles, conocidos inhibidores de
la absorción del colesterol, colaborando en la reducción de los niveles de colesterol en
el organismo. La importancia de este aceite no sólo reside en su aspecto nutricional sino
también en sus propiedades fisicoquímicas, que hacen que la canola sea adecuada como
materia prima para la producción de combustibles alternativos al petróleo (Singh, 2011),
debido a su alto contenido de aceite y rendimiento por hectárea, así como a la buena
calidad del aceite. La obtención convencional de aceites a partir de semillas oleaginosas
se lleva a cabo industrialmente por prensado y/o extracción con solvente (hexano). El
aceite de semillas oleaginosas se encuentra dentro de membranas (Aguilera, 2003) y es
necesario romper la estructura celular para permitir que se libere. La finalidad de la
aplicación de pretratamientos es modificar o provocar la ruptura de la pared celular
facilitando la liberación del aceite, logrando un aumento en el rendimiento de aceite de
extracción. Los pretratamientos pueden incluir descascarado, reducción de tamaño,
rotura, molienda, tratamiento térmico (cocinado) y laminado (Szydlowska-Czerniak et
al., 2010) con el propósito de debilitar las membranas de las células y preparar el
material para una óptima extracción del aceite. En las últimas décadas ha habido una
demanda creciente de nuevas técnicas de pretratamiento y/o extracción, que acorten los
tiempos de extracción y disminuyan el consumo de solventes orgánicos, reduciendo a su
vez la contaminación. Entre estos pretratamientos se incluyen la radiación por
microondas, ultrasonido y pretratamientos enzimáticos. La tecnología de microondas
ofrece tiempos de procesamiento reducidos y ahorros energéticos, ya que la energía es
entregada directamente a los materiales a través de interacción molecular con el campo
electromagnético, de manera que el calor es generado a través del volumen del material
y es posible alcanzar un calentamiento rápido y uniforme en materiales de un espesor
relativamente mayor (Uquiche et al., 2008). En este trabajo se pretende lograr un mayor
rendimiento en la extracción del aceite de canola como resultado de la aplicación del
pretratamiento con microondas.
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2. Materiales y Métodos
2.1. Materia prima
Se contó con una partida de 15 kg de granos de canola Hornet (variedad invernal)
obtenidos comercialmente, los cuales se caracterizaron en función del contenido de
aceite (IUPAC 1.122 1992), humedad (ASAE S352.2 DEC 97, 1999), proteínas (AOCS
Ai 4-91, 1997), fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente ácida (FDA) y lignina
(Goering y Van Soest, 1970). El contenido de hemicelulosa y celulosa se evaluó como
las diferencias entre FDN y FDA y entre FDA y lignina, respectivamente.
2.2. Pretratamiento con microondas
El pretratamiento con microondas fue realizado a muestras de 45 gramos durante 5
minutos en un microondas doméstico (BGH QuickChef, Argentina, 2450 MHz). Tanto
las muestras tratadas como las muestras sin tratar fueron sometidas a molienda previo a
la extracción del aceite con hexano.
2.3. Medidas de rendimiento y calidad
El rendimiento de extracción de aceite se valoró en un equipo Soxhlet, utilizando
hexano como solvente, a diferentes tiempos (2, 4, 6, 8 y 12 h). Posteriormente se
evaporó el solvente en rotavapor (vacío, 45oC), eliminando el resto del solvente con
corriente de nitrógeno. Los aceites extraídos se guardaron en frasco color caramelo y
atmósfera de nitrógeno, a 5 oC, hasta su análisis. La calidad de los aceites extraídos se
analizó en función del valor de acidez (IUPAC 2.201, 1992) e índice de peróxidos
(IUPAC 2.501, 1992).
2.4. Microscopía electrónica de barrido (SEM)
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Se tomaron micrografías de las muestras tratadas con microondas y sin tratar en un
Microscopio Electrónico de Barrido (SEM) marca Carl Zeiss, modelo MA10, en modo
presión variable (EHT = 20.00 kV)
3. Resultados y Discusión
3.1. Caracterización de la materia prima
En la Tabla 1 se muestra la caracterización de los granos de canola Hornet utilizados
en el presente trabajo. Los granos presentaron un contenido de aceite dentro del rango
reportado en la literatura (33-55%, Windauer y Ploschuk, 2006). El contenido de
proteína fue menor a los valores reportados para harina de canola (38-43 %, Thakor et
al., 1995). El contenido de fibra detergente neutro es próximo al valor experimental
encontrado por Slominski et al. (1994) en harina de granos marrones de canola (25,7%
b.s., desgrasada).
Tabla 1. Caracterización de los granos de canola Hornet
Componentes Canola
Humedad (% b.s.) 8,0
Aceite (% b.s.) 51,5
Proteína (% b.s., desgrasada) 29,6
FDN (% b.s., desgrasada) 30,9
FDA (% b.s., desgrasada) 24,6
Lignina (% b.s., desgrasada) 9,6
Celulosa (% b.s., desgrasada) 15,0
Hemicelulosa (% b.s., desgrasada) 6,3
3.2. Pretratamiento con microondas
Rendimiento de aceite. En la Fig. 1 se representan los datos experimentales
obtenidos en la extracción de aceite de muestras de canola tratada y sin tratar.
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60.00
a b,c b c,d d d,e d,e d,e e d,e
Rendimiento (% aceite b.s.) 50.00
40.00
Muestra sin tratar
30.00
Muestra tratada
20.00
10.00
0.00
2 4 6 8 12
tiempo (h)
Fig 1. Rendimiento de aceite (% en base seca) de canola tratada y sin tratar
Letras distintas indican diferencias significativas (Test de Tukey, pVII CAIQ 2013 y 2das JASP
intactas de las células ofrecen una importante resistencia a la extracción por solvente.
Rosado-Rubio et al. (2012) utilizaron microondas como pretratamiento para obtener
aceite de chía y, al analizar las semillas tratadas por SEM, encontraron diferencias en su
conformación celular. Por otro lado, Uquiche et al. (2008) compararon la
microestructura de semillas de avellana chilena irradiada con microondas y la de granos
sin irradiar, hallando una mayor porosidad en la muestra tratada. Por lo que, el mayor
rendimiento observado en los primeros tiempos en las muestras de canola irradiadas con
microondas podría asociarse a la modificación de la estructura celular debida al
pretratamiento, el cual podría estar causando una debilitación en las membranas
celulares de manera que el aceite sea más accesible para el solvente y/o facilitando la
posterior ruptura de dicha membrana durante la molienda de la semilla. Cabe destacar
que la humedad de las muestras luego del tratamiento de microondas fue de 2,9 % (b.s.),
esto también pudo haber afectado el proceso de molienda previo a la extracción con
Soxhlet, y por lo tanto al rendimiento de aceite.
Análisis del aceite obtenido. En la Tabla 2 se muestran los índices de calidad, valor
de acidez e índice de peróxidos, de la muestra sin tratar y la muestra tratada con
radiación de microondas.
Tabla 2. Tamaño y estilo de fuente para encabezamientos
Característica de Muestra Sin Tratar Muestra Tratada
calidad
Valor de acidez
1,21a 0,94a
(% oleico)
Índice de peróxidos
3,7 a 4,1 a
(meq O2/kg aceite)
Medias con una letra común en la misma línea no son significativamente diferentes (Test de Tukey,
pVII CAIQ 2013 y 2das JASP A los fines de detectar si existen diferencias entre las características de calidad observadas en el aceite obtenido de la muestra sin tratar respecto al aceite extraído a partir de la muestra irradiada con microondas se utilizó el análisis de la varianza (ANOVA) en conjunto con el Test de Tukey, considerándose que las medias eran significativamente diferentes si p
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Fig. 1. Micrografía de las muestras de canola sin tratar
Fig. 2. Micrografía de las muestras de canola tratadas con microondas
4. Conclusiones
En este trabajo se utilizó radiación de microondas sobre granos de canola como
tratamiento previo a la extracción del aceite. El pretratamiento con microondas, durante
5 minutos a 900 W de potencia, demostró ser eficiente en el procesamiento de
extracción de aceite de los granos de canola en las cuatro primeras horas de extracción,
obteniéndose un significativo aumento del rendimiento de aceite, de hasta un 25% en las
primeras dos horas de extracción, equiparándose estos valores a partir de las 6 hs de
extracción. Este pretratamiento no afectó significativamente las características de
calidad analizadas en el aceite extraído por solvente (valor de acidez e índice de
peróxidos). Las diferencias en la estructura de las células entre las muestras tratadas y
las muestras sin tratar fueron observadas por microscopía electrónica de barrido.
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Reconocimientos
Los autores agradecen el financiamiento a la Facultad de Ingeniería (Universidad
Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires) y a CONICET. También
agradecen en forma especial a la Ing. Eugenia Borsa (Fac. Ingeniería – UNCPBA) por
llevar a cabo la captura de las imágenes de microscopía electrónica de barrido.
Referencias
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