MODELAJE DE LA EXTRACCIÓN DE ACEITE ASISTIDA POR MICROONDAS Y
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MODELAJE DE LA EXTRACCIÓN DE ACEITE ASISTIDA POR MICROONDAS Y
CON SOLVENTE DE LA ALMENDRA DEL COROZO (Acrocomia aculeata)
Oviedo, E.; Hernández, C.; Mieres, A.
Laboratorio de Ingeniería de Alimentos. Facultad de Ingeniería. Universidad de Carabobo. Valencia. Estado
Carabobo. Venezuela.
e-mail: edwinoviedo@gmail.com; ejoviedo@uc.edu.ve
Resumen: La extracción asistida por microondas es una técnica que reduce el tiempo de extracción y minimiza
los costos de operación, por tal razón el presente estudio se centró en la extracción asistida por microondas y
con solventes a la almendra del fruto del corozo (Acrocomia aculeata) recolectados en Güigüe, Estado Carabobo.
Se realizó la extracción mediante la irradiación por microondas y con un equipo Sohxlet, luego se efectuó la
caracterización fisicoquímica del aceite y finalmente se desarrolló un modelo matemático utilizando la teoría
de aproximación de funciones, de MATLAB. Como resultado se obtuvo como rendimiento un 39,746% en
aceite, el índice de saponificación 447 gKOH/kg, el índice de acidez 1,026%, el índice de peróxido
2,04 meqO2/kg aceite, el índice de refracción 1,4565. La relación matemática que vincula el rendimiento del
sistema versus el tiempo de exposición al microonda, resultó ser un polinomio de grado 3, cuya función es:
F3(x) = 0,007 X3 + 0,0561 X2 - 1,4225 X + 14,0891.
Palabras clave: Corozo, extracción por microondas, extracción por solvente, acrocomia aculeata.
MODELLING OF OIL EXTRACTION OF COROZO ALMOND BY MICROWAVE
ASSISTED AND WITH SOLVENT (Acrocomia aculeata)
Abstract:The extraction assisted by microwaves is a technique that is being used in the oil obtaining, since it
reduces the extraction time and diminishes the operation costs, for such reason the present study was centered
in the extraction assisted by microwaves and with reliable the almond of the fruit (Acrocomia aculeata) collected
in Guigue, Carabobo state. Extraction was carried out by microwave irradiation and with a Sohxlet equipment,
soon the physical and chemical characterized to the oil took place and finally a mathematical model was
developed using the theory of approach of functions, of MATLAB. As result obtained like yield a 39.746% in oil,
the saponification index of 447 gKOH/kg, the acid value 1.026%, the peroxide index 2.04 meqO2/kg oil, the
refractive index 1.4565. The mathematical relation that ties the yield of the system versus the time of exhibition
to the micro wave, turned out to be a polyno mi al o f degree 3, who se functi on i s:
F3(x) = 0.007 X3 +0.0561 X2 - 1.4225X + 14.0891.
Key words: Corozo, microwave extraction, corozo, solvent extraction, acrocomia aculeate
INTRODUCCIÓN producir de cuatro a seis racimos, los cuales maduran
entre los meses de noviembre y marzo. El fruto
En Venezuela el 80% de los aceites y grasas que se producido es de forma redondeada de 3 a 4
consumen son importados (Rodríguez, 2007). Por lo centímetros de diámetro, volviéndose de verde a
que se debe desarrollar tecnologías que permitan amarillo verduzco cuando maduran (Hoyos y Braun,
aumentar la producción nacional. Nuestro país cuenta 1984). La almendra de la semilla es comestible y tiene
con recursos naturales que no son aprovechados tales un alto contenido de aceite, sin embargo, la misma
como las palmas aceiteras que en su gran mayoría no es utilizada para ello (Hey, 1995).
son desconocidas y que constituyen una fuente muy
valiosa para la producción de aceite; pueden ser Existen diversos métodos para la extracción del aceite
utilizadas en la elaboración de una gran cantidad de que se encuentra en la almendra del fruto del corozo,
productos entre estas se encuentra la palma de corozo, entre los cuales figuran métodos mecánicos como el
la cual posee un tallo espinoso largo y aéreo de 4 a prensado en frío (aceite crudo) y métodos químicos
11 metros de alto y de 10 a 35 cm de diámetro; las como la extracción con solventes líquidos volátiles;
hojas son de color verde claro cuya longitud varía entre ambos métodos han sido utilizados en estudios
1 y 1,5 metros (Hey, 1995). Cada árbol es capaz de realizados en la Universidad de Carabobo, tal como lo
78 Modelaje de La Extracción de Aceite asistida por Microondas y con Solvente ........
Oviedo Edwin; Hernández Carlos; Mieres Alberto.demuestra el trabajo realizado por Arveláez et. al Caracterización fisicoquímica de la almendra de
(2008). La extracción utilizando solvente es mayor que corozo
la extracción con prensado en frío, pero presenta el
inconveniente de que se gasta mucha energía y el Una vez dimensionadas las almendras se procedió a
solvente es tóxico; además el tiempo prolongado a la molienda por medio de un molino de disco por
altas temperaturas atenta contra la estabilidad fricción (marca Split fase AC motor modelo 4e), para
molecular de los ácidos grasos poliinsaturados, su reducción de tamaño. Se realizó la caracterización
favorece la disolución de ceras y otras sustancias fisicoquímica utilizando los métodos de análisis de la
afectando la pureza del aceite por lo que se debe Comisión Venezolana de Normas Industriales
minimizar aplicando otro tipo de extracción. (COVENIN). Luego de reducir el tamaño de partícula
de la almendra molida, se procedió a realizar la
Por ello el objetivo principal de la presente investigación extracción de aceite.
fue la extracción asistida por microondas y con
solventes a la almendra del fruto del corozo Se dispone de un horno de microondas doméstico,
(Acrocomia aculeata), ya que este proceso, en marca Panaso ni c, model o NNT-945SI,cuyas
comparación con los métodos convencionales especificaciones se describen en la Tabla N°1.
mencionados anteriormente, ofrece ventajas en cuanto
a reducción en tiempo de preparación de la muestra,
mayor rendimiento de procesamiento de la muestra, Tabla N°1. Especificaciones técnicas
menor cantidad de solvente empleado, dando lugar a del horno de microondas
ahorros financieros, según estudios realizados por
González (2005). La investigación llevada a cabo va a
explicar el rendimiento de la extracción de aceite por Tensión de alimentación 12V-60Hz-15ª
una técnica no convencional usando irradiación por Potencia Máx. de incidencia
microondas, igualmente se establecerá un modelo
de las microondas 800 W
matemático del proceso de extracción de aceite de la
almendra del fruto del corozo, con el que se pudieran Frecuencia de operación 2450Mhz
hacer predicciones en relación al cambio en el Capacidad del horno 0,8pies cúbicos
rendimiento cuando se modifique el tiempo de
( (22.000 cm3)
irradiación.
Potencia fuente de poder 10,5A ; 1230W
METODOLOGÍA
Para comenzar se buscaron las zonas donde existe
actualmente sembradíos de corozo encontrándose uno
En el interior del equipo se colocó un beacker de vidrio,
en el estado Carabobo, específicamente en Güigüe,
el cual contenía la almendra molida en contacto con
de allí se recolectaron los frutos maduros para así
el solvente (hexano grado analítico, marca Merck,
obtener la máxima cantidad de aceite, los mismos
en proporción 3 de hexano, 1 de almendra),
fueron trasladadas al laboratorio de alimentos de la
posteriormente se somete a irradiación; al transcurrir
Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de
el tiempo de contacto se acumula el solvente junto al
Carabobo para la extracción de aceite, así como para
la caracterización del mismo. extracto. Luego se separa el extracto del residuo,
filtrando con una gasa. Se toma ese residuo (almendra
Dimensionamiento del fruto de corozo molida) y en un equipo Soxhlet, se somete a proceso
de extracción con solvente, siguiendo la normativa
Para el dimensionamiento se eligió de forma aleatoria COVENIN 3218:1996. Una vez obtenido el aceite se
un lote de 50 frutos de corozo que fueron pesados procede a los análisis fisicoquímicos en cuanto a
utilizando una balanza analítica marca OHAUS requisitos de calidad e identidad siguiendo los métodos
Adventurer para determinar la masa de cada una, de análisis de la Comisión Venezolana de Normas
luego se midió con un vernier las dimensiones: ancho Industriales (COVENIN) descritos en la Tabla N°2.
y largo. Seguidamente, haciendo uso de una prensa
vertical marca MANLEY, modelo 9382, se procedió
fracturar el hueso de la semilla para después separar
la almendra del endocarpio y así pesar las almendras
en la balanza mencionada anteriormente.
79desarrolló mediante el programa MATLAB, versión
Tabla N° 2. Métodos utilizados para 6.0, empleando la función POLYFIT, con el cual se
determinar los requisitos de calidad e determinaron las diferentes funciones. Para la
identidad del aceite crudo de corozo validación del modelo se determinó la masa del sistema
(aceite+solvente+almendra) por medio del modelo
matemático desarrollado; esto se realizó mediante el
TIPO DE NORMA ALCANCE
programa MATLAB versión 6.0, haciendo uso del
ANÁLISIS EMPLEADA DEL ENSAYO
comando POLYVAL.
Índice de COVENIN Determinación de
Refracción 702:1996 [9] la medida directa ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS
del ángulo de
refracción. Dimensiones del fruto de corozo
Indicativo de la
pureza y color del La caracterización dimensional se realizó con la
aceite. finalidad de determinar el método más apropiado para
el proceso de separación de la almendra del
endocarpio y trituración de la almendra y se observó
Índice de COVENIN Determinación que la mejor manera de separación era a través de
Saponificación 323:1998 [10] de los una prensa vertical, ya que el hueso de la semilla es
miligramos de bastante duro. Los valores promedios del peso para
hidróxido de la semilla y almendra fueron respectivamente
potasio 10,2845 g y 2,4869 g ± 0,0001 g.
necesarios
para Caracterización fisicoquímica de la almendra de
saponificar un corozo
gramo de
aceite. En la Tabla N° 3 se muestran los resultados obtenidos
Índice COVENIN Determinación de la caracterización fisicoquímica de la almendra de
de Acidez 325:1996 [11] del contenido corozo.
de ácidos
grasos libres El contenido de agua en una semilla es un factor de
existentes en la suma importancia para las diversas etapas de
muestra. extracción de aceite de la misma, según Bernardini
(1981), cada semilla tiene un óptimo de humedad y
Índice COVENIN Determinación valores alrededor de 9 % son bastantes buenos para
de Peróxido 508:2001 [12] del contenido la mayoría de las oleaginosas.
de
miliequivalentes A medida que aumenta la humedad de la almendra,
de oxígeno disminuye el rendimiento de extracción de aceite, tal
activo, como lo afirma Bailey (1961). De acuerdo a estos
contenido en trabajos anteriormente señalados, y el resultado
1000g de obtenido, la humedad de la almendra estudiada es
aceite o grasa. apta para la extracción. El porcentaje de ceniza
presente en la almendra se encuentra dentro del valor
normal para la mayoría de las tortas proteicas
(Bernardini, 1981). ). El porcentaje de grasa cruda,
Modelo matemático y validación indica el alto contenido de aceite presente,
demostrando de esta manera que la almendra de
El desarrollo del modelo matemático se efectuó corozo es un recurso oleaginoso de posible
mediante el estudio de la teoría de aproximación de aprovechamiento como materia prima para la industria
funciones (métodos numéricos), que consiste en aceitera nacional.
ajustar funciones a un conjunto de datos y encontrar
la ‘‘mejor’’ función de cierta clase, que pueda usarse
para representarlos (James, 2009). Este método se
80Tabla N° 3. Análisis proximal de la 2005), trae como consecuencia que la relación masa
almendra del fruto del corozo de almendra-volumen del solvente, disminuya a medida
que aumenta el tiempo de exposición al microondas
Hume dad Ceniza Grasa por lo que la masa del sistema disminuye. Este
(H±0,01)% (C±0,005)% (G±0,005)% fenómeno se observó cuando el tiempo de exposición
5,60 1,880 39,746 supera los 15 segundos, por lo que las mejores
condiciones de la extracción son las señaladas en la
Calcio(Ca±0,6)% Proteína cruda Proteína Tabla 4.
(P±0,5)% desgrasada
(P±0,6)%
Tabla N° 4. Condiciones seleccionadas
18,2 10,0 21,3
para la extracción de aceite de la
almendra del corozo
El valor de porcentaje de proteínas presente en la
torta residual después de la extracción es de (21,30 ±
0,06) %, inferior a los valores reportados por los Tamaño Tiempo de Masa de la Tiempo de
de exposición al alme ndra extracción
trabajos de Arveláez et. al (2008) y Mieres y Hernández partícula microondas (m±0,0001g) (h)
(2007) que fue de 32%. Esto puede ser debido a (mm) (t±1)s
ciertas condiciones del suelo por pérdidas de bacterias 2,38 15 2,5001 5
nitrificantes. El alto porcentaje de calcio puede ser
originado debido al alto contenido del mismo en los
suelos donde fueron cultivadas las plantas, es decir, En la Tabla N° 5, se presentan los parámetros
suelos con alto porcentaje de minerales. fisicoquímicos del aceite crudo extraído de la almendra
del corozo, contemplados en los requisitos de calidad
Extracción del aceite de la almendra del fruto e identidad.
del corozo mediante el proceso asistido por
microondas y con solventes Tabla N°5. Requisitos de identidad del
aceite del corozo
Evidentemente, los solventes polares de bajo peso
molecular y alta constante dieléctrica irradiados por Índice de Índice de Ácidos grasos Índice de
microondas incrementan su temperatura rápidamente. refracción saponificación libres peróxido
Un solvente no polar como lo es el hexano presenta (I.R. ± (I.S.±13) (ácido oleico) (I.P.±0,60)
0, 0001) gKOH/kg (A.G.L.±0,003)% meq.O2 /Kg
una constante dieléctrica baja, lo que significa poca
habilidad de polarizarse con el campo magnético; por 1,4565 430 1,016 2,04
lo tanto, absorbe menos energía electromagnética y
la mo difi ca muy lentamente l ogrando po co
calentamiento del mismo; es decir, que no alcanza su El índice de saponificación del aceite extraído es
punto de ebullición sino al transcurrir un tiempo bastante alto, el valor obtenido es indicativo de la alta
prolongado de exposición al microondas, lográndose calidad que presenta el aceite para la fabricación de
que la energía sea absorbida por otros elementos como jabones, mediante la hidrólisis alcalina de los esteres.
por ejemplo la almendra. Como sucedió en este caso, Este aceite se puede utilizar en la industria de
donde la energía electromagnética suministrada al cosméticos y de jabón (Bailey, 1961). En cuanto al
sistema Hexano (solvente)+almendra fue tal, que índice de refracción, este valor es semejante a los
alcanzó el punto de ebullición, por cuanto se observó reportados por trabajos anteriores, tales como
la volatilización del solvente al final de la exposición al Arveláez et. al (2008) y Mieres y Hernández (2007), y
microondas. también a los de aceite de coco y palma. Es decir,
está dentro de los valores esperados para los aceites
La potencia trabajada fue de 800W, que corresponde de este tipo. El índice de peróxido determinado para
a la máxima potencia del horno de microondas usado, el aceite extraído está por debajo del máximo
potencia superior a la indicada en los trabajos estipulado por la normativa venezolana, la cual
anteriores realizados con el aceite de Neem (140 W y establece un máximo de 5 meq O2/kg en el mercado,
280W) (González, 2005). Esto, aunado a que un y también por debajo de los valores obtenidos por
sobrecalentamiento genera una degradación del aceite Arveláez et. al (2008) y Mieres y Hernández (2007),
solubilizado en el hexano según lo demuestra un (3,83 y 3,331 meq O2/Kg, respectivamente). Esto es
trabajo realizado en el Instituto de Investigación de debido a las altas temperaturas desarrolladas en el
Alimentos de Corea del Sur en el 2005 (Yong-Jin et. al proceso de irradiación con el microondas y el proceso
81de destilación (equipo Soxhlet); sin embargo, el índice Tabla N° 6. Condiciones experimentales para
de peróxido se encuentra dentro del rango establecido polinomio de tercer grado
por la normativa para los aceites comerciales, lo que
demuestra que la irradiación le da al aceite una alta Tiempo (s) Valor de la Valor de la
masa masa
resistencia a la oxidación lipídica. experimental según la
(g) función F3 (g)
Por otra parte, el grado de acidez fue de 1,016% 15 2,9175 2,9175
expresado como ácido oleico, siendo este valor 20 2.2580 2.2580
superior a lo recomendado por la normativa que regula 25 2.2222 2.2222
la calidad de los aceites y grasas vegetales comestibles 30 2.2649 2.2649
35 1.8410 1.8410
y establece que no debe ser mayor a 0,1%. La acidez
e índice de acidez, son una medida de la cantidad de
cadenas de ácido graso que han sido hidrolizadas CONCLUSIÓN
desde la estructura básica del triglicérido, formando
glicerina y ácidos grasos libres. Es probable que el Se trabajó con la teoría de aproximación de funciones
efecto de la irradiación genere un ataque nucleofílico para obtener la relación matemática que vincula el
sobre los glicéridos produciendo una mayor cantidad rendimiento del sistema versus el tiempo de irradiación
de ácidos grasos libres. al microondas, la cual es un polinomio de grado 3,
cuya función es: F3(x) = 0,007 X3 + 0,0561 X2 -
Modelo matemático 1,4225 X + 14,0891. El rendimiento se corresponde
con los obtenidos en trabajos anteriores donde se
Con los datos obtenidos, se hizo un ajuste por mínimos usaron otras técnicas de extracción de aceite. En
cuadrados para hallar la función aproximada, relación a la calidad del mismo, debe ser sometido a
utilizando la función POLYFIT de MATLAB, que posee un proceso de refinación para disminuir el índice de
un lenguaje muy utilizado en análisis de datos; se peróxido y los ácidos grasos libres.
empezó ensayando con polinomio de grado uno (1),
luego de grado dos (2) y determinándose un polinomio REFERENCIAS
de grado (3) tres (rendimiento del sistema extraído
versus tiempo de irradiación al microondas). Arveláez, L. A. Mieres y C. Hernández (2008). Diseño
Experimental Aplicado a la extracción de aceite
Validación del modelo matemático de la al mendra de la palma de corozo
(Acrocomia aculeata). Revista Téc. Ing. Univ. Zulia
Esta fase consistió en hacer un ajuste polinómico para 31(edición especial) 122-129.
encontrar la curva (en este caso polinomio) que más
se aproxime al conjunto de datos obtenidos Bailey, A. (1961). Química de los Alimentos. 3ra.
experimentalmente, para ello se hizo uso de la Teoría Edición. Editorial Addison Wesley Longman. México.
de Aproximación de Funciones, la cual se puede
trabajar en MATLAB con el POLYFIT, el cual devuelve Bernardini, E. (1981). Tecnología de aceites y
los coeficientes del polinomio del grado que queramos grasas. Madrid. España.
y soluciona el problema de ajuste por mínimos
cuadrados. El grado del polinomio es una de las Comisión Venezolana de Normas Industriales
variables a escoger; se empezó con el menor grado (COVENIN). (1979). Determinación de humedad.
posible (n=1) y se va observando su correlación con Norma Nº 1156: 1979. Fondonorma, Caracas,
los datos obtenidos, utilizando la función POLYVAL. Venezuela.
Luego se realizó el mismo proceso con un polinomio
de grado 2, hasta que finalmente se obtuvo la mejor Comisión Venezolana de Normas Industriales
correlación con un polinomio de grado 3 (ver ecuación (COVENIN). (1979). Determinación de cenizas.
1 y Tabla N° 6), y el proceso se detuvo porque la Norma Nº 1155: 1979. Fondonorma, Caracas,
función modela el conjunto de datos experimentales, Venezuela.
siendo esta la mejor. La función Aproximada del
polinomio de grado 3, es: Comisión Venezolana de Normas Industriales
Ecuación 1 (COVENIN). (1996). Determinación de grasa cruda.
Norma Nº 3218: 1996. Fondonorma, Caracas,
F3(x) = 0,007 X + 0,0561 X2 - 1,4225
3
Venezuela.
X + 14,0891
82Comisión Venezolana de Normas Industriales Yong-Jin Cho, Ji-Yuomg Hong, Hyang Sook Chun, Sang
(COVENIN). (1982). Determinación de Calcio. Norma Kook Lee, Hye-Young Min. (2005). Ultrasonication-
Nº 1158:1982. Fondonorma, Caracas, Venezuela. assisted extraction of revesratrol from grapes.
Biosystems Engineering Team, Korea Food Research
Comisión Venezolana de Normas Industriales Institute, Baekhyundong, Songman, Republic of Korea.
(COVENIN). (1980). Determinación de proteínas. College of Pharmacy, Ewha Womans University, Seoul,
Norma Nº 1195: 1980.Fondonorma, Caracas, Republic of Korea.
Venezuela.
Comisión Venezolana de Normas Industriales COVENIN
(1996). Aceites y Gras as vegetal es. Fecha de recepción: 14 de abril de 2010
Determinación del índice de refracción. Norma
Fecha de aceptación: 29 de junio de 2010
Nº 702: 1996.Fondonorma, Caracas, Venezuela
Comisión Venezolana de Normas Industriales COVENIN
(1998). Determi nación del índice
desaponificación. Norma Nº 323: 1998.
Fondonorma, Caracas, Venezuela
Comisión Venezolana de Normas Industriales COVENIN
(1996). Determinación de la acidez. Norma Nº 325:
1996.Fondonorma, Caracas, Venezuela
Comisión Venezolana de Normas Industriales
(COVENIN). (2001). Determinación del índice de
peróxidos. Norma Nº 508: 2001. Fondonorma,
Caracas, Venezuela.
González, H. (2005). Evaluación del aceite
obtenido de la almendra del neem (Azadirachta
Indica) por extracción asistida por microondas.
Trabajo Especial de Grado. Escuela de Ingeniería
Química. Universidad de Carabobo.
Hey, J. (1995). Flowering and Fruiting Phenologies
of the Palm Acrocomia aculeata: Patterns and
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Hoyos, J. y Braun, A. (1984). Palmas en Venezuela.
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Mieres A. y C. Hernández (2007). Cambios del Índice
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Ingeniería 16(1) 221-223.
Rodríguez D. (2007). Situación Perspectiva de la
Industria de Aceites y Grasas en la Comunidad
Andina de Naciones (CAN). Aceites y Grasas 1(67)
1-2.
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