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El abstract.

En la materia vegetal podemos encontrar sustancias como las oleorresinas que se utilizan comúnmente en la elaboración de medicamentos y perfumes. Se ha estudiado el contenido de oleorresinas en la leña que se emplea en las barbacoas y tratado de establecer la relación entre los tipos de combustibles vegetales más utilizados, así como las clases y contenidos de estas sustancias. Para la extracción de las oleorresinas se ha aplicado la técnica de destilación por arrastre con vapor. El tipo de combustible empleado en un asado depende del poder calorífico de la madera y en mayor medida, más del tipo de oleorresinas que de la cantidad de las mismas que posee.

The Adstract.

At homes you can find a multitude of chemical compounds, such as cosmetics, hygiene and cleaning products. Most of them give off toxic volatile organic compounds, VOCs. The formaldehyde, HCHO, is one of these compounds that, in addition, can affect our health. Indoor plants can be effective in removing volatile organic compounds, especially calabash (Epipremnum aureum) and spider plant (Chlorophytum comosum). With an air circulation system through the roots of these plants, the efficiencies of this process can be improved.

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Las palabras clave.

Oleorresina, destilación, arrastre por vapor y Ley de Dalton.

The keywords

Oleoresin, distillation, steam drag and Dalton’s Law.

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La introducción.

Un aceite esencial es un producto obtenido de una planta tras un tratamiento fisicoquímico. Los aceites esenciales se utilizan en la elaboración de jabones, champús, lociones, perfumes, colonias, ambientadores, refrescos, licores, dulces, condimentos, etc.

Los aceites recién obtenidos de las plantas, muy concentrados, presentan un aroma muy fuerte, en ocasiones desagradable. Actualmente se conocen unos 4000 aceites esenciales diferentes.

La cantidad de aceites que se pueden extraer de las plantas por unidad de masa es muy reducida, por eso, es necesario abundante materia vegetal para obtener una pequeña muestra de aceite. Además, son sustancias volátiles y susceptibles de alteraciones, por lo que su cotización es elevada.

Desde la antigüedad ya eran muy conocidos y utilizados los aceites esenciales, las resinas, los extractos y las especias. Sus principales y primeras aplicaciones eran para la elaboración de perfumes, ambientadores, cosméticos, medicinas, etc. Podemos encontrar referencias de su obtención y productos elaborados con ellos en manuscritos egipcios, chinos e incluso en la Biblia.

En el siglo XVI Paracelso (Theophrastus Phillippus Aureolus Bombastus von Hohenheim, 1493-1541. Médico y farmacéutico) empleó por primera vez el término “aceite esencial”  en la elaboración de medicamentos. A partir de los siglos XVI y XVII, en las farmacias de todo el mundo se prepararon y desarrollaron técnicas para la obtención de la mayor parte de los aceites esenciales que se conocen actualmente.

En el siglo XIX, con la llegada de la medicina moderna, decae la producción de aceites esenciales destinados a los medicamentos. A partir de entonces se relegaron a la fabricación de perfumes y aromas para la alimentación, a pesar de se esto su demanda fue aumentando progresivamente llegando a ser necesaria la industrialización del proceso de obtención para abastecer la demanda.

En 1850, los avances en química orgánica sintética y el análisis de los componentes de algunos aceites, permitieron generar los primeros aceites aromáticos sintéticos.

Actualmente, en los países más desarrollados, gracias a métodos muy avanzados para identificar sus componentes y a la importancia de sus propiedades medicinales, se está investigando la obtención de nuevos productos.

Los componentes mayoritarios de los aceites esenciales son los terpenos pudiendo llegar a constituir el 70% al 90% del peso total del aceite, como en el caso particular de los cítricos. Curiosamente, los terpenos suelen ser inodoros o no contribuyen al aroma global del aceite. Su función es formar la base diluyente del aceite esencial, lo que le confiere su carácter volátil, inflamabilidad y propiedades físicas como la densidad y la viscosidad.

Los compuestos orgánicos con grupos funcionales cetona, éster, alcohol, aldehído, éter, etc.… confieren a estos aceites su aroma característico. La cantidad de estos compuestos es extremadamente pequeña en proporción, pero aportan al aceite la característica principal y, combinados en una proporción adecuada, determinan la huella aromática de cada aceite.

Aún hoy en día el precio de los aceites es elevado debido a su compleja composición, pues hace su proceso de obtención difícil, incluso el de su fabricación artificial.

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Los antecedentes.

El término destilar proviene del latín “destilare” que significa separar por acción del calor en alambiques una sustancia volátil llamada esencia de otras en las que se encontraba disuelta. A los vapores generados se les desciende la temperatura por contacto con una superficie fría provocando su condensación para obtenerlos en estado líquido.

Una variante del proceso de destilación es la conocida como “destilación por arrastre con vapor” (también llamada extracción por arrastre, hidrodestilación, hidrodifusión o hidroextracción). En cualquier caso, cuando se emplea una saturación de vapor de agua o sobrecalentado, el proceso se denomina generalmente “destilación por arrastre de vapor” (Günther, 1948).

En realidad, el proceso de “hidrodestilación” (Günther, 1948) se diferencia en que, a pesar de que también se usa vapor saturado, la materia prima está en contacto íntimo con el agua generadora del vapor. Si, por el contrario, la materia no está en contacto con el agua que genera el vapor, sino con un flujo constante de vapor a presión atmosférica, que actúa como un agente extractor, se le denominó “hidroextracción” (Cerpa, 2007). La temperatura de ebullición del agua empleada para generar el vapor rompe el tejido vegetal y libera los aceites esenciales.

Esta técnica se aplica en los procesos de separación de sustancias poco solubles en agua y siempre que la esencia a separar posea un punto de ebullición diferente del resto de los componentes de la mezcla.

En el proceso de la destilación de arrastre con vapor de agua, la muestra vegetal generalmente fresca es cortada en trozos pequeños y colocada en un matraz cerrado y sometida a una corriente de vapor de agua procedente de un segundo matraz. De esta forma los aceites esenciales son arrastrados por el vapor de agua para que posteriormente, al pasar por un refrigerante, sean condensados, recolectados y separados de la fracción acuosa.

Esta técnica es muy utilizada especialmente para aislar esencias muy volátiles en perfumería o en farmacología. Incluso a nivel industrial es muy común debido a su alto rendimiento, a la pureza del aceite obtenido y porque no requiere tecnología sofisticada (Puhlow, 1985).

La destilación por arrastre con vapor se emplea para extraer la mayoría de los aceites esenciales de una mezcla de líquidos, a priori, inmiscibles. La vaporización por debajo del punto de ebullición de cada uno de los componentes volátiles se consigue mediante una corriente de vapor de agua. Este adiciona tensión de vapor al aceite esencial lo que aumenta su volatilidad hasta que, al pasar por el refrigerador, vuelve al estado líquido.

Una vez extraído el aceite esencial de la planta que hemos destilado, se procede a la separación del hidrolato¹. Para ello se utiliza un embudo de decantación. Si en lugar de aplicar esta técnica se procede a hervir directamente las plantas, se pueden descomponer los aceites, se aprecia un olor a quemado y la muestra se envuelve en una gasa que no permite el paso del vapor. La separación final se consigue gracias a un embudo de decantación. (Bandoni et al, 2000).

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¹ Hidrolato: es uno de los productos que se obtienen como resultado del proceso de destilación por vapor del aceite esencial de una planta.

De la destilación de las plantas y flores para obtener el aceite esencial, que es más ligero y flota, y el hidrolato o agua floral, que queda en el fondo y separado y que contiene trazas del aceite esencial, por lo que posee el mismo aroma, pero menos intenso..

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I1.jpgImagen 1: Montaje del instrumental para destilación por arrastre de vapor.

 

La vaporización selectiva de una sustancia volátil de una mezcla formada por ésta y otras “no volátiles” gracias a la inyección de vapor de agua directamente en el interior de la mezcla se denomina “vapor de arrastre”. A pesar del término empleado, la función no es la de “arrastrar” el componente volátil, sino la de cederle calor a la fase inmiscible, el aceite, para conseguir su volatilización. De esta forma se consigue que coexistan dos fases insolubles en fase gaseosa, una orgánica y otra acuosa. Cada una de las mismas ejerce su propia presión vapor, como si el resto de las sustancias en estado gaseoso no estuviera presente, es decir, cada uno de ellos ejercerá su propia presión de vapor.

La presión total del sistema en la mezcla siempre será la suma de todas las presiones vapor de todos los componentes de la mezcla orgánica y de agua. Si la mezcla a destilar contiene algún aceite, la presión de vapor de este al ser muy pequeña se considera despreciable a efectos del cálculo.

Este fenómeno es una consecuencia de la ley de Dalton de las presiones parciales “cuando dos o más gases o vapores, que no reaccionan entre sí, se mezclan a temperatura constante, cada gas ejerce la misma presión como si estuviera solo y la suma de las presiones de cada uno, es igual a la presión total del sistema”.

D01Donde:D02

La presión parcial de cada gas es igual al producto de su presión parcial por su fracción molar.D03La fracción molar de un gas es la relación entre los moles de un gas y los moles totales de la mezcla de gases.D04Por tanto:D05

Dividiendo una ecuación entra la otra:D06Simplificando se obtiene:D07Esta ecuación es lo que se conoce como ley de Dalton que establece que la relación entre las presiones de vapor de dos líquidos es directamente proporcional a las concentraciones molares de ambas sustancias en la fase gaseosa.

Una aplicación de esta ley se da en la destilación por arrastre con vapor. Así, al destilar una mezcla de dos líquidos inmiscibles, el punto de ebullición de la misma es la temperatura a la cual la suma de las presiones de vapor es igual a la atmosférica. Por consiguiente, la temperatura de ebullición será inferior al punto de ebullición del componente más volátil. Si uno de dos líquidos es agua y trabajando a presión atmosférica, se podrá separar un componente de mayor punto de ebullición que el agua a una temperatura inferior a 100 ºC. Esto es de vital importancia cuando se trata de aislar una sustancia que puede descomponerse a temperaturas próximas a la temperatura de ebullición.

Durante el proceso la temperatura será constante, ya que no existen cambios en la presión de vapor o en la composición de los vapores de la mezcla. El punto de ebullición permanecerá constante mientras ambos líquidos estén presentes en la fase líquida. Por el contrario, en el momento que uno de los líquidos se elimine por la propia ebullición de la mezcla, la temperatura ascenderá bruscamente.

Los aceites esenciales en los perfumes:

Los perfumes están compuestos de un diluyente, sustancias aromáticas (aceites esenciales), un fijador, colorantes, conservantes y antioxidantes.

Los aceites esenciales son volátiles, odoríferos, de origen vegetal, en mayor medida insolubles en agua y, como cualquier aceite, solubles en disolventes orgánicos. Una pequeña parte de los aceites llega a disolverse en agua proporcionando a la disolución un intenso olor. Ejemplos comunes de este fenómeno son el agua de rosas y el agua de azahar.

Generalmente los aceites esenciales son lo suficientemente volátiles para ser susceptibles de ser destilados. Además, si la  volatilidad es más acusa en presencia de vapor de agua la destilación por arrastre con vapor resulta más fácil. Esta es una técnica muy común a la hora de obtener aceites esenciales de la materia vegetal y que se aplicará en este proyecto. La temperatura de ebullición varía con cada aceite esencial. Los aceites que son muy volátiles, con puntos de ebullición más bajos, presentan un olor más intenso, pero de duración más corta. Por este motivo los perfumes se realizan combinando aceites esenciales muy volátiles con otros menos volátiles.

Los aceites esenciales presentan colores que varían desde el amarillo o café hasta los incoloros. En la siguiente tabla se muestran los menos volátiles (notas base), las notas medias y los más volátiles (notas superiores).

T1Tabla 1: Notas de un perfume.

Para la elaboración de un perfume se busca una combinación que contengan aceites esenciales de toda la escala aromática: 30% del perfume de notas superiores, 50% notas medias y 20 % notas base: de esta forma durante el proceso de evaporación del perfume se van desenmascarando los distintos componentes desde el aroma más volátiles, hasta llegar a las notas base. Así, la secuencia de percepción del perfume sigue la siguiente progresión:

  • Aroma o nota superior: es la primera impresión que da el perfume. Nada más aplicarlo su aroma se capta inmediatamente, pero es la fragancia que se evapora de forma más rápida.
  • Nota media: as el alma del perfume, aparece cuando se evapora la nota alta. Es la característica principal del perfume y por lo tanto la que define su fragancia. Su duración puede llegar a las 4 horas.
  • Aroma o nota base: la función de esta nota es fijar el perfume, es el aroma que más se impregna y puede llegar a durar horas e incluso días.

 

 

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la hipótesis.

No todos los tipos de leñas son igualmente adecuados para asar alimentos en parrillas o barbacoas, como carnes o pescados, y esto puede estar relacionado directamente con la cantidad y el tipo de oleorresinas que contiene cada variedad de combustible vegetal más comunes como: roble, encina, castaño y vid (sarmiento), pino y laurel.

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Los objetivos.

  • Determinar los factores que influyen a la hora de seleccionar cual es el mejor combustible vegetal o leña en función del alimento que se desee asar en una parrilla o barbacoa.
  • Conocer las cualidades que cada tipo de combustible les aporta a los alimentos asados al fuego.
  • Determinar la combinación ideal de combustibles para la elaboración de una barbacoa.