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Tecnología de extracción
con fluidos supercríticos
en el procesamiento de
alimentos
Tecnología de extracción con fluidos supercríticos en el procesamiento de
alimentos
David Pineda
Técnico Sectorial
Célula de Alimentos y
Bebidas
Existe una creciente conciencia pública con
respecto a la salud, el medio ambiente y la
seguridad, así como sobre los peligros
asociados con el uso de disolventes
orgánicos en el procesamiento de alimentos
y la posible contaminación de los productos
finales.
El alto costo de los disolventes orgánicos y
las regulaciones ambientales cada vez más
estrictas, junto con los nuevos requisitos de
la industria médica y alimentaria para los
productos ultra-puros y de alto valor
añadido, han señalado la necesidad del
desarrollo de tecnologías nuevas y limpias
para el procesamiento de alimentos. La
extracción con fluidos supercríticos que
utiliza dióxido de carbono como disolvente
ha proporcionado una excelente alternativa
al uso de disolventes químicos. Durante las
últimas tres décadas, el dióxido de carbono
(CO2) supercrítico se ha utilizado para la
extracción y aislamiento de compuestos
valiosos a partir de productos naturales.
Un Fluido Supercrítico (FSC, por sus siglas
en inglés) es cualquier sustancia que se
encuentre en condiciones de presión y
temperatura superiores a su punto crítico y
por tal razón se comporta como “un híbrido
entre un líquido y un gas”, es decir, puede
difundir como un gas (efusión), y disolver
sustancias como un líquido (disolvente). Los
FSC se caracterizan por el amplio rango de
densidades que pueden adoptar. Por encima
de las condiciones críticas, pequeños
cambios en la presión y la temperatura
producen grandes cambios en la densidad.
En un diagrama de fases clásico, las curvas
de fusión, sublimación y vaporización
muestran las zonas de coexistencia de dos
fases. Tan solo hay un punto de coexistencia
de tres fases, el llamado punto triple (PT). El
cambio de fase se asocia a un cambio
brusco de entalpía y densidad. Pero por
encima del punto crítico (PC) este cambio no
se produce, por tanto, podríamos definir este
punto como aquel por encima del cual no se
produce licuefacción al presurizar, ni
gasificación al calentar; y por ende un fluido
supercrítico es aquel que se encuentra por
encima de dicho punto.
Diversas investigaciones han encontrado
que el CO2
supercrítico es selectivo en la separación de
compuestos deseados sin dejar residuos
tóxicos en los extractos y sin el riesgo de
degradación térmica en los productos
procesados. A través de la explotación del
poder de solvencia adquirida por los fluidos
cerca de sus puntos críticos y la sensibilidad
de este poder a pequeñas perturbaciones en
la temperatura, la presión y la modificación
del disolvente con la adición de agentes de
arrastre, la obtención de extractos libres de
disolventes es relativamente fácil, debido
principalmente a la alta volatilidad de estos
disolventes en condiciones ambientales. Por
otra parte Las propiedades de transporte de
los fluidos cerca de sus puntos críticos
permite una penetración más profunda en la
matriz vegetal sólida permite una extracción
más eficiente y más rápida que con
disolventes orgánicos convencionales.
La aplicación comercial de la tecnología de
fluidos supercríticos se mantuvo restringida
a unos pocos productos debido a los altos
costos de inversión y por ser una operación
nueva y desconocida. Con los avances en el
proceso, el equipo y el diseño de productos
y la visualización de oportunidades
potencialmente rentables en la producción
de productos con alto valor añadido, las
industrias alimentarias se interesan cada vez
más en la tecnología de extracción con
fluidos supercríticos. La extracción se lleva a
cabo en equipos de alta presión ya sea en
lotes o de manera continua. En ambos
casos, el disolvente supercrítico se pone en
contacto con el material a partir del cual un
producto deseable es separado. El
disolvente supercrítico, ahora saturado con
el producto extraído, se expande en las
condiciones atmosféricas y el producto
solubilizado se recupera en un recipiente de
separación el cual permitiría el reciclado del
disolvente supercrítico para su uso posterior.
La extracción con fluidos supercríticos
podría ser empleada para una variedad de
aplicaciones, incluyendo la extracción y
fraccionamiento de grasas y aceites
comestibles, purificación de matrices sólidas,
la separación de los tocoferoles y otros
antioxidantes,
limpieza
de
hierbas
medicinales y productos alimenticios de
plaguicidas
y
sus
derivados,
la
desintoxicación de mariscos y concentración
de caldo de fermentación, zumos de frutas.
La Extracción con fluido supercrítico ha
demostrado ser eficaz en la separación de
los aceites esenciales y sus derivados para
su uso en alimentos, cosméticos, productos
farmacéuticos y otras industrias, dando
como resultados la producción de aceites
esenciales de más alta calidad que los
obtenidos
con
hidro-destilación
convencional.
Alcaloides tales como cafeína, morfina,
emetina, pilocarpina, entre otros, son
componentes activos en una variedad de
estimulantes y productos medicinales y su
extracción de las plantas naturales es de
gran interés para la industria alimentaria,
farmacéutica y cosmética. El dióxido de
carbono supercrítico demostró ser altamente
selectivo para la cafeína provocando su uso
como disolvente seleccionado en el
descafeinado comercial de café y té negro.
Investigaciones recientes han demostrado el
potencial del dióxido de carbono supercrítico
como disolvente en la recuperación de
alcaloides, tales como teofilina, teobromina y
la pilocarpina, entre otros
La utilización de la tecnología de extracción
con fluidos supercríticos puede ser utilizada
para la reducción de los niveles de colesterol
en las comidas como carnes, productos
lácteos y huevos.
Se ha demostrado que el colesterol es
soluble en dióxido de carbono supercrítico e
incluso más soluble en etano supercrítico. La
extracción con fluidos supercríticos requiere
una mayor inversión, pero puede ser muy
selectivo y más adecuado para productos
alimenticios.
Otras aplicaciones para las cuales se han
desarrollado
investigaciones
para
la
utilización de fluidos supercríticos son la
extracción de manteca de cacao de alta
calidad a partir
del grano de cacao,
inactivación microbiana de los alimentos,
formación de polvos finamente divididos,
purificación de proteínas y enzimas.
Como podemos observar esta tecnología
presenta un gran potencial en diversas
aplicaciones para la industria tanto
alimentaria como farmacéutica y cosmética,
dando respuesta a las exigencias de un
mercado cada vez más comprometido con la
salud y el medio ambiente.
Por: David Pineda
Técnico Sectorial, Célula de Alimentos y Bebidas
Dirección de Innovación y Calidad
Edición: Gabriela Vásquez,
Técnico en Contenidos Digitales
Ministerio de Economía