INDUSTRIAS II – F.C.F – UNaM. Adaptado de Industrias de Transformación Química2013-unlp
INDUSTRIAS II – F.C.F – UNaM.Adaptado de Industrias de Transformación Química2013-
unlp
Definición Estructura y Clasificación Composición y características
fisicoquímicas Distribución. Localización. Funciones, aplicaciones y usos Procesos de extracción Calidad Metodología de análisis Mercado
Aceites Esenciales 2
Fracción generalmente líquida y volátil, de composición química heterogénea, producto del metabolismo vegetal, usualmente obtenibles por destilación por arrastre con vapor de agua, que contienen las sustancias responsables del aroma característico de las plantas.
Aceites Esenciales 3
Presentes en cantidades muy limitadas en las plantas pero contribuyen significativamente en sus propiedades organolépticas.
Se han reconocido las propiedades que ejercen los aceites esenciales sobre los seres vivos, en la salud o la enfermedad, desde los inicios de la civilización.
Las esencias han sido utilizadas especialmente como medicinas en todas las culturas conocidas del pasado (egipcios, griegos, chinos, indios americanos, tribus africanas, entre otras).
Aceites Esenciales 4
Algunos ejemplos:◦ Uso de sahumerios religiosos para desinfectar
lugares de culto y oración.◦ Resinas para embalsamar momias egipcias.◦ Especieros y boticarios en la Edad Media
ejercieron el arte de los perfumes y fue un negocio muy difundido y valorado.
◦ Napoleón a principios del siglo XIX decretó la identificación de los componentes de perfumes y medicamentos.
Mezclas complejas de más de 100 componentes de variada naturaleza química
El grupo más representativo: TERPENOS Polímeros del isopreno (unidad estructural
básica):
CH2=C(CH3)—CH=CH2
Los terpenos son hidrocarburos. Cuando contienen grupos funcionales
oxigenados se denominan terpenoides.
Aceites Esenciales 5
Isopreno1 * 5C
Aceites Esenciales 6
Mezcla de varios componentes.◦ Terpenoides
◦ Monoterpenos/oides◦ Sesquiterpenos/oides◦ Diterpenos/oides Ej: limoneno, -pineno, mentol, cineol.
◦ No terpenoides◦ Compuestos alifáticos de bajo peso molecular (Ej: ácido
acético, acido fórmico).◦ Núcleos bencénicos (Ej: anetol, timol).◦ Sustancias azufradas y nitrogenadas (Ej: sulfuro de alilo,
mentofurano). Aroma: producto de un compuesto o resultante de
la mezcla de varios componentes.
Aceites Esenciales 7
La unión sucesiva de isoprenos da lugar a los distintos tipos de terpenos conocidos.
Se unen regularmente “cabeza-cola”. Grupo N Átomos C N Unidades Isopreno
Hemiterpenos 5 1
Monoterpenos 10 2
Sesquiterpenos 15 3
Diterpenos 20 4
Triterpenos 30 6
Identificados: Mas de 4.000 (unos 400 con valor comercial).
Aceites Esenciales 8
Monoterpenos 2 * 5C
Isopreno1 * 5C
Sesquiterpenos 3 * 5C
Diterpenos 4 * 5C Triterpenos
6 * 5C
Se subdividen en acíclicos, monocíclicos, bicíclicos, etc.
Aceites Esenciales 9
Acíclicos
mirceno
Monocíclicos
limoneno
3-careno -tuyeno -pineno canfeno
Biciclicos
linalol
OH
carvona
O
Aceites Esenciales 10
Líquidos a temperatura ambiente. (Excepción: Palo Santo)
Volátiles y arrastrables con vapor de agua (T.eb.=150-300 ºC)
Recién destilados son incoloros o ligeramente amarillos (claros) (Excepción: manzanilla, bergamota)
Densidad generalmente inferior a la del agua (excepciones: clavo).
P.esp.=0.84-1.06 Ígneo aromáticas
Aceites Esenciales 11
Poder rotatorio Índice de refracción elevado
(indicativos de la composición)
Se oxidan por exposición al aire
Liposolubles, insolubles en agua.
Solubles en solventes orgánicos (alcohol, acetona, cloroformo, benceno, éter).
Presentes en varias familias del Reino Vegetal◦ Labiadas: Menta, lavanda,
tomillo, romero, salvia.◦ Umbelíferas: Anís, hinojo.◦ Mirtáceas: Eucaliptus◦ Rosáceas: Rosa◦ Coníferas: Pino, abeto◦ Rutáceas: Citrus◦ Compuestas: Manzanilla
12Aceites Esenciales
En varios órganos de las plantas◦ Madera: Palo santo, sándalo◦ Corteza: Canela◦ Raíces: Valeriana, vetiver◦ Hojas: Eucaliptus, laurel◦ Flores: Rosa, jazmín, gardenia, lavanda◦ Frutos: Anís, hinojo, coco◦ Cascara de frutos: Cítricos◦ Semillas: Nuez moscada, comino.
Aceites Esenciales 13
La biosíntesis y acumulación de aceite esencial ocurre por norma general en células epidérmicas modificadas, aunque dependiendo de la familia o género también pueden acumularse en otras estructuras como tallos, raíces, flores y frutos.
Estructuras histológicas especializadas◦ Tricomas
Pelos secretores Glándulas secretoras Glándulas odoríferas
Aceites Esenciales 14
Aceites Esenciales 15
La resina de las pináceas está constituida mayoritariamente por una mezcla de aceites esenciales (monoterpenos) y ácidos resínicos (diterpenos).
Es aprovechable comercialmente.
Cuando se extrae del árbol, se denomina miera (estado bruto). Purificada recibe el nombre de oleorresina.
Puede ser destilada para separar la trementina o aguarrás (líquido volátil) de la colofonia (sólido friable).
COOH
Varias funciones en la planta:◦ Participan en la polinización◦ Repelentes de depredadores◦ Inhibidores de infecciones◦ Alelopatía◦ Componentes de enzimas y hormonas◦ Algunos poseen propiedades
antioxidantes◦ Algunos son metabolitos intermedios◦ Fuente de reserva energética◦ Contribuyen a la regulación de la
evapotranspiración y a mantener la temperatura de los órganos que los alojan.
Aceites Esenciales 16
Muy utilizados en varias industrias:◦ Cosméticos y perfumería
Aromatizantes de perfumes, jabones, lociones, cremas, maquillaje.
◦ Farmacia Cremas dentales, analgésicos, descongestivos inhalantes,
saborizante de medicamentos, productos odontológicos.◦ Alimentos
Saborizante y aromatizante (té, café, vinos, bebidas alcohólicas, gaseosas, condimentos). Conservante (congelados, enlatados, etc).
◦ Tabacaleras Cigarrillos y otros: mentolados
◦ Ind. Químicas Biocidas, insecticidas, desodorizantes de ambientes,
productos de limpieza, pinturas, etc.
Aceites Esenciales 17
Aceites Esenciales 18
Aceite Esencial Constituyente principal
Aplicación
Eucaliptus Cineol, piperitona Farmacia, golosinas
Menta Mentol, mentona Farmacia, alimentos, tabaco, aromatizante
Tomillo y Orégano Timol, Carvacrol Antiséptico, bactericida, conservante, alimentos
Limón Citral, Limoneno Farmacia, alimentos, limpieza, insecticida
Manzanilla Bisabolol, azuleno Antiséptico, antiinflamatorio
Pino y pineno, canfeno
Limpieza, pinturas, desodorizantes
Citronela Citronelal Perfumería, repelentes, desinfectantes
Lavanda Linalol, cineol, pineno, ocimeno,
limoneno
Aromatizante, antiséptico, cicatrizante.
Destilación por arrastre con vapor de agua◦ Agua◦ Agua y vapor◦ Vapor directo
Extracción con solventes Extracción con sustancias grasas
◦ “Enfleurage” ◦ Maceración
Expresión mecánica Fluidos supercríticos
Aceites Esenciales 19
◦ Método sencillo, seguro y antiguo.◦ No requiere equipos sofisticados.◦ Buen rendimiento, alta pureza, permite procesar gran
cantidad de material a la vez.◦ Vapor de agua mas económico que el costo de solventes
orgánicos.◦ Equipo: Alambique (50 l en laboratorio, 1000-6000 l gran
escala comercial). Material se coloca desmenuzado y el recipiente se cierra. La muestra se somete a una corriente de vapor sobrecalentado, donde la esencia es liberada.
◦ Principio: 2 líquidos inmiscibles, vaporización a tº menor a la de ebullición de cada componente volátil. Son arrastrados por el vapor de agua, condensados y separados por decantación.
◦ Esencias de lavanda, lemongrass, citronella, menta, eucalipto, etc.
Aceites Esenciales 20
Destilación con agua◦ Útil para zonas rurales que no cuentan con sistema de generación de
vapor.◦ El material vegetal se encuentra en contacto directo con el agua.◦ Necesita suficiente agua para evitar que el material se carbonice
generando olores desagradables.◦ Requiere agitación constante para evitar aglomeraciones o
sedimentación en el fondo del tanque.◦ El tiempo de destilación es largo, los costos y la calidad bajos.
Destilación con agua y vapor◦ El material se encuentra suspendido sobre un tramado que impide el
contacto del vegetal con el liquido en ebullición. ◦ El vapor atraviesa la muestra y arrastra la esencia.◦ Menor carga del alambique, pero mejor calidad de aceite.
Destilación con vapor directo◦ El vapor se inyecta desde una fuente externa y arrastra a la esencia.
Aceites Esenciales 21
Aceites Esenciales 22
Equipo Tradicional de Destilación Vapor-Agua (Bandoni)
Aceites Esenciales 23
Aceites Esenciales 24
Aceites Esenciales 25
Aceites Esenciales 26
Aceites Esenciales 27
Para materiales que no pueden procesarse con vapor de agua, o porque contienen escasa cantidad de aceites, o porque son susceptibles a altas temperaturas.
A la muestra seca y molida se le adiciona el solvente en un extractor especial, que solubiliza el aceite.
Pasa por ultracentrífuga, y se remueve el solvente por destilación fraccionada al vacío.
El producto final (“oleorresina”) contiene además de aceites esenciales, otras sustancias (grasas, ceras, pigmentos).
Oleorresinas son productos altamente viscosos. Solventes comunes: acetona, alcohol, éter, benceno. Método costoso, usado a escala de laboratorio. Para aceites de flores de jazmín, violeta, acacia.
Aceites Esenciales 28
En frío - “Enfleurage”◦ Sobre una capa de vidrio se coloca una fina película de
grasa y sobre ella los pétalos de flores frescas extendidas. Varias placas similares se apilan y se dejan estacionar. La grasa absorbe y solubiliza la esencia, hasta saturarse. La “pomada” se trata con alcohol a 70ºC, que extrae el aceite esencial. El alcohol se elimina por evaporación.
◦ Se emplea para flores con bajo contenido en esencias pero muy preciadas (azahar, rosa, violeta, jazmín).
◦ Bajo rendimiento, alto costo. En caliente (digestión o maceración)
◦ Los pétalos de flores se sumergen en grasa fundida. Varias cargas de flores por vez. Las esencias se separan de la grasa por filtración.
◦ Mejor rendimiento que el enfleurage.
Aceites Esenciales 29
Generalmente aplicados a los frutos de los cítricos extracción de esencias de sus cáscaras
Se basa en la ruptura mecánica de las glándulas secretoras de aceite
3 tipos principales:◦ Mediante esponja: Fruto cortado a la mitad, despulpado,
la cáscara se moja y se exprime sobre una esponja, que retiene pectinas. La esponja se prensa separando 2 fracciones, esencia y agua.
◦ A la escudilla: La corteza se frota y presiona contra las púas de un vaso chato. Las púas perforan las glándulas y la esencia escurre por un tubo central.
◦ Con prensas: máquinas centrífugas con dos discos concéntricos con paredes abrasivas. Al girar, dañan la corteza y se obtiene una mezcla de aceites, agua y raspaduras. Separación por centrifugación.
Aceites Esenciales 30
El solvente es un fluido en estado supercrítico Debe ser inerte, económico, no tóxico, no
inflamable y accesible en altos grados de pureza. Temperatura y presión criticas moderadas para
no alterar el material Normalmente se usa CO2 El material cortado o molido se empaca en una
cámara de acero inoxidable por la que circula el fluido.
Las esencias se solubilizan y son arrastradas por el fluido
El solvente se elimina por descompresión paulatina◦ Separa solvente y soluto. El solvente se recupera.
Equipamiento costoso No se utiliza comercialmente para esencias
Aceites Esenciales 31
Aceites Esenciales 32
Además de cuestiones relacionadas a la calidad de la materia prima, existen factores relacionados al proceso de extracción:◦ Granulometría y humedad del material vegetal◦ Homogeneidad en el calentamiento◦ Tiempo de humectación previo a la destilación◦ Presión y temperatura◦ Velocidad de agitación◦ Tiempo de destilación◦ Volumen de agua y capacidad del alambique◦ pH del agua◦ Materiales de almacenamiento (vidrio, metal,
otros)Aceites Esenciales 33
Razones por las cuales analizar una esencia:◦Identificar su composición general◦Detectar y valorar algún compuesto
especifico◦Detectar adulteraciones◦Verificar cumplimiento de normas de
calidad◦Evaluar diferencias de composición según
influencia de factores ambientales (clima, suelo, estacionalidad) y/o de desarrollo (edad, parte anatómica, etc).
Aceites Esenciales 34
Densidad◦ Picnómetro, 20 ºC, rango 0.84-1.06
Poder Rotatorio◦ Útil para detectar adulteraciones o falsificaciones
Índice de Refracción◦ Refractómetro, 20º C, rápido de medir.◦ Útil para detectar adulteraciones o envejecimientos
Miscibilidad en etanol◦ Indica contenido de monoterpenos (> solub, < cont terpenos, > comp
oxigenados)
Punto de Congelación◦ Indicativo de calidad
Punto de Inflamación◦ Importante para su transporte
Rango de Destilación◦ Indicativo de volatilidad de la esencia. (Tº mínima y Tº máxima
para destilar 100%.)Aceites Esenciales 35
Aceites Esenciales 36
Índice de Acidez: ◦ mg de KOH para neutralizar ácidos libres de 1 gr aceite.
Índice de Ester◦ mg de KOH para saponificar ésteres de 1 gr aceite
Índice de Saponificación◦ Índice de acidez + Índice de éster
Índice de Acetilo◦ Riqueza de hidroxilos alcohólicos
Índice de Aldehídos y Cetonas◦ Riqueza de grupos carbonilos
Índice de Fenoles◦ Riqueza de fenoles
Cromatografía: Técnica para separar los distintos componentes de una mezcla compleja, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes.◦ Alta resolución y sensibilidad◦ Relativamente rápida y sencilla
Aceites Esenciales 37
Para el estudio de aceites esenciales, la técnica más eficiente es la cromatografía en fase cromatografía en fase gaseosa, acoplada a gaseosa, acoplada a espectrometría de espectrometría de masasmasas.◦ Ideal para compuestos volátiles y de bajo peso molecular.
Aceites Esenciales 38
Aceites Esenciales 39
La producción nacional normalmente se destina a consumo interno.◦ Casos aislados: esencia de limón para exportación, venta
informal de lemongrass y citronella a Brasil a través de la frontera en Misiones.
Esencias más utilizadas y comercializadas:◦ Limón◦ Eucaliptus◦ Menta◦ Lavanda/ Orégano
Mercado muy fluctuante, de gran variación según coyuntura de los países productores (afecta importadores y exportadores).
Renacimiento del mercado de las esencias naturales (tendencia creciente versus sintéticas).
Aceites Esenciales 40
Imágenes de equipos de Alejandro Rossin - Capioví Los Recursos Aromáticos Vegetales en Latinoamérica. Su
aprovechamiento industrial para la producción de aromas y sabores. Arnaldo Bandoni, editor. CYTED. Editorial de la UNLP. La Plata, Argentina. 2000.
Aceites esenciales de especies vegetales diversas. J. A. Retamar. IPNAYS (CONICET-UNL-FIQ). 1982.
Flavours and fragances of plant origin. FAO: Non-Wood Forest Products I. 1995.
Non-Wood Forest Products from Conifers. FAO: Non-Wood Forest Products 12. Chapter 7: Essential Oils. 1995.
Uso Industrial de Plantas Aromáticas y Medicinales. Curso OPC: Universidad Politécnica de Madrid. Capitulo 7: Aceites Esenciales. 2009.
Debilidades y Desafios Tecnologicos del Sector Productivo. Esencias y Extractos Vegetales (Citronella y Stevia), Misiones. COFECYT, MINCYT, Argentina.
Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Dietrich Fengel, Gerd Wegener. New YorK: Walter de Gruyter, 1989.
Wood Chemistry. Fundamentals and Applications. 2nd Edition. Eero Sjostrom. New York: Academic Press. 1993.
Aceites Esenciales 41