Estimación de los coeficientes de transferencia de masa del proceso de extracción asistida por microondas de aceite esencial de cáscara de naranja

Avelina Franco-Vega¹, Nelly Ramírez-Corona², Enrique Palou² y Aurelio López-Malo²

¹ Estudiante del Doctorado en Ciencia de Alimentos, ² Profesores-Investigadores.

Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental

Los aceites esenciales (AE) de una gran variedad de plantas son hoy en día un subproducto de gran interés para la industria alimentaria. Estos compuestos además de tener la capacidad de fungir como aditivos en aspectos sensoriales de los alimentos, aportando sabor y aroma, son capaces de actuar como antimicrobianos y antioxidantes naturales. Debido a esto, el interés en el estudio de los aceites esenciales se ha incrementado en los últimos años, existiendo información acerca de sus fuentes de obtención, estabilidad, propiedades físicas y químicas, etc. Sin embargo, uno de los grandes inconvenientes son los bajos rendimientos de extracción de AE por medio de los métodos tradicionales, los cuales resultan ser ineficientes e inconvenientes ya que además de involucrar grandes gastos de tiempo y energía, en algunos casos también comprometen la calidad de los aceites obtenidos.

Dado que el método de extracción determina en gran medida la calidad de los AE, hoy en día existen tecnologías emergentes de extracción que buscan mejorar el proceso, dentro de éstas, la extracción asistida por microondas (EAM) ha sobresalido debido a que es capaz de mejorar rendimientos de extracción reduciendo el tiempo y la energía requerida durante el proceso. Si bien la eficacia de la EAM ha sido comprobada a nivel laboratorio, aún es necesario un estudio más amplio de los parámetros involucrados en este proceso con el fin de extrapolarlo a escala industrial. Con este fin, la modelación matemática representa una herramienta de gran utilidad, ya que nos permite identificar condiciones óptimas de proceso sin la necesidad de gran gasto en materia prima y tiempos de prueba.

Dentro de la bibliografía existen diferentes enfoques matemáticos que buscan explicar el mecanismo físico involucrado en los procesos de extracción tradicional de AE basados en los fundamentos de transferencia de masa con el fin de determinar parámetros físicos que hagan posible la extrapolación del proceso. Sin embargo, este tipo de estudios para la EAM de AE es limitado, razón por la cual en los laboratorios de Ingeniería de Alimentos de la UDLAP recientemente se ha realizado una investigación con el fin modelar la extracción asistida por microondas del aceite esencial de cáscara de naranja por medio del uso de modelos basados en transferencia de masa que tomen en cuenta las propiedades físicas de la muestra.

En este estudio titulado “Estimation of mass transfer coefficients of the extraction process of essential oil from orange peel using microwave assisted extraction”, se reporta el efecto de las propiedades físicas de la muestra (humedad inicial y tamaño de partícula) y de parámetros del proceso (potencia) sobre los rendimientos de extracción y los coeficientes de transferencia de masa de la EAM para el AE de cáscara de naranja. Se observó que las propiedades físicas de la muestra afectan de manera importante al proceso de extracción, viéndose favorecido por el uso de muestra con concentraciones bajas de humedad y un pequeño tamaño de partícula. De igual manera, debido al mecanismo de extracción observado se puede decir que, de los dos fenómenos de transferencia de masa involucrados durante el proceso, la difusión del AE desde la parte interna de la célula al medio de extracción es el mecanismo que determina la velocidad del proceso.

Finalmente, gracias a los resultados obtenidos, se confirma que la EAM es una técnica prometedora para ser usada para la extracción de AE de gran calidad con fines industriales; sin embargo, aún es necesario realizar estudios más detallados acerca de la transferencia de calor y energía que se presentan durante el proceso. Este trabajo se encuentra publicado en su versión completa en una de las revistas internacionales con mayor impacto en el área, el Journal of Food Engineering.

Franco-Vega, A., Ramírez-Corona, N., Palou, E., & López-Malo, A. (2016). Estimation of mass transfer coefficients of the extraction process of essential oil from orange peel using microwave assisted extraction. Journal of Food Engineering, 170, 136-143.