sin título de diapositiva · equpo de extracciÓn de laboratorio (uco) planta piloto (liec)...

Manzanares, 12 julio 2004

Aplicación de nuevas tecnologías para la valorización

de los residuos de la vitivinicultura


Datos del proyecto

JUSTIFICACIÓN

• Aprovechamiento incompleto del potencial de los residuos de la industria vitivinícola.• La posibilidad de usar una nueva técnica: la extraccióncon fluidos sobrecalentados.

OBJETIVO

Valorizar los residuos mediante la extracción de sustancias de interés en las industrias de farmacia, cosmética, nutrición, industria alimentaria y agricultura.

RECURSOS

Humanos y de dirección científica: LIEC y grupo investigación de la UCO.Económicos:• Propios de LIEC• Consejería de Industria. JCCM• LEADER Alto Guadiana-Mancha• Proyecto PETRI con UCO


Metodología

MATERIASPRIMAS

ESCALA LABORATORIO (UCO):• Definición condiciones experimentales• Caracterización físico-química extractos• Identificación posibles aplicaciones• Propuesta de parámetros control producción

PLANTA PILOTO (LIEC):• Aplicación condiciones extracción propuestas• Control producción• Dirección experimentos de uso extractos

VERIFICACIÓNCOMPOSICIÓNEXTRACTOS

PLANTA INDUSTRIAL


Equipamiento

EQUPO DE EXTRACCIÓN DE LABORATORIO (UCO)PLANTA PILOTO (LIEC)

Espectrofotometría UV-VISEspectrofotometría de Absorción AtómicaCromatografía de gases con detectores FID y EMCromatografía líquidos con detectores UV y EM


Residuos viña

HOJAS SENESCENTES

• Compuestos fenólicos: antocianos y flavanoles.

Industria farmacéutica, cosmética y de colorantes alimentarios

SARMIENTOS

• Celulosa y hemicelulosa

•Compuestos fenólicos: flavanoles monómeros, dímeros y oligómeros.

• Otros polifenoles: ligninas

• Biomasa• Fertilización: fuente m.o. con o sin compostaje previo.• Pasta de papel • Industria farmacéutica y cosmética


Residuos bodega (1)

ORUJOS: orujo fresco, fermentado y lavado

• Azúcar

• Alcohol

• Bitartrato potásico

• Compuestos fenólicos

• Fibra

• Compuestos nitrogenados

• Obtención alcohol• Fabricación ácido tartárico • Aceite • Biomasa• Fertilización: fuente m.o. con o sin compostaje previo.• Alimentación humana y animal (proteínas) • Sustrato para cultivo de hongos comestibles• Industria farmacéutica y cosmética• Industrias fabricación de colorantes alimentarios• Extracción de aromas


Residuos bodega (2)

LÍAS: desfangado mostos, lías de fermentación yconservación

• Azúcar/alcohol

• Bitartrato potásico y otras sales

• Levaduras muertas. Fuente de nutrientes

• Compuestos fenólicos precipitados y adsorbidos sobre las membranas de levaduras.

• Alcohol • Ácido tartárico• Fertilización: fuente m.o. con o sin compostaje previo.• Industria farmacéutica y cosmética• Biomasa• Alimentación


ORUJO. Extracción antocianos

SO2;Q

Lixiviación

ORUJOH2O;Q

Piqueta

THK; Alcohol DecantaciónFermentación

Lavado

Absorción (resinas)

Elución (etanol)

Concentración(vacío)AlcoholAlcohol

Colorantelíquido

Atomización

Coloranteen polvo


SEMILLAS. Extracción de aceite

SEMILLAS

Trituración

Extracción (hexano)

Destilación

TortaHexano

Refinado aceite virgen:Neutralización

Enfriamiento (5ºC)Calentamiento (12º)

CentrifugadoLavado

DecoloraciónDesodorización

ACEITE REFINADO


SEMILLAS. Extracción de compuestosfenólicos

SEMILLAS

H2O;Q

ClNa

Extracción

Precipitación

Extracción disol. orgánico

Fase sólida

Taninos

Fase acuosa: residuo

ConcentraciónDisolvente

Secado, liofilización


Diagrama de fases

P374ºC, 220 atm

Sólido Líquido

Gas

Punto Triple

Punto Crítico

1 atm

TTm (0ºC)

Tb (100ºC)


Extracción con fluidos sobrecalentados. Variables

Utilización de disolventes en condiciones de temperatura y presión sin sobrepasar el puntocrítico.

Físicas: temperatura, presión y tiempo

Temperatura: la extracción se incrementa linealmente salvo paraespecies termolábiles o degradación de sustratos.Presión: condiciona la efectividad de la extracción y garantiza el mantenimiento de la fase líquida de disolvente.

Químicas: naturaleza del disolvente (orgánicos, inorgánicos, polares y no polares) y sus posibles modificaciones (pH y % de mezclas).

De proceso: extracción estática, continua o estática/continua


Extractor laboratorio


Planta piloto


Extracción con fluidos sobrecalentados. Proceso

CARGA MUESTRA EN CÉLULA

LLENADO CON DISOLVENTE Y PRESURIZACIÓN

CALENTAMIENTO

EXTRACCIÓN ESTÁTICA

PURGA CÉLULA Y RECOGIDAEXTRACTO


Extracción con fluidos sobrecalentados. Aplicaciones

TÉCNICA SURGIDA EN 1994

VENTAJAS vs OTRAS TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO (Soxhlet):

1. Menor tiempo de tratamiento2. Menor consumo de reactivos3. Utilización de reactivos menos costosos4. Posibilidad de automatización

APLICACIONES:

1. Análisis ambiental de suelos y sedimentos: contaminantes orgánicos, fitosanitarios, herbicidas, metales pesados, compuestos organometálicos, etc.

2. Análisis biológico y farmacéutico: contaminantes y otros analitos en tejidos biológicos, alimentos; extracción de sustancias farmacológicamente activas; obtención de aceites esenciales, ...


Extracción con fluidos sobrecalentados. Resultados. Madera

J. González-Rodríguez ; P. Pérez-Juan: M.D. Luque de Castro. Chromatographia, 2003, 57:363-368. Etanol 60%; 200ºC; 40 atm; 60 min.

GC-FID chromatograms of the subcritical extract (S1) as compared with commercial extracts (C3,C4,C6).



J. González-Rodríguez ; P. Pérez-Juan: M.D. Luque de Castro. Chromatographia, 2003, 57:363-368. Etanol 60%; 200ºC; 40 atm; 60 min.

GC-MS chromatograms TIC mode of (a) a subcritical extract (b) a commercial extract (C3). 1=Furfural; 2=5-metil furfural; 8=Hydroxymethyl furfural; 10=p-vinyl guaiacol; 12=Eugenol;14=Vanillin; 18=Syringaldehyde; 21=Coniferaldehyde; 31=p-cumarine;



J. González-Rodríguez ; P. Pérez-Juan: M.D. Luque de Castro. J. Chromatogr (in press) Etanol 60%; 200ºC; 40 atm; 50 min.

HPLC chromatograms of: (a) and © commercial extracts, (b) subcriticalextract. (1) m-hydroxybenzoic acid, (2) gallic acid, (3) protocatechuic acid, (4) p-hydroxybenzoic acid, (5) vanillic acid, (6) caffeic acid, (7) vanillin, (8) syringic acid, (9) syringaldehyde, (10) p-coumaric acid, (11) ferulic acid, (12) coniferaldehyde, (13) sinapaldehyde, (14) alfa-hydrxycinnamic acid, (15) scopoletin.


Extracción con fluidos sobrecalentados. Resultados. Orujos

J. González-Rodríguez ; P. Pérez-Juan: M.D. Luque de Castro. Anal Bioanal chem (2003) 377: 1190-1195 Etanol 40%; 210ºC; 40 atm; 65 min.; pH=3.

Cromatograma GC-EM 1= 1-Hidroxi-2-propanona; 2= Ácido 2-hidroxi-2-metil-butanoico; 3= Ácido hidroxibenzoico; 4= Furanmetanol; 10= Ácido 3-furan-carboxilico; 14= 2-hidroximetilfurano; 17= 3,5 Dihidroxi-2,5-dihidro-piran-4-ona.; 20= Pirocatecol; 21= Homocatecol; 22= o-acetil-p-cresol; 24= Pirogalol; 25= Vainillina; 26= Ácido gálico; 27= p-tercutilcatecol; 28= Ácido vaníllico; 31= Ácido homovaníllico; 32= Homovanillato de metilo; 33= Coniferol; 34= Ácido resorcílico; 35= Ácido mirístico; 38= Vanillato de etilo; 39= Ácido palmítico; 40= Palmitato de etilo; 41= Ácido linoleico; 42= Ácido oleico; 43= Ácido esteárico; 44= Linoleato de etilo; 45= Oleato de etilo; 46= Estereato de etilo; 47= Ácido eicosanoico.


Extracción con fluidos sobrecalentados. Resultados. Sarmientos

Trabajo iniciado a finales 2003. Objetivo: buscar valorización de los residuos de la poda por su composición química

Metodología:1. 4 Disolventes: acetona, diclorometano, hexano

y etanol al 40% v/v2. 180ºC, 40 atm, 50 min3. Análisis por GC-EM

Las primeros resultados indican lo siguiente:1. Aparece una gran complejidad analítica. Se requerirá

importantes etapas de fraccionamiento.2. Hay grandes diferencias entre los extractos según la

naturaleza del disolvente. Sólo existe un compuesto común a todos ellos.

3. El mayor número de polifenoles volátiles se obtienen con la acetona, aparecen compuestos fenólicos (aldehidos y ácidos) derivados de la degradación de la lignina.

4. Se extraen potentes antioxidantes como el gamma-tocoferol y los fitoesteroles stigmaterol, y campesterol.

H2O, 120ºC, 40 atm, 15 min = IPT 225

Etanol 60% v/v, 120ºC, 40 atm, 15 min = IPT 652


Extracción con fluidos sobrecalentados. Resultados. Orujos

Trabajo iniciado en 2003. Objetivo: capacidad antioxidante de los extractos de pepitas y hollejos.

Metodología:1. Etanol al 40% v/v, 160ºC, 40 atm, 50 min, pH = 102. Ensayo de capacidad antioxidante

Los primeros resultados indican lo siguiente:1. La capacidad antioxidante del extracto de pepita es

superior al de los hollejos, y similar al estándar de la manzana Red Delicious.

2. En ambos extractos la secuencia de mayor a menor capacidad antioxidante es la siguiente: flavonoidesno tánicos, taninos condensados, fenoles simples y taninos hidrolizables. La primera fracción contiene casi el 75% de dicha actividad.


Extracción con fluidos sobrecalentados. Resultados. Aceite pepitas

Trabajo finalizado en abril 2004. Objetivo: aplicación de la extracción con fluidos sobrecalentados a la extracción de aceitede pepita.

Metodología:1. Contraste con sistema Soxhlet: hexano y 60 minutos2. Condiciones subcríticas: hexano; 80ºC; 40 atm; 10 minutos3. Análisis por CG

La conclusión del experimento es que la extracción subcrítica es más competitiva en tiempo y proporciona Una composición semejante del aceite: palmitato (7,3 –7,3%),Estearato (3,8 – 3,8 %), oleato (15,4 – 16%), linoleato (73,1 – 72,5 %) y linolenato (0,3 – 0,4 %).

sin título de diapositiva · equpo de extracciÓn de laboratorio (uco) planta piloto (liec)...

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