Ciencias de los materiales

PK – 47 – CM Destilación por arrastre de vapor para obtener aceite esencial de forma casera.

  • Categoría: Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)
  • Área de participación: Ciencias de los materiales
  • Asesor: Lorena Castillo Ruiz
  • Autor: Dasha Revueltas Gallegos ()

Resumen

Esta técnica se basa en la extracción de aceites esenciales, los cuales corresponden a mezclas de varias sustancias químicas biosintetizadas por las plantas y que se caracterizan por ser volátiles e intensamente aromáticos. Esta extracción de aceite se produce sometiendo la materia prima a una serie de procesos y/o técnicas, siendo la primera de ellas la destilación por arrastre de vapor, que consiste en separar sustancias insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otros productos no volátiles; de esta forma, compuestos orgánicos de alto punto de ebullición son destilados con cierta rapidez por debajo del punto de ebullición del agua, al lograr ser arrastrados por el vapor generado. La cantidad de aceite esencial extraída es muy poca, en relación a la materia prima procesada razón por la cual el extractor debe ser de dimensiones significativas. La extracción del aceite es rápida a partir del tiempo muerto hasta los 50 minutos donde se extrae alrededor del 89% del aceite, y en los 40 minutos restantes de la extracción se produce el 100% del aceite y “agua aromática” que tiene diferentes usos. El costo de inversión para el condensador es bajo por ello este proyecto sería una alternativa de trabajo, ya que es rentable.

Pregunta de Investigación

¿Qué es la destilación por arrastre de vapor? ¿Qué es un aceite esencial, y su importancia? ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de hacerlo de forma casera?

Planteamiento del Problema

En la búsqueda para solucionar los problemas de salud de la forma más natural posible, ha cobrado relevancia el uso de las plantas aromáticas y en especial de los aceites esenciales, los cuales adquieren hoy protagonismo entre las terapias destinadas al tratamiento o atenuación de enfermedades. Estas sustancias son conocidas principalmente porque poseen moléculas que penetran al organismo por el sentido del olfato, estimulando áreas del cerebro que podrían ayudar al bienestar físico y mental.

Los aceites esenciales han sido considerados desde varios milenios, por los terapeutas de todo el mundo, siendo utilizadas en un sinfín de aplicaciones, esto debido a la presencia en sus esencias de principios activos conocidos y con actividad terapéutica comprobada. La Destilación por arrastre con vapor de agua, es el proceso más común para extraer aceites esenciales. En esta técnica se aprovecha la propiedad que tienen las moléculas de agua en estado de vapor de asociarse con moléculas de aceite.

Antecedentes

El quimiotipo se trata de una forma de clasificación química, biológica y botánica que designa la molécula que tiene mayor presencia en un aceite esencial. Esta clasificación depende de factores vinculados directamente aceites esenciales, resinas, extractos y especias son conocidos y utilizados desde la antigüedad en muchas aplicaciones: perfumes, ambientadores, cosméticos, medicinas, etc. Manuscritos egipcios, chinos e incluso la Biblia hacen alusión a estos aceites.
El término “aceite esencial” se utilizó por primera vez en el siglo XVI por Paracelso (famosos médico y farmacéutico); quien los utilizó como medicamentos.
En la edad antigua la aromaterapia se desarrolla como una forma de eliminar virus y bacterias que provocaban enfermedades y al mismo tiempo para desinfectar las casas. Algunas culturas usaban sustancias aromáticas para venerar a sus dioses en las ceremonias religiosas donde utilizaban especialmente mirra e incienso. Los antiguos curanderos clasificaban los diferentes aromas según el origen del material como: semillas, flores, hojas, hierbas, raíces, cortezas o resinas.
Los egipcios utilizaban los aceites esenciales para su estética, salud y para la conservación de sus muertos, los sacerdotes preferían utilizar mirra como antiinflamatorio y para que el sentido del olfato se deleitara.
Los griegos también hicieron uso de sustancias aromáticas naturales, varios tratados fueron escritos para resaltar sus propiedades e indicar las mejores regiones de producción. Plinio, en el libro XIII de su Historia Natural, trata de los árboles y vegetales productores de esencias. Hipócrates, el “padre de la medicina”, indica en los aforismos que le son atribuidos, la utilidad de los baños aromáticos en el tratamiento de las enfermedades de la mujer. En Atenas, se luchó contra las epidemias y particularmente contra la gran peste que devastó la ciudad, haciendo quemar lavanda, romero, hisopo, ajedrea y seguramente otras muchas plantas aromáticas.
Los chinos desde el 2000 AC, utilizaban incienso en sus entierros y ceremonias religiosas, perfeccionaron el arte del incienso en forma de palo conocido como varillas, además consideraban que las fragancias podían tener un uso medicinal.
En el oriente los hindúes importaban resinas de Arabia para preparar ofrendas a sus dioses. En el agua que utilizaban para el baño también incorporaban perfumes y se untaban el cuerpo de polvos y masas que les provocaban placeres sensuales.
Los árabes avanzaron en los procesos de destilación, crearon numerosos perfumes, especialmente en Damasco. La importante utilización de especies y extractos aromáticos que hizo el Occidente a partir de la Edad Media, fue en gran medida por el conocimiento adquirido en la época de las cruzadas. La tradición alquímica integrando la destilación estaba muy enraizada en el país musulmán.
Al final del siglo XVI más de 100 aceites esenciales eran utilizados sobre la base de conocimientos encontrados en la herencia de los ancianos, enriquecidos por los descubrimientos de los médicos de la época.
Finalmente la llegada de civilización industrial con todos sus medicamentos de síntesis, provocó el olvido del uso terapéutico de los aceites esenciales.
Entre los siglos XVI y XVII, se prepararon por primera vez en las farmacias de todo el mundo la mayor parte de los aceites esenciales de los que se dispone actualmente.
La historia de la aromaterapia se puede resumir en cuatro grandes épocas: en la primera, las plantas aromáticas se usaban tal cual o bajo forma de infusiones o decocciones. Durante la segunda, las plantas aromáticas eran quemadas o puestas en infusión o maceración en un aceite vegetal. A lo largo de la tercera época, se manifiesta la búsqueda de la extracción de la sustancia aromática. Es el nacimiento del concepto de aceite esencial que llega a la creación y el desarrollo del proceso de destilación. Ya en el periodo moderno, el conocimiento de los componentes de los aceites esenciales interviene y explica las actividades físicas, químicas, bioquímicas, terapéuticas de los aromas vegetales.
Con la medicina moderna, se sustituyeron los remedios basados en aceites esenciales y en el siglo XIX, la demanda de estos aceites creció debido a su utilización en perfumes y sabores para la alimentación, por lo que fue necesaria su industrialización.
Aproximadamente en 1850, gracias al impulso de la química orgánica sintética y el análisis de los componentes de algunos aceites, se comenzaron a producir aceites aromáticos sintéticos.
Actualmente, estos aceites tienen un gran impulso como sustancias medicinales en los países más desarrollados y hay métodos muy modernos para identificar sus componentes, lo que podría ayudar a la obtención de nuevos productos.

¿Qué es la destilación por arrastre de vapor?

La destilación por arrastre de vapor es una técnica usada para separar sustancias orgánicas insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otras no volátiles que se encuentra en la mezcla, como resinas o sales inorgánicas, u otros, compuestos orgánicos no arrastrarles.
Ley de Dalton
“Cuando dos o más gases o vapores, que no reaccionan entre sí, se mezclan a temperatura constante, cada gas ejerce la misma presión que si estuviera solo y la suma de las presiones de cada uno, es igual a la presión total del sistema”.
Al destilar una mezcla de dos líquidos inmiscibles, su punto de ebullición será la temperatura a la cual la suma de las presiones de vapor es igual a la atmosférica. Esta temperatura será inferior al punto de ebullición del componente más volátil.
Si uno de los líquidos es agua (destilación por arrastre de vapor de agua) y si se trabaja a la presión atmosférica, se podrá separar un componente de mayor punto de ebullición que el agua a una temperatura inferior a 100oC. Esto es muy importante cuando el compuesto se descompone a su temperatura de ebullición o cerca de ella.

En general esta técnica se utiliza cuando los compuestos cumplen con las condiciones de ser volátiles, inmiscibles en agua, tener presión de vapor baja y punto de ebullición alto.
La extracción se efectúa cuando el vapor de agua entra en contacto con el material vegetal y libera la esencia, para luego ser condensada. Con el fin de asegurar una mayor superficie de contacto y exposición de las glándulas, conductos, sacos o reservorios de aceite dentro dentro del vegetal, se requiere picar el material según su consistencia.
Descripción del proceso: El vapor de agua se inyecta desde una caldera externa por medio de tubos difusores, ubicados en la parte inferior de la masa vegetal que se coloca sobre una parrilla interior de un tanque extractor.
El vapor de agua provoca que los aceites esenciales se difundan desde las membranas de la célula hacia fuera. Los vapores de agua y aceite esencial que salen, se enfrían hasta regresar a la fase líquida, y se separan en un decantador.

¿Qué es un aceite esencial, y su importancia?

Aceite esencial: Producto obtenido de la planta tras un tratamiento fisicoquímico.
Los aceites esenciales están presentes en cosméticos, jabones, shampoos, lociones, perfumes, colonias, ambientadores, refrescos, licores, dulces, condimentos, etc. Estos aceites se obtienen de plantas con una compleja composición química y un aroma fuerte. Se conocen alrededor de 4000 aceites esenciales distintos.
Para obtener los aceites se puede emplear toda la planta o bien una parte específica de ella dependiendo de cuál se trate.
Componentes de los aceites:
Los terpenos (familia de hidrocarburos) son los componentes mayoritarios de estos aceites. Llegan a ser del 70% al 90% del peso total del aceite en los cítricos. Paradójicamente, los terpenos muchas veces son inodoros o no contribuyen mucho al aroma global; simplemente constituyen la base diluyente del aceite esencial, lo que le proporciona su carácter volátil, inflamabilidad y propiedades físicas como la densidad y la viscosidad.
Los responsables del aroma de los aceites son normalmente compuestos orgánicos con grupos funcionales del tipo cetona, éster, alcohol, aldehído, éter, etc. Estos compuestos se encuentran en pequeñas proporciones, pero aportan la característica principal de los aceites y, combinados en correcta proporción determinan la huella aromática de cada aceite.
Lo que hace que el precio de los aceites sea elevado, es su compleja composición, pues hace difícil su fabricación artificial.

Importancia de los aceites esenciales
Los aceites esenciales son productos naturales aplicados en diferentes industrias como son la farmacéutica, alimenticia, perfumería entre otros usos. Actualmente se constituyen en productos alternativos para la elaboración de biopesticidas o bioherbicidas.
La obtención de los aceites esenciales se realiza comúnmente por la tecnología llamada destilación por arrastre de vapor, en sus diferentes modalidades. La pureza y el rendimiento del aceite esencial dependerán de la técnica que se utilice para el aislamiento.
Un perfume se compone de un diluyente, sustancias aromáticas (aceites esenciales), fijador, colorante, conservante y un antioxidante.
Los aceites esenciales son volátiles, odoríferos y de origen vegetal, y son en su mayor parte insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos; aunque una buena parte del aceite se alcanza a disolver en agua para proporcionar un intenso olor a la solución, como en el caso del agua de rosas y el agua de azahar.
Estos aceites tienen la suficiente volatilidad para destilarse intactos en la mayor parte de los casos y también son volátiles con vapor. Varían desde color amarillo o café hasta incoloros.
Cada aceite esencial presenta una determinada temperatura de ebullición, así determinados componentes son más volátiles. Si se utilizan aceites esenciales muy volátiles, el olor será intenso pero durará muy poco tiempo.
Por este motivo los perfumes se realizan combinando aceites esenciales muy volátiles con otros menos volátiles.
Francia ocupa el primer lugar en la historia moderna de la aromaterapia. El término de aromaterapia como tal fue forjado en 1928 por R.M. Gattefossé, considerado el padre de la aromaterapia, este químico francés experimentó con diversas especies vegetales, descubriendo las propiedades y acciones terapéuticas que éstas podían tener sobre las enfermedades, como producto de un hecho cotidiano, Gattefossé trabajando en su laboratorio se quemó la mano y comprobó que la lavanda pura aplicada sobre la quemadura ayudó a que la herida cicatrizara rápidamente.
La denominada aromaterapia científica y la medicina aromática, surge aproximadamente hace 15 años, con las investigaciones de un grupo de farmacéuticos y biólogos, quienes llegan a la conclusión que “los aceites esenciales no son productos sencillos, sino más bien combinaciones de moléculas variadas cada una con propiedades particulares”.
El mayor aporte de la aromaterapia científica es la aplicación práctica de la noción de “quimiotipo” o raza química, esto es aceites esenciales de composición química conocida, tenía condiciones de vida específicas de la planta, es decir, el país, el clima, el sol, la exposición de los vegetales y el periodo de recolección, que pueden influir en la composición del aceite esencial.

Objetivo

Realizar un destilador casero para la obtención de aceite esencial de calidad, para producir productos herbolarios.

 

Justificación

El presente trabajo me interesó porque siempre me han gustado la herbolaria, todos mis trabajos se ha tratado de ello, esta vez quiero experimentar, si puedo obtener aceite esencial de las plantas en mi casa, ya que estos productos son muy caros en el mercado y podemos llegar a dudar de su calidad. En casa puedo cuidar las medidas de higiene y puedo producir la cantidad de aceite que requiero.

Hipótesis

Si puedo realizar un destilador casero para obtener aceites esenciales de las plantas de calidad, entonces podré realizar productos herbolarios.

Método (materiales y procedimiento)

Para mi investigación realicé:
1.- Entrevista al Dr. Guillermo Mendoza Castelán, Coordinador del Programa de Medicina Tradicional y Terapia Naturista. Director de Instituto Tzapin de Medicina Complementaria.
Donde recopilé mi información bibliográfica (Fotos 1,2 y 3)

Foto 1

Foto 2

Foto 3
2.- Entrevista al Ing. Gabriel Gallegos Toledo, Adscrito al departamento de Ingeniería Biomédica del Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez.
Quien me ayudó y sugirió el prototipo de nuestro destilador, que cumpliera con las normas y medidas que nuestro proyecto requiere. (Foto 4)

Galería Método

Resultados

De las plantas y cascaras de frutas utilizadas, la que mayor cantidad de aceite esencial contiene es la mandarina. Y obtuvimos una gran cantidad de destilado de todas las plantas y cascaras un 60% de recuperación del agua destilada utilizada al inicio del proceso. El aroma y color de los aceites y destilado es muy agradable; el tiempo invertido en todo el proceso es poco 20 min aproximadamente.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Puedo concluir que es un método sencillo y económico, que podemos manejar en casa sin ninguna instalación extra. La cantidad de aceite esencial obtenida es poca por la cantidad de planta que manejamos, para obtener 5ml, tendríamos que repetir el proceso varias veces según sea la planta, algunas contienen más aceite que otras. Este aceite lo podemos utilizar para la elaboración de productos herbolarios sin problema, contienen buen aroma, no así nos reservamos la recomendación de ingerir, ese es otro proceso, en el cual se verifican los parámetros de grado alimenticio.

Bibliografía

[3] SHIGLEY, J. Diseño en Ingeniería Mecánica, 5ta. ed. México: Ofgloma. 2001. pp. 67, 68.
TESIS ESPOCH. Reconstrucción y Rediseño de un equipo para extracción de esencias aromáticas vegetales. Ecuador: Riobamba. 1998. pp. 76,77.
Tesis Doctoral Hidrodestilación de Aceites Esenciales



PK – 47 – CM Destilación por arrastre de vapor para obtener aceite esencial de forma casera.

Summary

Research Question

What is steam distillation? What is an essential oil, and its importance? What are the advantages and disadvantages of doing it in a homemade way?

Problem approach

In the search to solve the health problems in the most possible natural way , it has gained relevance the use of aromatic plants and especially essential oils, which now acquire protagonism among the therapies destined to the treatment or Disease mitigation. These substances are known primarily because they have molecules that penetrate the organism by the sense of smell, stimulating areas of the brain that could help physical and mental well-being.
Essential oils have been considered since several millennia, by therapists around the world, being used in a endless amount of applications, this due to the presence in their essences of known active principles and therapeutic activity proven. Distillation by trawling with water vapor is the most common process for extracting essential oils. In this technique takes advantage of the property that have the water molecules in the state of steam to associate with molecules of oil.

Background

Objective

To make a homemade distiller to obtain quality essential oil to produce herbal products.

Justification

The present work interested me because I have always liked the herbal, all my work has been tried, this time I want to experience, if I get essential oil from the plants in my house, as these products are very expensive in the market and we can reach doubt their quality. At home I can take care of the hygiene measures and I can produce the amount of oil that I need.

Hypothesis

If I can make a homemade distiller to obtain essential oils from quality plants, then I will be able to make herbal products.

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography