Estudio técnico-experimental y evaluación económica para la recuperación del aceite de semillas de achiote mediante tecnología supercrítica

Abstract

El aceite de achiote Bixa Orellana Linneo, posee tocoferoles y tocotrienoles (α-, β-, γ- y δ-) de estos últimos el δ-tocotrienol es conocido por ser un antioxidante poderoso. Este aceite puede ser empleado como fuente de vitamina E, el cual es un ingrediente en la industria farmacéutica y alimentaria, por su demanda a nivel mundial por ser de vital importancia en la salud. El δ-tocotrienol posee actividad anticáncer y retrasa los tumores mamarios (Pierpaoli et al.,2013; Albuquerque & Meireles, 2012). El objetivo de esta tesis es efectuar el estudio técnico-experimental y su evaluación económica para el proceso de extracción de aceite de las semillas de achiote mediante tecnología supercrítica, ya que actualmente las empresas productoras de colorante emplean las semillas, sin embargo, no aprovechan la capacidad de éstas para producir aceite que contienen vitamina E. Para este estudio semillas de achiote fueron seleccionadas y sometidas a 2 formas de extracción: el método convencional y extracción supercrítica. Por el método convencional se realizaron extracciones empleando dos tipos de solvente, una primera extracción soxhlet con hexano y otra con etanol. Mediante la tecnología supercrítica se utilizó CO2 como solvente a ciertas condiciones de presión (150 bar y 250 bar) y temperatura (40°C, 50°C y 60°C). Todos los experimentos fueron realizados en duplicado, se determinó los rendimientos de las extracciones y se analizó las propiedades físicas, contenido de bixina, contenido de tocotrienoles y poder antioxidante. Empleando tecnología supercrítica a 60°C y 250 bar se obtuvo las mejores condiciones de extracción y buena calidad de aceite. Debido a que se requiere realizar un pretratamiento a la materia prima para producir pigmento y de esa manera recuperar la parte oleosa que es el aceite. De acuerdo con el análisis del mercado se vio la tendencia de la demanda de vitamina E y los productos alternativos que intentan satisfacer la demanda; además se analizó la tendencia creciente de la exportación de pigmento de achiote lo cual está relacionado directamente al consumo de semillas comprobando que el proyecto es sostenible en el tiempo. Para determinar la capacidad de planta de extracción de aceite se calculó la cantidad de semillas a procesar previo a la elaboración de colorante de achiote empleando los datos históricos de exportación de colorante desde nuestro país y considerando un porcentaje del mercado. Se realizó el diseño preliminar de la planta de extracción supercrítica, donde se efectuó el escalamiento del extractor supercrítico industrial y se definió los equipos a emplear. Seguidamente, se determinaron los costos y los ingresos del proceso de extracción, así como la inversión de capital y se realizó la evaluación económica. El proyecto resultó técnica y económicamente viable, con un VAN de 6126.92 MUS$, una TIR de 53.97 % y con tiempo de 2.53 años para recuperar la inversión.

Bixa Orellana Linnaeus annatto oil has tocopherols and tocotrienols (α-, β-, γ- and δ-), of which δ-tocotrienol is known to be a powerful antioxidant. This oil can be used as a source of vitamin E, which is an ingredient in the pharmaceutical and food industries, due to its global demand for being of vital importance in health. δ-Tocotrienol has anticancer activity and delays breast tumors (Pierpaoli et al.,2013; Albuquerque & Meireles, 2012). The objective of this thesis is to carry out the technical-experimental study and its economic evaluation for the process of extracting oil from annatto seeds using supercritical technology, since currently the dye producing companies use the seeds, however, they do not take advantage of the their ability to produce oil containing vitamin E. For this study annatto seeds were selected and subjected to 2 forms of extraction: the conventional method and supercritical extraction. By the conventional method, extractions were carried out using two types of solvent, a first Soxhlet extraction with hexane and another with ethanol. Using supercritical technology, CO2 was used as a solvent at certain conditions of pressure (150 bar and 250 bar) and temperature (40°C, 50°C and 60°C). All experiments were carried out in duplicate, the yields of the extractions were determined and the physical properties, bixin content, tocotrienol content and antioxidant power were analyzed. Using supercritical technology at 60°C and 250 bar, the best extraction conditions and good oil quality were obtained. Because it is required to pre-treat the raw material to produce pigment and thus recover the oily part, which is the oil. According to the market analysis, the trend in demand for vitamin E and alternative products that try to satisfy the demand was seen; In addition, the growing trend in the export of annatto pigment was analyzed, which is directly related to the consumption of seeds, proving that the project is sustainable over time.