Estimación de los coeficientes de transferencia de masa del proceso de extracción asistida por microondas de aceite esencial de cáscara de naranja
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.
Acerca del autor:
Nelly Ramírez Corona es profesora de tiempo completo del Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental de la Universidad de las Américas Puebla, desde 2007. Ha impartido los cursos en las áreas de Cinética y Catálisis, Reactores Químicos y Dinámica y Control de Procesos, tanto a nivel Licenciatura como Maestría. La Dra. Ramírez realizó estudios de Posgrado, Maestría (2002) y Doctorado (2006) en Ciencias en Ingeniería Química, en el Instituto Tecnológico de Celaya, Gto., México, y la Licenciatura en Ingeniería Química en la Universidad Autónoma de Tlaxcala (2000), Tlax., México. Dentro del desarrollo de sus proyectos de investigación ha dirigido tesis de Licenciatura y Maestría en Ingeniería Química, cuenta con publicaciones en revistas internacionales de estricto arbitraje y ha presentado su trabajo en foros de difusión científica nacionales e internacionales. Su línea de investigación está enfocada al área de Ingeniería, Simulación y Control de Procesos, Modelación de Procesos Biológicos y Enseñanza en Ingeniería.
Enrique Palou es Catedrático en el Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental y Director del Centro para la Educación de las Ciencias, Ingenierías y Tecnologías en la Universidad de las Américas Puebla. Ha impartido cursos y talleres en diversos países de Iberoamérica. El Dr. Palou es coautor del libro Nonthermal Preservation of Foods publicado por Marcel Dekker y traducido al Español por Acribia, editor de otros 2 libros, autor de 32 capítulos en libros y más de 190 publicaciones científicas en revistas arbitradas de prestigio internacional, es miembro del Consejo Editorial y Editor Asociado del Journal of Food Science Education. El Dr. Palou recibió el Doctorado en Ciencias de la Ingeniería en 1998 de la Universidad Estatal de Washington en Estados Unidos, el grado de Maestro en Ciencias en Ingeniería de Alimentos en 1992 de la Universidad de las Américas Puebla, y se recibió como Ingeniero Químico de la Universidad Iberoamericana en la Ciudad de México en 1989. Ha presentado más de 350 trabajos en conferencias internacionales. Pertenece desde 1998 al Sistema Nacional de Investigadores de México y actualmente es Investigador Nacional Nivel 3. Es miembro de la Academia de Ingeniería de México y de la Academia Mexicana de Ciencias; en 2016 fue nombrado Fellow del Institute of Food Technologists (IFT) y dentro de esta organización es Past-Chair de la Education Division al igual que de su Higher Education Review Board; de la American Society for Engineering Education (ASEE); así como de la Honor Society of Phi Kappa Phi y de la Honor Society of Phi Tau Sigma. Su biografía ha sido seleccionada para aparecer en 2000 Outstanding Intelectuals of the 21st Century. El Dr. Palou ha dirigido o codirigido más de 45 proyectos de investigación con financiamiento nacional e internacional por más de 75 millones de pesos y ha participado en diversos proyectos de consultoría industrial. Ha dirigido 17 tesis de doctorado, 20 de maestría y 31 de licenciatura; sus estudiantes ocupan puestos importantes de liderazgo tanto en el mundo académico como en la industria. Sus intereses de investigación incluyen las Tecnologías Emergentes para el Procesamiento de Alimentos, Frutas Mínimamente Procesadas, Microbiología Predictiva, Antimicrobianos Naturales, así como el Aprendizaje Activo y Cooperativo, Aprendizaje de las Ciencias y Matemáticas a través de la Indagación Dirigida, la Reestructuración Conceptual y el Diseño en Ingeniería además de la Creación de Ambientes Eficaces para el Aprendizaje de las Ciencias, Ingenierías y Tecnologías utilizando Tablet PCs.
Aurelio López-Malo es Profesor del Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental en la Universidad de las Américas, Puebla. Ha impartido cursos y talleres en diversos países de Iberoamérica. El Dr. López-Malo es coautor del libro Minimally Processed Fruits and Vegetables, editor de 2 libros, autor de más de 30 capítulos en libros y de más de 100 publicaciones científicas en revistas arbitradas de prestigio internacional, es miembro del Consejo Editorial del Journal of Food Protection. El Dr. López-Malo recibió el Doctorado en Ciencias Químicas especialidad Tecnología de Alimentos en 2000 de la Universidad de Buenos Aires en Argentina, el grado de Maestro en Ciencias en Ingeniería de Alimentos en 1995 de la Universidad de las Américas, Puebla, y se recibió como Ingeniero de Alimentos en la misma institución en 1983. Ha presentado más de 300 trabajos en conferencias internacionales. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores de México como Investigador Nacional Nivel III. Es miembro del Institute of Food Technologists (IFT) de la International Association for Food Protection (IAFP) de la American Society for Engineering Education (ASEE). El Dr. López-Malo ha dirigido o codirigido más de 35 proyectos de investigación con financiamiento nacional e internacional y ha participado en diversos proyectos de consultoría industrial. Sus intereses de investigación incluyen las Antimicrobianos Naturales, Microbiología Predictiva, Tecnologías Emergentes para el Procesamiento de Alimentos, Frutas Mínimamente Procesadas, así como la Creación de Experimentos para Facilitar el Aprendizaje de las Ciencias e Ingenierías.
Por: Avelina Franco-Vega, Dra. Nelly Ramírez-Corona, Dr. Enrique Palou García y Dr. Aurelio López-Malo Vigil
1 Estudiante del Doctorado en Ciencia de Alimentos
2 Profesora de tiempo completo de Ingeniería Química y Alimentos, UDLAP
3 Ex-Profesor de tiempo completo de Ingeniería Química y Alimentos, UDLAP
4 Profesor de tiempo completo de Ingeniería Química y Alimentos, UDLAP
