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ANALESde la Universidad Metropolitana

Evaluacin comparativa de los rendimientos obtenidos...

Cathy Prez A., Luis Gonzlez V., Alejandro Coln,

Carina Morello P., Viky Mujica y Alberto Martnez

Evaluacin comparativa de los rendimientosobtenidos mediante el proceso de extraccin

en aceites vegetales a partirde semillas oleaginosas

Benchmarking of the process of vegetal oil

extraction from oily seeds

CATHY PREZ A.1Universidad de Carabobo.

cathy@cathyperez

LUIS GONZLEZ V.2Refinera El Palito

[email protected]

ALEJANDRO COLN3Alimentos Heinz

[email protected]

CARINA MORELLO P.4Universidad de Carabobo.

[email protected]

VIKY MUJICA5Universidad de Carabobo.

[email protected]

ALBERTO MARTNEZ6

Universidad de [email protected]

Recibido: 06/07/2006Aceptado: 05/03/2008

1 Ingeniero Qumico. Magster en Administracin de Empresas. Mencin: Gerencia. Universidadde Carabobo y MSc Engineering Management. Major Process and Environmental. Florida.USA. Profesor Titular Jubilado. Dedicacin Exclusiva. Escuela de Ingeniera Qumica. Facultadde Ingeniera. Universidad de Carabobo.

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Resumen

En la actualidad, los procesos de extraccin de productos naturales hanadquirido gran importancia, especialmente en la industria alimenticia. Lainvestigacin pretende evaluar el comportamiento del porcentaje de rendi-miento en el proceso de extraccin de aceite a partir de semillas oleaginosas.Para el desarrollo de la investigacin se identifican todos los aspectos relacio-nados con la extraccin de aceites vegetales, as como los factores que afectanel rendimiento del proceso. Se estudian las variedades de semillas de ajonjol,man y mostaza. Luego, mediante un anlisis causa-efecto se identifican lasvariables influyentes en el proceso, tales como: tamao de partcula, cantidadde semilla alimentada y volumen de solvente, establecindose los niveles delos factores que sern considerados en la investigacin. El estudio experi-mental se realiza en el equipo de extraccin slido-lquido Soxhlet del Labo-ratorio de Ingeniera Qumica: se selecciona un diseo experimental factorialcruzado de efectos fijos, para observar las interacciones existentes entre losfactores previamente seleccionados y analizar la incidencia en el proceso deextraccin. El mayor rendimiento se obtuvo para 8.000 mL de solvente, 1.500g de semilla con tamao de partcula de 50 mesh, para las tres variedades desemillas estudiadas. El mejor rendimiento obtenido para las semillas de ajonjol,man y mostaza es de 48,15%, 38,73% y 32,38% respectivamente.

Palabras clave: Extraccin, Soxhlet, semillas oleaginosas, diseo factorial,rendimiento.

2 Ingeniero Qumico. Universidad de Carabobo. Ingeniero de Procesos en el rea de ServiciosIndustriales de la Refinera al Palito, PDVSA. Profesor contratado en el rea de Termodinmicadel Departamento de Ingeniera Qumica de la Facultad de Ingeniera, Universidad deCarabobo.

3 Ingeniero Qumico. Universidad de Carabobo. Investigador Senior de Investigacion y Desarrollode Alimentos Heinz.

4 Mdico Cirujano. Universidad de Carabobo.5 MSc. en Ingeniera Ambiental. Mencin: Tratamiento de Aguas. Universidad de Carabobo.

Profesor Agregado. Dedicacin exclusiva en el rea de Termodinmica. Departamento deIngeniera Qumica. Facultad de Ingeniera. Universidad de Carabobo.

6 Ingeniero Qumico. Universidad de Carabobo. Profesor Instructor. Tiempo Convencional en elrea de Termodinmica. Departamento de Fsica. Facultad de Ingeniera. Universidad deCarabobo.

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Abstract

At the present time the extraction of natural products has great relevance inthe nutritional industry. Due to this necessity the present has as primary targetcomparatively evaluate the process of oil extraction from oily seeds. For thedevelopment of the investigation, it takes account the related aspects in thevegetal oil obtaining, as well as of the factors that affect the yield in the oilextraction. One settles down the varieties of seeds to use in the investigation,and by means of an analysis it causes-effect the influential variables in theextraction process are selected, as they are its variety, size and amount ofseed and volume of reliable, everything to establish the factors with theirrespective levels to be treated experimentally. The experimental study is madein the solid equipment of extraction-liquid Soxhlet of the Laboratory of ChemicalEngineering, and once established the levels of the experiments and thevarieties of seeds to use, it selects seeds of a crossed factorial experimentaldesign of fixed effects, to observe the existing interactions between the factorspreviously selected and thus to analyze if they have incidence or not in theextraction process. Once obtaining all the interactions between the studiedfactors, the important conclusions that they are derived from the same oneare: for the variety of seed sesame the best obtained yield was of 48,15% and49,23%; for the seed peanut the best yield was of 38,73 % and 36,15% andfor the seed mustard the best yield were of 32,38% and 32,12%, all the seedswith conditions of 1500g of seed, a 8000 ml volume ml and 50 size of mesh.

Key words: Extraction, Soxhlet, oil seeds, factorial design, yield

1. Introduccin

La investigacin tiene como finalidad evaluar comparativamente elporcentaje de rendimiento en un proceso de extraccin de aceites a partirde semillas oleaginosas, a fin de disponer de las mejores condiciones deoperacin. Antes de llevar a cabo el trabajo experimental se analiza cualita-tivamente, mediante el diagrama de Ishikawa, las variables que inciden enel proceso de extraccin. Asimismo se seleccionan las semillas a utilizardurante la investigacin. El trabajo experimental consiste en llevar a cabola extraccin de los aceites a partir de las diferentes semillas seleccionadas

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en el equipo SOXHLET, obtenindose una mezcla de hexano-aceite. Luegodicha mezcla se somete a un proceso de rectificacin para recuperar elsolvente y obtener un aceite ms limpio.

2. Metodologa

2.1. Procedimiento experimental

2.1.1. Identificacin y seleccin de las variables que inciden en el

proceso de extraccin

Para la identificacin de las variables que pueden incidir en el procesode extraccin se desarrolla el diagrama Ishikawa (Kolarik, 1996), enfocn-dose en los siguientes aspectos: equipos, calidad de la mano de obra,calidad de la medicin, materia prima, mtodo operacional y condicionesambientales (ver Figura N 1).

Sobre este conjunto de aspectos se realiza un anlisis de las diferentesvariables relacionadas con cada una de ellos, analizando las limitaciones,capacidad de control y aporte de informacin relevante que implica cadavariable, para seleccionar las ms importantes a incluir en el diseo deexperimento.

En relacin a los equipos, el SOXHLET consta bsicamente de cuatropartes fundamentales, las cuales son: vaso extractor, caldern, torre derelleno y restatos. Adicionalmente, se tiene un distribuidor de flujo a laentrada del vaso extractor para lograr un mejor esparcimiento del hexanosobre la torta de extraccin. En las condiciones ambientales se observanlos factores ambientales que ejercen influencia en el proceso a estudiar.Las condiciones ambientales del equipo estn controladas por la presin yla temperatura ambientes, que determinan los valores de las propiedadesfisicoqumicas reportadas en la literatura de los compuestos involucrados.

Entre las distintas mediciones llevadas a cabo para la extraccin delos diferentes aceites estn: ndice de refraccin de la mezcla aceite-hexanoa la salida del vaso extractor, temperatura en el caldern y en el tope de la

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columna, masa de aceite extrado, volumen de hexano alimentado alcaldern y masa de semilla alimentada al proceso.

La muestra para medir el ndice de refraccin se toma a la salida delvaso extractor (ste valor permite determinar si la extraccin se est reali-zando efectivamente), las temperaturas se miden con termmetros depozo profundo; la masa de semilla es cuantificada con una balanza digitaly el volumen de hexano con un cilindro graduado. El solvente debe poseercaractersticas particulares, tanto fisicoqumicas como toxicolgicas,emplendose para la investigacin el hexano por sus propiedades. Lassemillas a emplear deben ser oleaginosas, es decir, que posean aceitedentro de su estructura qumica para llevar a cabo la extraccin de undeterminado aceite.

FIGURA N 1

DIAGRAMA DE ISHIKAWA DEL PROCESO DE EXTRACCIN SLIDO-LQUIDO

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La calificacin de la mano de obra en las distintas facetas de la inves-tigacin es indispensable, y por ende, existe la necesidad de que los indi-viduos involucrados posean ciertas habilidades y destrezas en la labor adesempear, para minimizar el tiempo de trabajo y garantizar eficiencia enlos resultados a obtener.

El mtodo operacional se refiere a los mecanismos involucrados en elproceso en s. El protocolo empleado para lograr la obtencin de aceiteses a travs de un proceso por carga, donde estn continuamente en con-tacto un solvente y las semillas, siendo el solvente constantementerecirculado.

2.1.2. Extraccin del aceite de las distintas semillas seleccionadas

Para la seleccin de las semillas a utilizar durante la investigacin, esnecesario conocer los distintos tipos de semillas oleaginosas que existenen el pas que poseen un alto contenido de aceite, as como su disponibilidaden el mercado. Entre stas se tienen las siguientes: man, neem, mostaza,coroso, linaza, ajonjol, sorgo y millo; de ellas se seleccionan tres de interspara llevar a cabo la investigacin.

2.2. Diseo experimental

2.2.1. Determinacin de la interaccin de las variables que ms

afectan el proceso de extraccin

La metodologa para realizar un diseo del experimento se basa en laaplicacin de cuatro pasos bsicos (Taguchi, 1990): planificacin, diseode experimento, conduccin y anlisis de resultados.

En la planificacin es necesario establecer el grupo para llevar a cabola experimentacin, conformado por los investigadores, dos (2) tcnicosdel Laboratorio de Ingeniera Qumica y uno del Laboratorio de Alimentos.Asimismo se establece el objetivo del experimento, que consiste en iden-tificar y calificar la influencia de las variables que afectan el proceso deextraccin y la interaccin entre ellas. Tambin es necesario definir la funcin

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(o variable dependiente) respuesta, que en este caso resulta ser la masade aceite extrada en el proceso por unidad de masa de semilla cargada almismo (rendimiento).

Finalmente, para la planificacin del experimento, se definen lasvariables independientes o factores que afectan la cantidad de semillaextrada, identificadas a travs de la aplicacin del diagrama de Ishikawa.Entre los factores identificados estn la variedad de semilla, tamao departcula de semilla, masa de la semilla y volumen de solvente alimentadoal caldern. En el diseo del experimento se selecciona y asigna el arregloa emplear. Por tanto, para examinar el comportamiento de la funcinrespuesta es necesario estudiar el efecto que sobre ella tiene cada variableen forma independiente, y el efecto de las interacciones entre ellas.

En funcin de las variables seleccionadas, se realiza un conjunto deexperimentos gobernados por un diseo multifactorial 2k de efectoscruzados, donde k representa el nmero de factores seleccionados para eldiseo experimental y el 2 indica el nmero de niveles que toman dichosfactores (Montgomery, 1991). En la tabla N 1 se visualizan los niveles delos factores experimentales a considerar. Para cada variedad de semillaen estudio se realizan ocho (8) corridas, resultado de la combinacin delas variables. Se realiza una rplica del experimento para cada tratamiento,resultando 16 corridas para cada variedad de semilla. Finalmente, se tieneun total de 48 corridas para determinar la influencia de cada uno de losfactores en el porcentaje de rendimiento del proceso de extraccin.

En la conduccin del experimento se definen los equipos a utilizar: elequipo de extraccin Soxhlet a escala piloto, con una capacidad de 18L desolvente en el caldern y 4L en el vaso extractor, un refractmetro tipoAbbe modelo 320 para la medicin del ndice de refraccin, un molinoelctrico para la molienda de las semillas. Asimismo, se disean losinstrumentos para la recoleccin de datos que permiten realizar el estudiodel proceso de extraccin de los diferentes aceites vegetales.

Para la extraccin del aceite se utiliza como disolvente el n-hexanogrado tcnico por poseer un bajo costo, toxicidad moderada y de fcildisponibilidad. En la tabla N 2 se muestran sus principales propiedades:

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TABLA N 1

FACTORES EXPERIMENTALES SELECCIONADOS CON SUS RESPECTIVOS NIVELES

FACTOR SMBOLO NIVELES

2000 gMasa de semilla M

1500 g

8000 mLVolumen de solvente V

6000 mL

50meshTamao de partcula de semilla Tp

Entero

Ajonjol

Variedad de semilla S Man

Mostaza

TABLA N 2

PROPIEDADES FISICOQUMICAS DEL HEXANO

PROPIEDAD VALOR

Frmula C6H14

Peso molecular, g/gmol 86,18

Punto de ebullicin, C 69

Punto de fusin, C -95

*Densidad, g/mL 0,659

*Presin de vapor, kPa 16

*ndice de refraccin, adim 1,3750

Punto de inflamacin, C -22

Temperatura de autoignicin, C 240

*Propiedades a 20 C

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Es una sustancia qumica manufacturada del petrleo, compuesta esen-cialmente de hidrocarburos acclicos saturados que contienen seis tomosde carbono. Es un lquido incoloro de olor levemente desagradable, suma-mente inflamable y cuyos vapores pueden causar explosin (Mehlenbacher,1977). El n-hexano posee propiedades fisicoqumicas apropiadas para laextraccin de grasas y aceites; ya que posee un punto de ebullicin relati-vamente bajo que permite ser separado del extracto mediante un procesode destilacin simple, no posee polaridad, lo que contribuye a disolver lasgrasas y aceites presentes en la matriz celular de las semillas vegetales.

Entre las propiedades fsicas del hidrocarburo se encuentran baja den-sidad y tensin superficial comparadas con el agua, por ejemplo que po-see valores de la tensin superficial de 72 dinas/cm2 y densidad de 1 gr/mllo que favorece el proceso de extraccin y disolucin, valores del calor devaporizacin bajo que disminuye la cantidad de energa utilizada para llevarel solvente a las condiciones de temperatura requeridas. Estas obser-vaciones permiten fundamentar la seleccin del n-hexano como solventeen la investigacin.

La elaboracin de la curva de calibracin para el ndice de refraccinde la mezcla hexano-aceite constituye una herramienta fundamental, yaque a travs de la misma se logra conocer la concentracin de la mezclaaceite-hexano que desciende del vaso extractor, as como el momento enque se debe detener el proceso extractivo. La curva de calibracin seconstruye preparando soluciones de cada mezcla a diferentes concentra-ciones conocidas, midindoles a cada una el ndice de refraccin asociado.La preparacin de las distintas mezclas se lleva a cabo midiendo volmenesconocidos de aceite y de hexano, para posteriormente mezclar y deter-minarle mediante un refractmetro el ndice de refraccin. Una vez obtenidosvarios puntos a diferentes concentraciones, se grafica la composicinmsica de la mezcla aceite-hexano en funcin de su ndice de refraccin,tal como se muestra en las figuras Nos. 2, 3 y 4 para cada variedad desemilla estudiada.

Ya diseados los experimentos y establecidos los factores relacionadoscon el mismo, es necesario llevar a cabo la experiencia en s. Se toman las

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FIGURA N 2

CURVA DE CALIBRACIN DEL REFRACTMETRO DE LA MEZCLA

ACEITE DE SEMILLA DE MAN-HEXANO

FIGURA N 3


ACEITE DE SEMILLA DE AJONJOL-HEXANO

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mediciones establecidas mediante el instrumento de recoleccin de datosdiseado, como lo son el ndice de refraccin de la mezcla hexano-aceitea la salida del vaso extractor, la temperatura del caldern y la temperaturadel tope de la torre.

Una vez realizados todos los experimentos se determina el rendimientode cada extraccin, ya que dicho valor es indispensable para el anlisismencionado. El clculo del rendimiento consiste en relacionar la cantidadde aceite obtenido y la cantidad de semilla alimentada (Badui, 1997 yMazzani, 1963), empleando la siguiente ecuacin:

(I)

donde:

: Rendimiento, adimm Aceite: Cantidad de aceite obtenido, gm Semilla: Cantidad semilla alimentada, g

FIGURA N 4


ACEITE DE SEMILLA DE MOSTAZA-HEXANO

100*mSemilla

mAceite=

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Luego, mediante el tratamiento estadstico basado en un anlisis devarianza, se determina la interaccin que existe entre las variables bajoestudio, as como la relacin que tiene la combinacin de los factores conla variable respuesta. Dicho tratamiento estadstico se realiza mediante laaplicacin de un diseo factorial cruzado de efectos fijos, en donde sedetermina el factor de Fischer experimental que posteriormente se comparacon el factor Fischer bibliogrfico para el nivel de confianza requerido y losgrados de libertad que correspondan, a fin de verificar el efecto de lasvariables independientes y de su interaccin sobre la funcin respuesta,que en este caso es el rendimiento obtenido.

Una vez seleccionado el tipo de diseo experimental a utilizar, seprocede a la aplicacin del software estadstico MINITAB 13,2 para Windows,el cual una vez introducidos los valores de las variables independientesutilizados en la realizacin de los experimentos y los resultados obtenidos,estima los factores Fischer asociados a cada una de las variables y a lainteraccin entre ellas. Se procede a crear el diseo, asignando los nivelesde cada factor y el nmero de rplicas para cada tratamiento; el programamuestra los niveles de los factores para todas las corridas y permite intro-ducir los resultados de las mismas, como se muestra en la Figura N 5.Finalmente, la opcin Analyze Factorial Design muestra los resultados de lainteraccin de las variables estudiadas, como se muestra en la Figura N 6.

Una vez que se han extrado los distintos tipos de aceites y conocidossus respectivos rendimientos, es necesario realizar una comparacin entrelos resultados obtenidos. El mecanismo empleado para elaborar lacomparacin, es un anlisis lgico en primera instancia y luego el anlisisestadstico; se identifican los valores de la funcin respuesta, cantidad deaceite extrado y rendimiento para las condiciones del proceso correspon-diente. As se pueden determinar por anlisis estadstico los factores demayor incidencia y su interaccin, para luego inferir sobre las causas queoriginan los comportamientos obtenidos.

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FIGURA N 5

VENTANA CON LOS DATOS SUMINISTRADOS AL PROGRAMA

MINITAB 13,2 PARA LA SEMILLA DE AJONJOL

FIGURA N 6

VENTANA CON LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS

DE LA SEMILLA DE AJONJOL EN EL PROGRAMA MINITAB 13,2

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3. Anlisis de resultados

Al analizar los equipos empleados para llevar a cabo el proceso deextraccin, se observa que la misma consta de cuatro (4) partes fundamen-tales; dichos elementos no influyen en el rendimiento de extraccin debidoa que la misma slo proporciona el lugar para llevar a cabo el experimento.Los componentes de los equipos son los mismos durante todos los experi-mentos, por tanto no influyen en los valores obtenidos. Las condiciones deoperacin permanecen prcticamente constantes a lo largo de toda la expe-riencia prctica, no considerndose como un factor que incide en la eficien-cia del proceso; as se trata de homologar condiciones de experimentacin.

De la calidad de la medicin de las variables involucradas en el proceso,se derivan los resultados ms confiables. Las mediciones llevadas a cabopara la extraccin de los diferentes aceites son: ndice de refraccin de lamezcla aceitehexano, temperatura en el caldern, temperatura en el topede la torre, masa de aceite extrado y el volumen de solvente alimentado.

En cuanto a la calificacin de la mano de obra, sta no se considera unfactor que influya en la eficiencia de la extraccin, ya que las personas quedesarrollaron la presente investigacin estn capacitadas para llevar a caboy cumplir los pasos que se encuentran estipulados en el mtodo operacional.Esta ltima y los equipos utilizados tienen una estrecha relacin, ya quedependiendo del equipo utilizado, se tiene el mtodo que puede ser apli-cado. Por tanto, los equipos y el mtodo no tienen carcter diferenciadorentre las experiencias, toda vez que cada una de ellos se mantiene constan-te para todos los experimentos.

El volumen del solvente es una variable que es analizada; debido aque en anteriores experimentos con otras semillas se ha reflejado que elmismo ejerce influencia en el rendimiento del proceso de extraccin (Ga-llegos, 1982). Investigaciones anteriores han demostrado que el rendimientodel proceso se ve afectado por la cantidad de semilla a emplear y el volumendel solvente (Bez, 2000). El tamao de partcula de semilla tambin esanalizado debido al rea de contacto entre la semilla y el solvente, requirin-dose el estudio de dicho efecto en el rendimiento. Para ello se consideran

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dos niveles: un primer nivel con un tamao de partcula de 50mesh productode un proceso de molienda, y un segundo nivel para el grano entero desemilla. Finalmente, el tipo de semilla es analizado, ya que cada semillaposee un comportamiento diferente y particular.

Una vez analizadas las partes que conforman las 6M del diagramade Ishikawa, se obtiene el siguiente diagrama simplificado (Figura N 7)con las variables que influyen en el proceso de extraccin.

FIGURA N 7

DIAGRAMA CAUSA-EFECTO RESULTADO DEL ANLISIS DEL PROCESO

DE EXTRACCIN SLIDO-LQUIDO

En la Tabla N 3 se muestra la informacin sobre el rendimiento tericosobre la cantidad de aceite obtenido. Se observa que el mayor contenidode aceite es para las semillas de ajonjol, man y mostaza respectivamente.Estas semillas poseen el mayor nmero de aplicaciones en la actualidad ymayormente conocidas, por ello son las seleccionadas para desarrollar laevaluacin comparativa del proceso de extraccin a travs de un meca-nismo de lixiviacin por carga de lecho fijo.

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TABLA N 3

VALORES DE RENDIMIENTO TERICO PARA LAS DISTINTAS

SEMILLAS OLEAGINOSAS MS IMPORTANTES

SEMILLA PORCENTAJE DE

RENDIMIENTO TERICO (%)

Ajonjol 40-60

Coroso 38-45

Linaza 35-41

Man 46-48

Mostaza 38-45

Neem 35-40

Sorgo 5-10

Fuente: BEZ H y Prez C. (2000).

Al realizar el proceso de extraccin, para cada una de las semillasseleccionadas se observ tal como se muestra en las figuras 8, 9, 10,que la composicin msica del aceite extrado disminuye debido a lacantidad de aceite disponible en la semilla. De las figuras Nos. 8, 9, 10 seconcluye que a mayor cantidad de solvente y menor tamao de partcula,el proceso de extraccin se realiza con mayor rapidez, independientementede la cantidad de semilla utilizada dentro del rango en estudio analizado.Esto se debe al hecho de existir mayor cantidad de medio extractor(solvente), trayendo como consecuencia que la transferencia de masainterfacial se vea favorecida; es decir, el mecanismo para la sustraccindel aceite presente en la matriz celular de la semilla es la difusin molecular.Esta difusin permite el transporte de aceite de un lugar de mayorconcentracin (la semilla) a uno de menor concentracin (la mezcla deaceite-hexano). Por tanto, la cantidad de aceite que contienen las semillasal inicio del proceso de extraccin posee el gradiente de concentracinms elevado, que va disminuyendo a medida que transcurre el proceso de

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extraccin, haciendo que se vaya enriqueciendo la mezcla hexano en aceitey disminuya la cantidad de aceite presente en la matriz celular de las semillas(Bez H. y Prez C., 2000).

FIGURA N 8

COMPORTAMIENTO DEL PROCESO

DE EXTRACCIN PARA LA SEMILLA DE AJONJOL

FIGURA N 9

COMPORTAMIENTO DEL PROCESO DE EXTRACCIN

PARA LA SEMILLA DE MAN

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FIGURA N 10

COMPORTAMIENTO DEL PROCESO DE EXTRACCIN

PARA LA SEMILLA DE MOSTAZA

La Tabla N 4 presenta informacin sobre el porcentaje de rendimientodel aceite obtenido para cada variedad de semilla estudiada, al aplicarcada uno de los tratamientos. Se observan porcentajes de rendimiento de48,15%, 38,73% y 32,38% para las semillas de ajonjol, man y mostazarespectivamente al utilizar 1500g de semilla con un tamao de partcula de50mesh y 8000mL. Este comportamiento se debe a la presencia de mayorcantidad de solvente en el vaso extractor, que trae como consecuencia unaumento en la difusin del aceite que se encuentra en las semillas hacia elsolvente puro. Tambin el tamao de las partculas en 50mesh incide sobrelos resultados, debido a la mayor rea interfacial de semilla que estar encontacto directamente con el solvente, permitiendo as una mayor difusindel aceite hacia el solvente puro.

Al observar los resultados obtenidos para la semilla de ajonjol en laTabla N 5, se obtiene que la probabilidad de que el factor Fischer tericosea mayor que los correspondientes valores experimentales de Fischerobtenidos para cada una de las variables estudiadas, a saber: masa, tamao

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de partcula de semilla y volumen de solvente es menor a 0,000, con unnivel de confianza igual a 0,05. Por tanto, se comprueba que dichos factoresinfluyen en la variable respuesta seleccionada (porcentaje de rendimiento).Los valores de Fischer experimentales para cada factor estn en el ordende 128,40; 47,90 y 1957,78 respectivamente, los cuales al compararloscon el valor terico de 5,32 proveniente de un nivel de confianza de 0,05 ylos grados de libertad iguales a 1, se comprueba que dichos factoresindividualmente tienen incidencia en el proceso de extraccin de aceitesde semillas oleaginosas (Millar y Freund, 1992).

Dentro de las interacciones estudiadas, las que resultan de mayorimportancia son las existentes entre las variables volumen-tamao departcula de semilla, ya que se puede observar una probabilidad por elorden de 0,006 para un nivel de confianza de 0,05, comprobndose suincidencia en el porcentaje de rendimiento. Al comparar el valor de Fischerexperimental de 14,10 con el terico de 5,32, se evidencia que la interaccin

TABLA N 4

PORCENTAJES DE RENDIMIENTO OBTENIDOS

PARA CADA VARIEDAD DE SEMILLA EN ESTUDIO

VARIEDAD DE SEMILLA

TRATAMIENTO PORCENTAJE DE RENDIMIENTO

AJONJOL MAN MOSTAZA

1500 g/50 mesh con 8000 mL de hexano 48,15 38,73 32,38

1500 g/ 50 mesh con 6000 mL de hexano 42,38 30,17 30,09

1500 g entero con 8000 mL de hexano 21,23 12,25 7,01






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TABLA N 5

RESULTADOS PROBABILSTICOS ARROJADOS POR EL SOFTWARE ESTADSTICO

MINITAB 13,2 PARA WINDOWS EN EL ANLISIS DEL PORCENTAJE DE RENDIMIENTO

EN EL PROCESO DE EXTRACCIN DE ACEITE DE AJONJOL

GRADOS MEDIA DE

FUENTE DE DE SUMA DE SUMA DE LA SUMA FACTOR

VARIACIN LIBERTAD CUADRADOS CUADRADOS DE LOS DE P-VALOR

(GL) (SS) AJUSTADA CUADRADOS FISCHER

AJUSTADA (F)

(MS)

A: Masa 1 175,76 175,76 175,76 128,40 0,000

B: Volumen 1 65,57 65,57 65,57 47,90 0,000

C: Tamaode partculade semilla 1 2679,87 2679,87 2679,87 1957,78 0,000

A*B 1 6,57 6,57 6,57 4,80 0,060

A*C 1 0,88 0,88 0,88 0,64 0,446

B*C 1 19,29 19,29 19,29 14,10 0,006

A*B*C 1 6,83 6,83 6,83 4,99 0,056

Error 8 10,95 10,95 1,37

Total 15 2965,72

existe y tiene incidencia en el porcentaje de rendimiento del proceso deextraccin de aceite de la semilla de ajonjol.

Para la semilla de man (ver Tabla N 6), se obtiene que la probabilidadde que el factor Fischer terico sea mayor a los correspondientes valoresexperimentales de Fischer obtenidos para cada una de las variablesestudiadas a saber: masa, tamao de partcula de semilla y volumen desolvente, es menor a 0,000, con un nivel de confianza igual a 0,05. Portanto, se comprueba que dichos factores influyen sobre el porcentaje derendimiento para esta semilla. Por otro lado, los valores de Fischer experi-mentales para cada factor se ubican en 223,24; 60,46; y 4477,61 respec-tivamente, los cuales al compararlos con el valor terico de 5,32 provenientede un nivel de confianza de 0,05 y los grados de libertad iguales a 1, secomprueba que dichos factores individualmente tienen incidencia en el

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rendimiento del aceite obtenido a partir de esta semilla mediante el procesode extraccin (Millar y Freund, 1992). Dentro de todas las interaccionesestudiadas, las que resultan de mayor importancia son las existentes entrelas variables volumen-tamao de partcula de semilla; as como la queexiste entre las tres variables: masa-tamao de partcula de semilla-volumen, ya que se puede observar una probabilidad por el orden de 0,000y 0,027 respectivamente para un nivel de confianza de 0,05, comprobn-dose su incidencia en el porcentaje de rendimiento.

TABLA N 6


MINITAB 13,2 PARA WINDOWS EN EL ANLISIS DEL PORCENTAJE DE

RENDIMIENTO EN EL PROCESO DE EXTRACCIN DE ACEITE DE MAN

FUENTE DE GRADOS SUMA DE SUMA DE MEDIA DE FACTOR

VARIACIN DE CUADRADOS CUADRADOS LA SUMA DE

LIBERTAD (SS) AJUSTADA DE LOS FISCHER P-VALOR

(GL) CUADRADOS (F)

AJUSTADA

(MS)

A: Masa 1 97,42 97,42 97,42 233,24 0,000

B: Volumen 1 25,25 25,25 25,25 60,46 0,000


A*B 1 1,27 1,27 1,27 3,03 0,120

A*C 1 1,48 1,48 1,48 3,53 0,097

B*C 1 38,81 38,81 38,81 92,93 0,000

A*B*C 1 3,06 3,06 3,06 7,33 0,027

Error 8 3,34 3,34 0,42

Total 15 2040,76

Al comparar los valores de Fischer experimentales de 92,93 y 7,33para las interacciones sealadas anteriormente, con el valor de Fischerterico de 5,32, se evidencia que la interaccin existe; aunque en mayor

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grado para las variables volumen-tamao de partcula de semilla, y tieneincidencia en el proceso de extraccin de aceite de la semilla de man.

En la Tabla N 7 se presentan los resultados para la semilla de mostaza.Se observa que la probabilidad de que el factor Fischer terico sea mayorque los correspondientes valores experimentales de Fischer obtenidos paralas variables: masa y tamao de partcula de semilla es menor a 0,000,con un nivel de confianza igual a 0.05, no as para el volumen. Por tanto,se comprueba que tanto la masa y el tamao de partcula de semilla influyensobre el porcentaje de rendimiento. Por otro lado, los valores de Fischerexperimentales para cada factor influyente se ubican en 333,98 y 2039,57respectivamente, los cuales al compararlos con el valor terico de 5,32proveniente de un nivel de confianza del 0,05 y los grados de libertad igualesa 1, se comprueba que dichos factores individualmente tienen incidencia

TABLA N 7


MINITAB 13,2 PARA WINDOWS EN EL ANLISIS DEL PORCENTAJE

DE RENDIMIENTO EN EL PROCESO DE EXTRACCIN DE ACEITE DE MOSTAZA

GRADOS SUMA DE SUMA DE MEDIA FACTOR

FUENTE DE DE CUADRADOS CUADRADOS DE LA SUMA DE P-VALOR

VARIACIN LIBERTAD AJUSTADA AJUSTADA DE LOS FISCHER

(GL) (SS) CUADRADOS (F)

(MS)

A: Masa 1 279,73 279,73 279,73 338,98 0,000

B: Volumen 1 1,61 1,61 1,61 1,95 0,200


A*B 1 0,32 0,32 0,32 0,39 0,548

A*C 1 76,48 76,48 76,48 92,67 0,000

B*C 1 1,25 1,25 1,25 1,52 0,253

A*B*C 1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,957

Error 8 6,60 3,34 0,83

Total 15 2049,05

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en el rendimiento del aceite obtenido a partir de la semilla de mostazamediante el proceso de extraccin (Millar y Freund, 1992).

Con respecto a las interacciones, se evidencia que la de mayorimportancia es la correspondiente a masa-tamao de partcula de semillapor presentar una probabilidad por el orden de 0,000 para un nivel deconfianza de 0,05, comprobndose su incidencia en el porcentaje derendimiento. Si se observa el valor de Fischer experimental para la interac-cin masa-tamao de partcula de semilla, el cual es de 92,67 y se comparacon el valor de Fischer terico de 5,32, se evidencia que la interaccinexiste y tiene incidencia en el proceso de extraccin de aceite de la semillade mostaza.

A continuacin se presenta una tabla resumen que muestra las interac-ciones que inciden en el proceso de extraccin de aceite para cada semillaoleaginosa estudiada.

TABLA N 8

RESUMEN DE LAS INTERACCIONES EXISTENTES ENTRE LAS SEMILLAS

INTERACCIONES EXISTENTES INCIDENTES

ACEITE EN EL PROCESO DE EXTRACCIN

A*B A*C B*C A*B*C

Ajonjol No No S No

Man No No S S

Mostaza No S No No

4. Conclusiones

1. Las semillas oleaginosas seleccionadas para la investigacin son:ajonjol, man y mostaza, por poseer mayor porcentaje terico derendimiento en aceite extrado; adems por poseer un mayor n-mero de aplicaciones en la actualidad.

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2. Las variables que inciden en porcentaje de rendimiento en el pro-ceso de extraccin son: tamao de partcula de la semilla, cantidadsemilla y volumen de solvente alimentados al sistema de extraccin.

3. Para todas las extracciones realizadas, a mayor cantidad de sol-vente y menor tamao de partcula de semilla el proceso deextraccin se realiza con mayor rapidez, independientementede la cantidad de semilla utilizada dentro del rango en estudioanalizado.

4. Para la semilla de ajonjol se tiene:

a. Las variables masa, tamao de partcula de semilla y volumende solvente influyen en el porcentaje de rendimiento porposeer valores probabilsticos menores a 0,000, con un nivelde confianza igual a 0,05.

b. Las interacciones que resultan de mayor incidencia en elporcentaje de rendimiento son las existentes entre las variablesvolumen-tamao de partcula de semilla; por presentar unaprobabilidad por el orden de 0,006, para un nivel de confianzade 0,05.

5. Para la semilla de man se tiene:

a. Las variables masa, tamao de partcula de semilla y volumende solvente influyen en el porcentaje de rendimiento porposeer valores probabilsticos menores a 0,000, con un nivelde confianza igual a 0,05.

b. Las interacciones que resultan de mayor incidencia en elporcentaje de rendimiento son las existentes entre las variablesvolumen-tamao de partcula de semilla y masa-tamao departcula de semilla-volumen por presentar una probabilidad porel orden de 0,000 y 0,027 para un nivel de confianza de 0,05.

6. Para la semilla de mostaza se tiene:

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a. Las variables masa y tamao de partcula influyen en el por-centaje de rendimiento por poseer valores probabilsticos me-nores a 0,000, con un nivel de confianza igual a 0,05.

b. Las interacciones que resultan de mayor incidencia en el por-centaje de rendimiento son las existentes entre las variablesmasa-tamao de partcula de semilla por presentar unaprobabilidad por el orden de 0,000, para un nivel de confianzade 0,05.

7. En cuanto al rendimiento, se tiene que:

a. El mayor rendimiento se obtuvo con un volumen de 8.000mL,una masa de 1.500g y un tamao de partcula de semilla de50mesh, para las tres variedades de semillas estudiadas.

b. El mejor rendimiento obtenido para las semillas de ajonjol, many mostaza es de 48,15%, 38,73% y 32,38% respectivamente.

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Referencias

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