Download - extracción de colorantes
I. INTRODUCCIÓN
El colorante obtenido de las semillas del achiote (annatto) se utiliza
en la industria de los derivados lácteos, cárnicos, grasas, helados,
cosméticos, condimentos, cerámica, pintura, tintes, jabones,
esmaltes, barnices, telas de algodón, en la medicina y en la industria
farmacéutica.
La amplia bibliografía sobre el achiote demuestra gran conocimiento
de los aspectos agronómicos de la planta y sobre algunos métodos
de extracción del colorante, unos muy rudimentarios, otros más
tecnificados, pero que finalmente se refieren a métodos realizados a
escala de laboratorio.
El principal componente del colorante de la semilla del achiote es la
bixina, de color rojo oscuro, que se encuentra en la cubierta exterior
de la semilla del fruto, representando más del 80% de los pigmentos
presentes, lo cual facilita su extracción.
II. OBJETIVO:
Reconocer de las características de las fuentes de colorantes y transmitir
conocimientos prácticos para la obtención de colorantes.
III. MATERIALES:
Material de estudio: semillas de achiote.
Agua destilada
pHímetro digital
Solución Na (OH) al 1%
Solución Na (OH) al 0.5%
HCl a 10N
Recipientes de vidrio.
IV. PROCEDIMIENTO:
Obtención de colorante de achiote por el método químico:
1. Pesar 2 muestras 50g de semillas de achiote seleccionadas y verterlo
en un vaso de precipitado. (Una muestra hidratarlo y medirle el pH).
2. La otra muestra adicionarle 2 veces la Solución Na (OH) al 1% (65ml y
60ml) y al final la solución Na (OH) al 0.5% (50ml), para sacarle la mayor
cantidad de colorante de las semillas.
3. Colar las semillas, y una vez obtenido la solución con el colorante se
procede a adicionarle el H Cl hasta que precipite (logre pH inicial del
achiote con agua).
4. Una vez que se neutraliza agitamos y esperamos que se precipite el
colorante.
5. El colorante precipitado lo separamos y procedemos a secarlo
(método conveniente),
6. El colorante seco de acuerdo a la presentación lo podemos someter a
molienda y obtener el producto final.
V. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
*Ruiz (2012), sustenta que las semillas pueden ser de forma
cónica o triangular, de 3 a 4 mm de base y 3 a 4mm de altura, las
cuales están cubiertas por una membrana fina y blanquecina,
debajo de esta se encuentra una capa roja y carnosa en donde se
encuentran los pigmentos colorantes o tinte. Conforme madura el
fruto aparecen en la superficie de las semillas en papilas rojas que
llegan a cubrirlas por completo.
El método de extracción del pigmento denominado solución de
Hidróxido de Sodio, se realiza a través de una reacción química,
donde un átomo de hidrogeno del grupo carboxilo del compuesto
de bixina es remplazado por un átomo de sodio de Hidróxido de
Sodio formándose una sal llamada bixinato de sodio, luego se
acidifica la solución de bixina de sodio con ácido clorhídrico al
1.5N para poder lograr precipitar un colorante constituido por
bixina. La norbixina es un pigmento carotenoide soluble en agua
(Hidrosoluble) formado de Bixina mediante hidrolisis alcalina.
Hay dos productos principales de achiote, la Bixina y la Norbixina,
el pigmento se encuentra en la superficie de la porción carnosa
(arilo Rojo- Naranja) que envuelve a la semilla de achiote. Son
compuestos algo diferente químicamente entre ellos, siendo la
Bixina soluble en las grasa e insoluble en el agua, y Norbixina en
la inversa, el aceite extraído de semilla es la principal fuente de
los pigmentos Bixina y Norbixina, clasificados como carotenoides.
Indica también que la centrifugación Se procede después de
haber agregado el HCl y reducido el PH hasta 2.9 la cual es su
punto isoeléctrico y muestra los resultados de su experimentación
en el cuadro siguiente:
Cuadro 1. Resultados del ensayo
Peso inicial 50gr
Color rojo anaranjado
Ph inicial 8.7ml
Ph final 2.9ml
gasto 9ml de HCl
Rendimiento 4.4%
*Devia et al.,(2003), menciona que la bixina es un ácido carboxílico
que, al agregarle un álcali acuoso, forma sales de álcali solubles en
agua, lo cual hace posible extraer fácilmente el colorante. Las
semillas se lavan con ésta solución, el extracto y el lavado se
acumulan y la solución roja oscura se neutraliza con un exceso de
ácido mineral, el cual precipita el pigmento. Luego se filtra, se lava y
el líquido sobrenadante se separa hasta obtener la masa colorante
para secar.
*Mosquera et al,citado por Devia et al.,(2003), explica que el
tiempo de agitación es una de las variables a considerar en el
proceso, ya que es necesario determinar cuánto tiempo deben
permanecer las semillas en agitación para retirar la máxima cantidad
de colorante, sin que estas comiencen a desprender impurezas o
quede buena parte del colorante sin separar. Se ha trabajado
diferentes tiempos de agitación, entre 30 y 60min.
*Lanza (1997), señala que el método químico industrial presenta las
siguientes etapas para obtener un extracto seco de achiote:
- extracción del colorante en la semilla de achiote en medio
alcalino.
- separación del extracto colorante y la semilla extraída.
- Precipitación acida de la bixina.
- Filtración del precipitado del colorante.
- Secado del precipitado para la obtención de un extracto seco de
achiote.
*Murillo (2006), hace mención del procedimiento en el cual la bixina
es extraida a temperaturas bajas y en solución alcalina:
- Extracción: esto se realiza solubilizando la bixina o colorante
del achiote, en solución alcalina (NaOH), a una temperatura
de 41°C, por un periodo de 20 minutos.
- Filtración: se separan los residuos vegetales, de la solución
coloreada.
- Precipitación: la bixina en solución se insolubiliza
precipitándola mediante la adición de solución acida.
- Filtración y lavado: la bixina sólida se separa por filtración y se
lava para eliminar todos los residuos de ácido que pudieran
estar presentes.
- Secado: a una temperatura de 60°C hasta humedad del 5%.
VI. RESULTADOS Y DISCUSIONES:
Cuadro 2. Resultados
peso 60gr
Color rojo anaranjado
Ph inicial 5.13
Ph final 2.9ml
Gasto(HCl) 11ml
pH corregido 5.14
Gasto de NaOH 18ml
Peso final 0.20gr
Rendimiento 0.33%
Tiempo de agitación en
presencia del álcali
10 a 12min aproximdamente
Las semillas utilizadas para la práctica, presentaron una forma
triangular de color rojo ladrillo (Ruiz 2012), siendo el peso inicial 60gr.
conforme se muestra en el cuadro 2. El pH inicial de las semillas de
achiote (5.13) difiere del resultado mostrado por Ruiz (2012),
posiblemente a causa del ph_metro empleado para las mediciones.
Según indicaciones del ingeniero encargado a cargo del curso, el ph
final debe de ser el mismo que el inicial, lo cual es totalmente
contrario a lo que dice Ruiz (2012), quien asevera que el pH final
debe de ser el de su punto isoeléctrico, 2.9.
Algunos autores señalan el procedimiento con KOH, como álcali, en
tanto que otros como Ruiz (2012) y Murilla (2006), recoemiendan
usar NaOH, lo cual se menciona en la guía de prácticas y se utilizó
para este ensayo.
El procedimiento empleado para la extracción del colorante de
achiote es similar al indicado por Lanza (1997) y Murillo (2006),
extracción con solución alcalina, filtración, precipitación y secado,
excepto en que la manera en que nosotros secamos la muestra de
colorante es al aire libre, en tanto que Murillo (2006), recomiendan
un secado a 60°C de temperatura.
El gasto de HCl obtenido fue de 11ml, llegando al pH de 2.9, que
sería su punto isoeléctrico, sin embargo, por indicaciones del docente
a cargo del ensayo, se usó NaOH para corregir ese resultado,
llegando a 5.14 de pH, proceso que ningún autor reportó.
Una variable ue no se tomó en cuenta fue el tiempo de agitación en
presencia del álcali, a falta de información, ya que Mosquera et al,
citado por Devia (2003), indica un tiempo entre 30 a 60min de
agitación constante, para obtener la máxima cantidad de colorante, lo
cual explicaría el bajo rendimiento obtenido en el ensayo realizado,
ya que el tiempo de agitación fue solo de 10 a 12min
aproximadamente. El cálculo del rendimiento total se muestra a
continuación:
(0.2/60) * 100 = 0.33%
VII. CONCLUSIONES:
- El color rojo del achiote o annatto se debe a varios
compuestos carotenoides, principalmente apocártenos, que se
encuentran en la semilla. La Bixina es el más cotizado e
importante de éstos. La Bixina es una sustancia cristalina de
color rojo oscuro, soluble en alcohol, aceites y grasas.
- Se obtuvo el colorante del achiote mediante el método químico
con álcali (NaOH), siendo el rendimiento obtenido 3.3%.
VIII. RECOMENDACIONES:
- Realizar una práctica con otros métodos de extracción para
ver las diferencias en el procedimiento y conocer el porcentaje
de colorante obtenido con cada uno.
- Organizar bien cada grupo de trabajo.
- Tener listo los instrumentos y equipos a utilizar antes de
iniciada la práctica.
- Llevar siempre puesta la indumentaria exigida.
IX. BIBLIOGRAFIA:
- Jorge Enrique Devia Pineda, Liliana Saldarriaga Calderón. Planta piloto
para obtener colorante de la semilla de achiote(Bixa orellana).
Universidad Eafit. Vol 39, pg 12.
- Jorge Mario Lanza Galindo (1997). Obtención del tiempo de lavado en el
proceso de extracción de bixina con álcali a partir de semillas de achiote.
Universidad de San Carlos de Guatemala. Pg 7.
- Olga Marta Murillo G. (2006). Ficha técnica de industrialización del
aciote (Bixa Orellana). Dirección de mercadeo y agroindustria Area de
producto. Pg 1.
- Lord Kelvin Ruiz Yoplac (2012). Extracción de colorante (Bixina) a partir
de las semillas de achiote. Universidad Nacional Toribio Rodriguez de
Mendoza. Pg