Design and Evaluation of Processes to Obtain Antioxidant-Rich Extracts from tropical fruits cultivated in Amazon, Caldas and Northern Tolima Regions (2013)
En esta tesis se presenta un análisis del diseño del proceso para la obtención de extractos ricos en antioxidantes a partir de cinco frutas tropicales (Cordata matisia, Physalis peruviana, Solanum betaceum, Theobroma grandiflorum, Renealmia alpinia). Se utilizaron procedimientos de simulación basado en la caracterización experimental para evaluar el rendimiento de las diferentes tecnologías para las etapas de pretratamiento, extracción y concentración utilizando el software Aspen Plus. Se utilizaron dos tecnologías para el pretratamiento: secado convencional y secado por liofilización; para la extracción se evaluaron extracción supercrítica y con solventes, mientras que para la etapa de concentración se utilizó destilación al vacío y procesos de separación por membranas "ultrafiltración". Teniendo en cuenta lo anterior, ocho posibles configuraciones de proceso con integración másica fueron evaluadas con y sin integración energética en términos técnicos, económicos y ambientales de cada fruta. Además, se utilizaron modelos termodinámicos para determinar las condiciones de operación para todas las tecnologías, esto permitió minimizar los altos costos y el tiempo que implican los experimentos. Las evaluaciones técnicas que se presentan, incluyen la evaluación de los impactos económicos y ambientales. No obstante, estudios posteriores son necesarios para poner en práctica este tipo de proceso a escala industrial, pero este tipo de análisis sirven como base para el desarrollo de procesos eficientes. La principal desventaja asociada con las tecnologías convencionales es la degradación de los compuestos antioxidantes dado a la oxidación de compuestos antioxidantes, mientras que las tecnologías de gama alta conservan la calidad del producto, sin embargo, su costo es relativamente alto. Una característica común en las configuraciones de proceso fue la gran influencia de los costos de las materias primas en el coste de producción total. Este trabajo es un punto de partida para mejorar la cadena productiva de frutas tropicales e integrar como posibles nuevas alternativas de transformación. Con el fin de comparar los resultados obtenidos por simulación, los compuestos polifenólicos de cada fruta tropical fueron extraídos por las diferentes configuraciones de proceso y se evaluaron la actividad antioxidante de cada extracto con el propósito de comparar la calidad del producto final. Además, se diseño una biorefinería a base de copoazu a la cual se le realizó un análisis económico y ambiental. Se encontró que el uso de los datos experimentales, junto con el procedimiento de simulación son herramientas poderosas para el diseño y análisis de los procesos de extracción de antioxidantes. Como resultado final se demostró la viabilidad de la extracción de antioxidante para todas las frutas estudiadas con excepción de la fruta copoazú. Además, es importante tener en cuenta que la cáscara de Alpinia R. contiene relativamente cantidades más altas de compuestos polifenólicos con mayor actividad antioxidante. Por último, la producción de extractos ricos en antioxidantes a partir de frutas tropicales podría ser considerada como una oportunidad para promover el desarrollo rural con la participación de los productores en pequeña escala, como proveedores de materia prima.