Flores Tufio Arturo 2305

EXTRACCIN DEL ACEITE DE ANS.

Autor: Flores Tufio Arturo. Lugar: Laboratorio L-414 Facultad de Estudios Superiores de Zaragoza Campus II. Asesor: Q. Ma. Teresa Mendoza Mata. Grupo: 2305

RESUMEN: Se realizo la extraccin del aceite esencial del ans de estrella; para esto se realizo un reflujo con salmuera, despus se realizo una destilacin por arrastre de vapor para obtener los aceites contenidos. Despus se realizo una extraccin liquido-liquido

Flores Tufio Arturo 2305 discontinua con cloroformo; despus se elimino el disolvente en el rotavapor, se obtuvieron 2.3 ml. del aceite del ans. Sobre este se realizaron pruebas fsicas para su determinacin como la densidad, y pruebas cualitativas, tambin se realizo una C.C.F. y observar los compuestos contenidos en el aceite (anetol, cido anistico, ansaldehdo).

INTRODUCCION: Destilacin por arrastre de Vapor. En la destilacin por arrastre de vapor de agua se lleva a cabo la vaporizacin selectiva del componente voltil de una mezcla formada por ste y otros "no voltiles". Lo anterior se logra por medio de la inyeccin de vapor de agua directamente en el seno de la mezcla, denominndose este "vapor de arrastre", pero en realidad su funcin no es la de "arrastrar" el componente voltil, sino condensarse en el matraz formando otra fase inmiscible que ceder su calor latente a la mezcla a destilar para lograr su evaporacin. En este caso se tendrn la presencia de dos fases insolubles a lo largo de la destilacin (orgnica y acuosa), por lo tanto, cada lquido se comportar como si el otro no estuviera presente. Es decir, cada uno de ellos ejercer su propia presin de vapor y corresponder a la de un lquido puro a una temperatura de referencia. En la destilacin por arrastre con vapor de agua intervienen dos lquidos: el agua y la sustancia que se destila. Estos lquidos no suelen ser miscibles en todas las proporciones. En el caso lmite, es decir, si los dos lquidos son totalmente insolubles el uno en el otro, la tensin de vapor de cada uno de ellos no estara afectada por la presencia del otro. A la temperatura de ebullicin de una mezcla de esta clase la suma de las tensiones de vapor de los dos compuestos debe ser igual a la altura baromtrica (o sea a la presin atmosfrica), puesto que suponemos que la mezcla est hirviendo. El punto de ebullicin de esta mezcla ser, pues, inferior al del compuesto de punto de ebullicin ms bajo, y bajo la misma presin, puesto que la presin parcial es forzosamente inferior a la presin total, que es igual a la altura baromtrica. Se logra, pues, el mismo efecto que la destilacin a presin reducida. En 1918 Hausbrand public un diagrama de presin de vapor til para la destilacin por arrastre. Se grafic Ptotal - PH2O contra temperatura a tres presiones totales: 760, 300 y 70 mmHg (curvas descendentes) a las cuales se les conoce como curvas de agua. A su vez grafic la presin parcial (P) contra temperatura para diversos materiales a destilar (curvas ascendentes). La interseccin de la curva de agua con la del material a destilar nos proporciona la temperatura a la cual se dar la destilacin por arrastre. En la Figura 1 se presenta la curva de presiones de vapor del tolueno en mmHg en funcin de las temperaturas en C. Tambin esta representada en esta figura la curva de presiones del vapor de agua expresada en la forma de 760 menos la presin de vapor del agua a la temperatura considerada. Se tiene un cladern o alambique que contiene una cierta cantidad de tolueno impuro con algn aceite cuya presin de vapor es casi

Flores Tufio Arturo 2305 despreciable (presentan ambas sustancias gran diferencia en su volatilidad relativa). Se introduce una corriente de vapor de agua en el interior del mismo. Se asume que el lquido se calienta nicamente por la condensacin del vapor de agua. Por esta razn se ir acumulando una corriente de agua. A medida que la temperatura se eleva, la presin de vapor del tolueno sube y tambin la de vapor de la capa de agua. Cuando la suma de las dos presiones de vapor se hace igual a la presin de 760 mmHg, la mezcla comienza a destilar.

En este momento la presin de vapor del tolueno es P y la presin de vapor del agua es 760-P. En la Figura 1 se observa que eso sucede a 83C. En este caso, la mezcla que sale del caldern estar formada por vapor de tolueno con una presin parcial de 350 mmHg y vapor de agua con una presin parcial de 410 mmHg. la relacin tolueno-agua ser: 350/410=0.85. La condicin ms importante para que este tipo de destilacin pueda ser aplicado es que tanto el componente voltil como la impureza sean insolubles en agua ya que el producto destilado (voltil) formar dos capas al condensarse, lo cual permitir la separacin del producto y del agua fcilmente. Como se mencion anteriormente, la presin total del sistema ser la suma de las presiones de vapor de los componentes de la mezcla orgnica y del agua, sin embargo, si la mezcla a destilar es un hidrocarburo con algn aceite, la presin de vapor del aceite al ser muy pequea se considera despreciable para efecto de los clculos: P = Pa + Pb Donde: P = presin total del sistema Pa= presin de vapor del agua

Flores Tufio Arturo 2305 Pb= presin de vapor del hidrocarburo Por otra parte, el punto de ebullicin de cualquier sistema se alcanza a la temperatura a la cual la presin total del sistema es igual a la presin del confinamiento. Y como los dos lquidos junto alcanzan una presin dada, ms rpidamente que cualquiera de ellos solos, la mezcla hervir a una temperatura ms baja que cualquiera de los componentes puros. En la destilacin por arrastre es posible utilizar gas inerte para el arrastre. Sin embargo, el empleo de vapores o gases diferentes al agua implica problemas adicionales en la condensacin y recuperacin del destilado o gas. El comportamiento que tendr la temperatura a lo largo de la destilacin ser constante, ya que no existen cambios en la presin de vapor o en la composicin de los vapores de la mezcla, es decir que el punto de ebullicin permanecer constante mientras ambos lquidos estn presentes en la fase lquida. En el momento que uno de los lquidos se elimine por la propia ebullicin de la mezcla, la temperatura ascender bruscamente. Si en mezcla binaria designamos por na y nb a las fracciones molares de los dos lquidos en la fase vapor, tendremos: Pa = na P Dividiendo: Pa = na P = na Pb nb P nb na y nb son el numero de moles de A y B en cualquier volmen dado de vapor, por lo tanto: Pa = na Pb nb y como la relacin de las presiones de vapor a una "T" dada es constante, la relacin na/nb, debe ser constante tambin. Es decir, la composicin del vapor es siempre constante en tanto que ambos lquidos esten presentes. Adems como: na = wa/Ma y nb= wb/Mb donde: wa y wb son los pesos en un volmen dado y Ma, Mb son los pesos moleculares de A y B respectivamente. La ecuacin se transforma en: Pa Pb O bien: Wa wb = MaPa MbPb = na= waMb nb wbMa Pb = nbP

Flores Tufio Arturo 2305 Esta ltima ecuacin relaciona directamente los pesos moleculares de los dos componentes destilados, en una mezcla binaria de lquidos. Por lo tanto, la destilacin por arrastre con vapor de agua, en sistemas de lquidos inmiscibles en sta se llega a utilizar para determinar los pesos moleculares aproximados de los productos o sustancias relacionadas. Es necesario establecer que existe una gran diferencia entre una destilacin por arrastre y una simple, ya que en la primera no se presenta un equilibrio de fases lquido-vapor entre los dos componentes a destilar como se da en la destilacin simple, por lo tanto no es posible realizar diagramas de equilibrio ya que en el vapor nunca estar presente el componente "no voltil" mientras este destilando el voltil. Adems de que en la destilacin por arrastre de vapor el destilado obtenido ser puro en relacin al componente no voltil (aunque requiera de un decantacin para ser separado del agua), algo que no sucede en la destilacin simple donde el destilado sigue presentando ambos componentes aunque ms enriquecido en alguno de ellos. Adems si este tipo de mezclas con aceites de alto peso molecular fueran destiladas sin la adicin del vapor se requerira de gran cantidad de energa para calentarla y empleara mayor tiempo, pudindose descomponer si se trata de un aceite esencial. El que una sustancia determinada destile o se arrastre ms o menos de prisa en una corriente de vapor de agua, depende de la relacin entre la tensin parcial y de la densidad de su vapor y las mismas constantes fsicas del agua. Si denominamos P1 y P2 las presiones de vapor de la sustancia y del agua a la temperatura que hierve su mezcla, y D1 y D2 sus densidades de vapor, los pesos de sustancia y de agua que destilan estarn en la relacin:

Si el valor de esta fraccin es grande, la sustancia destila con poca agua y lo contrario ocurre cuando dicha relacin es pequea.

Aceites Esenciales. Son productos qumicos que forman las esencias odorferas de un gran nmero de vegetales. El trmino aceite esencial se aplica tambin a las sustancias sintticas similares preparadas a partir del alquitrn de hulla, y a las sustancias semisintticas preparadas a partir de los aceites naturales esenciales. La extraccin por arrastre de vapor de agua es uno de los principales procesos utilizados para la extraccin de aceites esenciales. Los aceites esenciales estn constituidos qumicamente por terpenoides (monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos, etc.) y fenilpropanoides, compuestos que son voltiles y por lo tanto arrastrables por vapor de agua. Las esencias hallan aplicacin en numerossimas industrias, algunos ejemplos son los siguientes:

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Industria cosmtica y farmacutica: como perfumes, conservantes, saborizantes, principio. Activos, etc. Industrias alimenticias y derivadas: como saborizantes para todo tipo de bebidas, helados, galletitas, golosinas, productos lcteos, etc. Industria de productos de limpieza: como fragancias para jabones, detergentes, desinfectantes, productos de uso hospitalario, etc. Industria de plaguicidas: como agentes pulverizantes, atrayentes y repelentes de insectos, etc.

Fuentes Los aceites esenciales proceden de las flores, frutos, hojas, races, semillas y corteza de los vegetales. El aceite de espliego, por ejemplo, procede de una flor, el aceite de pachul, de una hoja, y el aceite de naranja, de un fruto. Los aceites se forman en las partes verdes (con clorofila) del vegetal y al crecer la planta son transportadas a otros tejidos, en concreto a los brotes en flor. Se desconoce la funcin exacta de un aceite esencial en un vegetal; puede ser para atraer los insectos para la polinizacin, o para repeler a los insectos nocivos, o puede ser simplemente un producto metablico intermedio. Los aceites esenciales son lquidos voltiles, en su mayora insolubles en agua, pero fcilmente solubles en alcohol, ter y aceites vegetales y minerales. Por lo general no son oleosos al tacto. Pueden agruparse en cinco clases, dependiendo de su estructura qumica: alcoholes, steres, aldehdos, cetonas y lactonas y xidos. Produccin y aplicaciones Los aceites esenciales se obtienen por uno de los mtodos siguientes: destilacin en corriente de vapor, extraccin con disolventes voltiles, expresin a mano o a mquina y enfleurage, proceso en el cual se utiliza grasa como disolvente. Hoy los aceites esenciales sintticos u obtenidos de fuentes naturales por cualquiera de esos cuatro mtodos, se purifican normalmente por destilacin al vaco. Los aceites esenciales se utilizan para dar sabor y aroma al caf, el t, los vinos y las bebidas alcohlicas. Son los ingredientes bsicos en la industria de los perfumes y se utilizan en jabones, desinfectantes y productos similares. Tambin tienen importancia en medicina, tanto por su sabor como por su efecto calmante del dolor y su valor fisiolgico. Ver artculos sobre los varios aceites esenciales mencionados.

Ans de estrella. El ans estrellado, ans estrellado chino, badiana o badiana de China, es una especia que se asemeja al ans en su sabor, que se obtiene del pericarpo con forma de estrella del Illicium verum. El Illicium verum es un rbol perenne nativo de la pequea regin suroeste de China. Los frutos que presentan forma de estrella se cosechan momentos antes de la maduracin. Se utiliza extensamente dentro de la cocina china, y un poco menos

Flores Tufio Arturo 2305 dentro Asia del Sur e Indonesia. El ans estrellado es un ingrediente del tradicional polvo de las cinco especias de la cocina china. Es tambin uno de los ingredientes usados para hacer el caldo para la sopa de tallarines vietnamita llamada ph. El ans estrellado contiene anetol, el mismo principio activo que le da al ans su sabor. Recientemente, se est utilizando en el mundo occidental como un sustituto menos caro del ans para los anises en repostera, adems de en la produccin de licores , tal como el licor Galliano. El ans estrellado se ha usado en forma de t como un remedio contra el clico y el reumatismo, y las semillas se mastican despus de una comida para ayudar a hacer la digestin. Si bien se produce en la mayora de los organismos auttrofos , el ans estrellado es la fuente industrial de cido shikmico, el ingrediente primario que se usa para crear el medicamento antigripal Tamiflu. Se considera al Tamiflu como el medicamento ms prometedor para mitigar la severidad de la gripe aviar (H5N1); sin embargo, algunos informes nos indican que algunas formas del virus ya se han adaptado al Tamiflu. En un principio, se crea que el ans estrellado era muy beneficioso y se le daba a los nios pequeos e incluso recin nacidos, pero recientes estudios determinan que en grandes cantidades, puede resultar mortal. Por eso se retir del mercado en 2001. El ans contiene del 2 al 6% de esencia, pequeas cantidades de almidn, de azcar y hasta 19% de materia proteica. La esencia del ans se compone principalmente del anetol ( entre 80 y 90%) el cual le proporciona su olor caracterstico, as como metilcavinol (estrago) en pequeas cantidades y productos de oxidacin del anetol (pinetoxibenzaldehido y cido p-metoxibenzoico). Objetivo: Describir el fundamento terico de la destilacin por arrastre con vapor. Extrae el aceite esencial del ans, mediante la tcnica de arrastre con vapor y extracciones. Realizar una extraccin liquido-liquido discontinua.

Hiptesis: La destilacin por arrastre con vapor de agua es muy til para separar las esencias vegetales, ya que dicha esencias son por lo general inmiscibles con el agua, por lo tanto se podr arrastrar la esencia del ans de estrella por esta tcnica y aplicando un tratamiento a base de extracciones discontinuas liquido-liquido se podr extraer el aceite de la esencia del ans.

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PARTE EXPERIMENTAL: Reactivos: 125 ml. Cloroformo. 50 g. Ans de estrella (molido). 8 g. CaCl2. 350 ml. Salmuera. Silicona. KMnO4. I2.

Material: Embudo de decantacin 500 ml. Probeta 50ml. Arillo de hierro. Tela de alambre con asbesto. Mechero Fisher. Vaso deprecipitado 250 ml. Papel filtro. Trampa de Vaci. Tubo ensaye. Embudo tallo corto estriado. Matraz de bola 500 ml. Matraz de bola 1000 ml. 2 Matraz Erlen Meyer 250 ml. Matraz Erlen Meyer 500 ml. 2 soporte universal. 2 Pinza 3 dedos con nuez. 4 Manguera ltex. Bandeja. Refrigerante recto. Termmetro inmersin 0 100C. Refrigerante largo. Cabeza de destilacin. Adaptador de Claisen. Embudo adicin 125 ml. Cola de destilacin. Adaptador para termmetro con neopreno.

Equipo: Recirculador. Rotavapor. Bomba de vaci. Balanza analtica. Balanza granataria.

Procedimiento:

Flores Tufio Arturo 2305 1. Poner a reflujo durante 30 minutos 50 g. de ans de estrella y 350 ml de salmuera para hacer insoluble la mezcla dentro de un matraz baln de 500 ml., y con un refrigerante largo para evitar perdida de los aceites. Tienen que engrasar las juntas que vayan directas al matraz baln. El calentamiento ser directo, con un mechero Fisher. 2. Montar el aparato de destilacin por arrastre de vapor, colocar nuestro matraz baln con salmuera y el ans, se recirculara agua enfriada con hielo. El codestilado se recibir en un matraz Erlen Meyer en un bao de hielo con sal, aproximadamente de 350 ml. 3. Realizar 5 extracciones con cloroformo de 25 ml. cada una. 4. Separada la fase orgnica realizar un lavado con salmuera y separar la fase orgnica y desechar la fase acuosa. 5. Secar con CaCl2, y filtrar por gravedad en un matraz de bola de 250 ml. 6. Concentrar en rotavapor. 7. Realizar pruebas de C.C.F, densidad y de doble enlace.

Extraccin del aceite del ans.

50 g. de ans de estrella. + 350 ml. de Salmuera. En matraz baln de 500 ml.

Realizar extraccin discontinua liquidoliquido con cloroformo al codestilado.

Destilar con arrastre de vapor con agua.

Poner a refluir durante 30 min.

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F.A. F.O. Desechar fase acuosa.

Recibir codestilado en matraz Erlen Meyer en bao de hielo con sal.

Lavar fase orgnica con 25 ml. de salmuera.

Secar con CaCl2

Filtrar por gravedad en matraz baln de 250 ml.

ACEITE DE ANS

Concentrar en rotavapor.

Realizar C.C.F.

Realizar pruebas cualitativas de doble enlace.

Realizar prueba de densidad. Pesar 1 ml. del aceite y pesarlo

KMNO4

I2 / MeOH

RESULTADOS: Comienzo del reflujo: 7:50 am. Ternito del reflujo: 8:20 am. Temperatura a la que comienzo a codestilar: 91.5C. Comienzo de la destilacin: 8.40 am. Termino de la destilacin: 9:48 am.

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Se realizaron un total de 5 extracciones con 25 ml de cloroformo. Aceite de Ans obtenido: 2.3 ml. Pruebas de identificacin: Se realizo una prueba de densidad:

Se tomo 1 ml del aceite y se peso. 5.533 g. (tubo ensaye con aceite) - 4.5374 g. (tubo ensaye) = 0.9956 g./ ml. a 21C. Se realizo una prueba con I2 para comprobar la doble ligadura. 1. KMnO4: Se agrego una gota de al ans (aprox. 0.3 ml.), dando un cambio caf amarillento y dando un precipitado. 2. I2 y metanol: Se agrego una gota de al ans (aprox. 0.3 ml.). Pruebas de Pureza: C.C.F

Se realizo una C.C.F para conocer a los compuestos del ans (anetol, cido anistico, ansaldehdo); el cloroformo fue elegido como disolvente y eluyente. Se requiri la ayuda de luz UV para conocer el arrastre, y posteriormente se revelo con yodo.

Anetol. ANLISIS DE RESULTADOS. Ansaldehdo. cido Anistico El experimento fue prcticamente sencillo, desde la destilacin por arrastre de vapor la cual duro aproximadamente 50 minutos; hasta las 5 extracciones realizadas, ya que no se formo emulsin alguna. Llevada nuestra fase orgnica libre de agua al rotavapor para eliminar el CHCl, se logro obtener un volumen de aceite de ans de estrella de 2.3 ml.

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Se realizo una cromatografa en capa fina revelada con yodo donde se pueden apreciar los componentes principales del aceite del ans: anetol, cido anistico, ansaldehdo. Su distribucin en la placa depende de la polaridad, estar dada por los grupos funcionales contenidos. Siendo el cido anistico el compuesto mas polar contenido en el aceite del ans, y el anetol el menos polar. Para realizar la prueba de densidad basto colocar 1 ml de aceite en un tubo de ensaye previamente pesado, la densidad calculada fue de 0.9956 g/ml a 21C dentro del laboratorio; la literatura informa una densidad de 0.9883 g / ml a 25C; encontrndose una diferencia de 0.0073 g/ml, una diferencia que puede ser explicada por la temperatura implicada en la literatura y en la cual se realizo la medicin. Las pruebas realizadas para conocer la presencia de dobles enlaces fueron simplemente cualitativas.

CONCLUSIONES. 1. Se logro describir el fundamento terico de la destilacin por arrastre con vapor. 2. 3. Se extrajo 2.3 ml. de el aceite esencial del ans, mediante la tcnica de arrastre con vapor y extracciones con cloroformo. Se realizo una extraccin liquido-liquido discontinua, 5 extracciones con 25 ml de cloroformo.

La destilacin por arrastre con vapor de agua es muy til para separar las esencias del ans, ya que dicha esencia es inmiscible con el agua, y aplicando un tratamiento a base de extracciones discontinuas liquido-liquido se puede extraer el aceite de la esencia del ans.

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Flores Tufio Arturo 2305 D.L.Pavi, G.M. Lampman; Introduction Techniques,W.B., Saunders 1988. to Organic Laboratory

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