Jobana Condeña Lima; Yaimi Lucy Cordova Hancco; Veronica Valdez Tantani; Virginia Cordova Huaracha; Claudia María Nuñez Quispe; Dicson Bryan Calixto Carcausto; Maria Fernanda Quispe Zamata; Esperanza Antonia Medina De Miranda; Miguel Ángel Cárdenas Málaga; Luis Felipe Miranda Zanardi

Objetivo

Evaluar con criterios de sustentabilidad, la Extracción por arrastre de vapor de Aceite Esencial de Naranja de los valles de la provincia de Arequipa, con un enfoque integrado de la producción en la perspectiva de su utilización comercial.

Resumen:

En la perspectiva de su utilización comercial, se estudia la producción de Aceite Esencial de Naranja (AEN), rico en limoneno, de múltiples usos industriales. El proceso productivo se aborda desde el cultivo de la fruta hasta la obtención del aceite aplicando la extracción por arrastre de vapor a escala piloto, con las exigencias de sustentabilidad en el uso de recursos materiales y energéticos. La cinética y parámetros de extracción, las fuentes y formas de aprovechamiento de la energía, y el uso del limoneno para la bioremediación de suelos, son los factores medulares en el estudio. Se desarrolla en 3 etapas. La primera estudia comparativamente la producción de aceite esencial con naranjas de valles de Arequipa y de otras regiones del sur; y su uso en la bioremediación de suelos agrícolas. A la par, se siembran 200 plantones de naranja en huertos de agricultores de valles de Arequipa. La segunda, se centra en el escalamiento del proceso de extracción, aplicando simulación de procesos para diseñar una planta piloto de 10 kg de capacidad. En la tercera etapa se construye, opera y evalúa dicha planta piloto, de modo que se asegure la calidad del aceite obtenido. El proyecto responde a la problemática del sector agrario de la provincia de Arequipa, caracterizado por la falta de aprovechamiento ecoeficiente de los recursos naturales; y por el predominio de una producción del tipo primaria, sin o con muy incipiente agregación de valor.

Palabras clave

EXTRACCIÓN DE ACEITES ESENCIALES - SUSTENTABILIDAD - UNSA - CIENCIACTIVA - CONCYTEC

Problema central

Por falta de políticas económico-productivas efectivas y de compromiso estratégico con un desarrollo sustentable, la agroindustria en el Perú y en particular en la Región Arequipa no deja de ser predominantemente primaria de escasa agregación de valor e ineficiente. Así, se deja de aprovechar el potencial de productos como la naranja, cultivo que fue tradicional con importantes rendimientos, y cuyo aceite esencial ubicado en la cáscara, posee componentes de múltiples aplicaciones, con amplios márgenes de rentabilidad. Se carece de referencias experimentales de manejo integrado de la producción de este aceite esencial, que exige abarcar la siembra del árbol, la obtención del aceite, y sus aplicaciones en la perspectiva de su utilización comercial, empleando tecnología apropiada para su extracción que garantice rendimientos competitivos y el óptimo uso de recursos energéticos renovables presentes en los valles de la Región de Arequipa, zona de intervención del proyecto.

Hipótesis planteada

1) El modelo dinámico de extracción que mejor describe la cinética del proceso es de segundo orden semejante al propuesto por Yuh Shan Ho (2005).Este es un modelo matemático referencial para el proceso de extracción de aceite esencial a partir de cascara de naranja y que sera utilizado en la presente investigación. 2) Entre todas las variables implicadas en el proceso, son la presión de trabajo, la porosidad de lecho y el tiempo de extracción las que están estrechamente relacionadas y determinan la magnitud de rendimiento en la extracción. 3) El estudio del proceso realizado en la planta piloto de 10 kg, ha permitido lograr condiciones de extracción de AEN eficientes, obteniendo rendimientos por encima de 0.6% (que es el margen mayor alcanzado según los estudios realizados), a la par que logra un manejo sustentable del proceso productivo. 4) Es posible contar con materia prima orgánica proveniente de los valles de Arequipa, en la medida que se brinde asesoría y acompañamiento al proceso de crecimiento y producción de la muestra de 200 plantones de naranja, creando así las bases para una ampliación de este cultivo al término del tercer año de ejecución del proyecto.

Resultados esperados

Los resultados esperados del proyecto son:

1) Una Planta Piloto de 10 Kg. con resultados del proceso de extracción de aceite esencial de cáscara de naranja, con mejoras importantes en el manejo de recursos materiales y energéticos, respecto a similares que se ofertan en el mercado.
2) Una propuesta tecnológica con criterios de sustentabilidad, de agregación de valor a la producción de naranja de los valles de Arequipa, basada en la extracción por arrastre de vapor del aceite esencial de naranja evaluada experimentalmente y en estado de transferible al sector productivo.
3) Se ha dado utilidad a aproximadamente 5000 m2 del fundo de Majes de la UNSA, mejorando el aprovechamiento de esa tierra, en coherencia con los fines productivos y de promoción de desarrollo agrario, pecuario e industrial para los que fueron entregados a la Universidad.
4) Se ha mejorado significativamente la calidad de naranja como materia prima del proceso de extracción de aceite esencial en la perspectiva de su utilización industrial.
5) Publicación de cuatro 04 artículos difundiendo los resultados de la investigación en revistas indizadas, correspondientes a cada uno de los objetivos específicos planteados.
6) Participación como ponente en los siguientes eventos internacionales:
Congreso mundial de Ingeniería Química en Barcelona el 2017.
Exposición Internacional y Congreso de Ingeniería Química, Protección Ambiental y Biotecnología. ACHEMA Frankfurt 2018.
7) Sustentación de 04 tesis para optar el título profesional de Ingeniero Químico en la UNSA relacionadas a:
Estudio comparativo de la cinética de extracción de aceite esencial de cítricos, con énfasis en la naranja procedentes de valles del sur del Perú.
8) Logro de cuatro 04 Nuevos Profesionales con Título universitario concedido por la UNSA.
9) Profesionales Capacitados: uno en la universidad de Yale y otro en la universidad de EAFIT en Medellín de Colombia.
10) 02 vinculaciones con la universidad de Yale USA (entrenamiento en manejo energético de sistemas productivos del investigador principal) y EAFIT en Colombia(entrenamiento del investigador principal en análisis EXERGETICOS) que son entidades referentes en el tema de la investigación planteada.
11) 01 Solicitud de Propiedad Intelectual ante INDECOPI PERU.
12) 02 Nuevas Tecnologías generadas con el proyecto (Módulo de Extracción de Aceite Esencial de Naranja con enfoque sustentable)
13) 01 Nuevo Producto desarrollado a partir de la investigación básicamente es la producción de aceite esencial ecológico, productos intermedios o finales: protocolo de cultivo orgánico de los plantones de naranja en Arequipa, protocolo sobre criterios de selección de naranja para obtención de aceite con máximo rendimiento, protocolo para la conformación del lecho de extracción, parámetros del proceso de extracción por arrastre de vapor para garantizar calidad y rendimiento en el aceite, protocolo para obtención de una mejor concentración y almacenamiento del aceite esencial de naranja.

Impactos esperados

Ambientales:
El proyecto apunta a lograr una tecnología limpia, cuidadosa del medio ambiente, transferible en forma modular a los agricultores de los valles interandinos de Arequipa y del Sur del Perú en general. Se crea un referente concreto de manejo sustentable de los procesos de transformación en el sector agrario de Arequipa, tanto a nivel del cultivo de materias primas, como a nivel del manejo eficiente de recursos materiales y energéticos.

Económicos:
Se alcanza una alternativa eficiente de agregación de valor para incrementar la productividad de aceite esencial caracterizado.

Sociales:
La Asociación de Agricultores de Vítor y la Joya, que ha comprometido sus terrenos para la siembra y cultivo de naranja ecológica, serían pioneros en agregar valor a su producción de naranja valenciana, mediante la extracción del aceite esencial de su cáscara. Asimismo, se habrían generado puestos de trabajo en el agro en torno al cultivo orgánico de la naranja.