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1. Introducción
Attalea butyracea es una planta conocida también el nombre de palma de vino o palma real, perteneciente a la familia Arecaceae (Arecales) 1, especie que presenta características importantes en su uso, tanto en los sistemas agrícolas productivos, como en la alimentación en las personas como complemento en la nutricional 2. Esta especie puede alcanzar una altura de 8 a 10 m de alto y 15 a 20 cm de diámetro 3), es una planta con características importantes para la producción de aceites cuya calidad puede igualar Elaeis Guineensis (Palma africana), en Colombia la materia prima primordial para la elaboración de biodiesel es el aceite de palma 4, por lo que de acuerdo con 5, este es el cultivo oleaginoso con mayor eficiencia, sin embargo 6, establece la eficiencia que puede llegar a tener la palma real en la producción de aceites, supera gran parte de las oleaginosas cultivadas en el trópico, en Colombia se han reportado 231 especies de palmas agrupadas en 44 géneros, ocupando el segundo puesto a nivel mundial después de Brasil en cuanto riquezas de estas especies 7.
La importancia del estudio de alternativas para industrializar su aprovechamiento, consumo y cultivo, por ello los biocombustibles elaborados a partir de materias primas renovables no convencionales aparecen como una opción para diezmar la aparición de gases de efecto invernadero que afectan el ambiente 8-9-10.
A sí mismo la preocupación por cuidar el medio ambiente y mitigar la contaminación, ha con llevado a la generación de productos amigables con la naturaleza, como es el caso de los biocombustibles, que buscan renovar el consumo de carburantes fósiles, debido a su bajo impacto sobre el ambiente 11, siendo el aceite biodiesel una muestra de ello, siendo combustible líquido que se puede conseguir a partir de aceites de origen vegetal o animal 12, utilizado en países como Canadá, México e Irlanda 13. En Colombia el biodiesel es una alternativa para los combustibles de origen fósil, en la producción de energía para cubrir los requerimientos nacionales y movilidad. 14, Siendo este un material biodegradable, renovable, no tóxico, cuya ignición proporciona bajos niveles de gases de efecto invernadero como CO2, NOx, SOx y material particulado (MP) (15, es por ello que la investigación tiene como objetivo evaluar las características del aceite obtenido del fruto de Attalea butyracea como alternativa para la obtención de un aceite tipo biodiesel.
2. Metodología
La investigación desarrollada inició con la remoción de la cáscara (mesocarpio) del fruto, seguidamente la reducción de tamaño de la semilla (endocarpio) y posteriormente la extracción de la almendra. Ver Figura 1.
Para ello se emplearon 15 kg de fruto de Attalea butyracea, a la cual le fue retirada la almendra, posteriormente sometidos a un fraccionamiento manual, para la extracción de la semilla de la almendra (endospermo), para ser llevados a proceso de secado, molido y tamizado, calculando mediante la siguiente formula el rendimiento obtenido.
2.1 Secado y molido de la almendra
El secado de la almendra se realizó por el método de la curva característica de secado siguiendo la metodología planteada por 16, con algunas modificaciones para lo cual se utilizó un secador de charolas, modelo PS-ECE-001/PE y serie GEN-0412-237, a una temperatura de 50ºC, por un tiempo de 140 minutos buscando reducir la humedad.
2.2 Tamizado de la almendra
El tamizado se realizó en un tamiz ANALYSETTE 18, Heavy Duty siere shater, de 1.18 mm y 0.60 um, con un diámetro de 0.5 mm.
2.3 Extracción del aceite
El extracto oleaginoso se obtuvo mediante la cocción de la semilla en agua por un tiempo de 60 min, hasta ebullición empleando una plancha calentamiento, seguidamente se realizó un prensado manual utilizando 30 gramos de almendra, con posterior decantación de la misma utilizando un embudo de vidrio el aceite obtenido de se pasó por una centrifuga Gerber de capacidad para 8 tubos, a 10000 rpm, durante 10 minutos, para eliminar impurezas.
2.4 Perfil de ácidos grasos
El análisis de ácidos grasos presentes se realizó por cromatografía de gases con ionización en llama (GC/FID), utilizando una columna DB-23 (J & W Scientific, Folsom, CA, EE. UU) [50% - cianopropil - poli (metilsiloxano), 60 m x 0.25 x 0.25 µm]. La inyección se realizó modo Split (50:1) volumen de inyección 2 µL. La identificación de metil-ésteres de ácidos grasos se utilizó el método de comparación de sus tiempos de retención con los del estándar certificado 37 Component FAME Mix, (AccuStandard, Inc., 125 Markt Street, New Haven CT 06513), el % relativo de los ácidos grasos se determinó según la norma 5508-1990. EL diseño experimental planteado se basó en un Anova de un factor, el cual permitió analizar la variable dependiente determinada, que para este caso fue el tamaño de partícula y su incidencia sobre la variable independiente o de respuesta determinada por el rendimiento de aceite obtenido en cada uno de los ensayos planteados. Para ello se contó con dos niveles determinados de tamaños de partícula que fueron de 1.18 mm y 0.60 micrómetros respectivamente, obtenidos a partir de los tamices utilizados, que dieron origen a dos tratamientos en los que se empleó el mismo método de separación para la obtención del aceite de Attalea butyracea., ya que el tamaño de la partícula es un factor influyente para el proceso de extracción ( 17, pues la superficie de contacto aumenta con la disminución de la partícula, por lo que permite la eficiencia en la extracción18.
3. Resultados y discusiones
En la etapa de remoción del mesocarpio del fruto, de la cantidad de materia prima utilizada de Attalea butyracea, se logró obtener un rendimiento del 56 % de semilla, con un residuo en cascara 6.60 g equivalente al 44 %, seguidamente se procedió a realizar el fraccionamiento manual para extraer la almendra, la cual conto con una masa promedio de 2.60 gramos por cada almendra.
En cuanto al porcentaje de grasa de la almendra de Attalea butyracea esta fue del 55.31%, el cual se realizó teniendo en cuenta la norma AOAC 920.39, donde se observaron factores físico químicos como pH, y humedad en el cual se obtuvieron valores de 5.70 y un 22% respectivamente, la humedad de la almendra, se determinó en una relación de humedad vs tiempo, como se observa en la Figura 2, siendo este factor importante para el almacenamiento de la almendra, por lo que de acuerdo con 19, si la humedad es baja, se minoríza el riesgo de contaminación y daño de la materia prima, por lo que se buscó bajar el nivel de esta en la almendra a un valor cercano al 6-7%, en el secado y posterior molido de la almendra se pasaron por tamices en el que se obtuvieron partículas con tamaños de 0,5 mm con intervalos de 0.5 segundos y con un tiempo de 5 minutos, lo cual indico que el tamaño de partícula apropiado para la extracción de aceite de Attalea butyracea es de 0.60 µm el cual contribuye de forma significativa en el rendimiento de la extracción 20.
En cuanto al proceso de extracción para cada tratamiento (0.60 μm y 1.18 mm de tamaño de partícula) se realizó por prensa manual, sometiendo previamente la almendra a una cocción a temperatura de ebullición del agua, durante 60 minutos, en la Tabla 1 se observan los datos obtenidos en cuanto a porcentaje de rendimiento del aceite, según los dos tamaños de partículas evaluados por triplicado.
Tabla 1 Porcentaje de aceite extraído
| Tratamiento | Tamaño de partícula | Porcentaje de aceite extraído (%) | Media (%) | Desviación estándar | ||
| Repetición 1 | Repetición 2 | Repetición 3 | ||||
| 1 | 1.18 mm | 20.90 | 21.00 | 21 | 20.96 | 0.05 |
| 2 | 0.60 µm | 35.00 | 34.90 | 35 | 34.96 | 0.05 |
Con el cual se consiguió una relación optima entre este factor y la variable respuesta, que de acuerdo con lo planteado por 21, el tamaño de partícula influye, ya que cuanto más pequeñas y homogéneas sean estas, mayor será la superficie interracial y más se favorecerá la operación de transferencia de masa, que al ser comparado con la producción de aceite biodiesel a partir del extracto de almendra del corozo Bactris guineensis, los mejores rendimientos se obtuvieron con la partícula de menor tamaño siendo esta de 500µm, así mismo 22, afirman que un mayor tiempo de contacto entre los compontes de la solución lleva a la consecución de una mayor concentración del producto.
En cuanto al secado, se evidenció que los primeros 10 minutos la masa se mantiene constante, observándose posteriormente un descenso de la humedad, reduciéndose de un 22% a un 6%, valor dentro del rango establecido para proceder a la extracción.
En relación a la masa de la almendra, el promedio de cada una fue de 2.60 g teniendo en cuenta que la palma real Attalea butyracea contiene tres almendras, su masa por fruto equivale aproximadamente a 6g, mientras que el fruto de palma corozo (Acrocomia aculeata) solo posee una almendra cuyo peso es de 2.53g, lo que permite determinar que el aprovechamiento de la palma real como materia prima es viable, debido a que contiene tres almendras por fruto, con lo que 23, establecen que esta almendra se asemeja a las características presentadas por de la almendra de Elaeis Guineensis.
En la Tabla 2 se muestran los resultados del análisis estadístico en función de la variable utilizada, la cual fue el rendimiento de aceite extraído. describiendo los resultados obtenidos en los dos tratamientos y las tres repeticiones realizadas con cada tamaño de partícula, obtenidos del análisis de factor Anov.
Tabla 2 Resultados del factor Anova de los tamaños de partículas evaluados
| N | Media (%) | Stad. Deviación | Stad. Error | 95% interval Confianza para Media | Minimo (%) | Maximo (%) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Baja correlacion (%) | Alta correalacion (%) | |||||||
| Particula 1.18 mm | 3 | 20.96 | 0.057 | 0.03 | 20.82 | 21.11 | 20.90 | 21.00 |
| Partícula 0.600 µm | 3 | 34.96 | 0.057 | 0.03 | 34.82 | 35.11 | 34.90 | 35.00 |
| Total | 6 | 27.96 | 7.66 | 3.13 | 19.91 | 36.01 | 20.90 | 35.00 |
Así mismo en la Figura 3, se evidencian los dos tratamientos de partículas con sus resultados en cuanto a porcentaje de rendimiento obtenidos del análisis Anova un factor con el software estadístico SPSS.
En el cual los valores encontrados fueron: 20.96 y 34.96 % para los tamaños 1.18 y 0.60 μm.
En cuanto a la relación al perfil de ácidos grasos obtenidos por cromatografía de gases, se reportó la presencia de 19 ácidos grasos presentes en el aceite de (Attalea butyracea), como lo muestra la Tabla 3, una diferencia significativa en relación a lo reportado por 24,en la caracterización química del aceite obtenido por métodos artesanales de tres variedades de palma africana (elaeis guineensis jacq.), en el que solo se encontraron 4 ácidos grasos, dos menos que lo reportado 25con el aceite de palma de mil pesos (Oenocarpus Bataua), el cual reporto la presencia de seis ácidos grasos.
Tabla 3 cantidad relativa, % de ácidos grasos en metilesteres (FAME), en la muestra.
| Ácido graso | Cantidad relativa de ácido graso medida en forma de metil Ester | ||
|---|---|---|---|
| 987631-01-AF | |||
| 1° medición | 2° medición | Promedio | |
| Caproico ( C6:0) | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| Caprilico ( C8:0) | 8.1 | 8.1 | 8.1 |
| Undecanoico (C 10:0) | 6.4 | 6.4 | 6.4 |
| Laurico ( C11:0) | < 0.1 | < 0.1 | < 0.1 |
| Tridecanoico ( C12:0) | 50.0 | 49.7 | 49.8 |
| Miristico ( C13:0) | 16.1 | 16.0 | 16.0 |
| Pentadecanioco ( C 14:0) | < 0.1 | < 0.1 | < 0.1 |
| Palmítico ( C 15:0) | 7.1 | 7.2 | 7.2 |
| Palmitoleico (C16:1) | < 0.1 | < 0.1 | < 0.1 |
| Heptadecanoico ( C 17:0) | < 0.1 | < 0.1 | < 0.1 |
| Esteárico ( C18:0) | 3.9 | 4.0 | 4.0 |
| Oleico ( C18:In9c) | 5.9 | 6.1 | 6.0 |
| Linoleico ( C18:2n6c) | 1.6 | 1.6 | 1.6 |
| Linolenico ( C18:3n3) | < 0.1 | < 0.1 | < 0.1 |
| Araquidionico ( C20:0) | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| Eicosenioco ( C20:In9) | < 0.1 | < 0.1 | < 0.1 |
| Behenico ( C22:0) | < 0.1 | < 0.1 | < 0.1 |
| Lignocerico ( C24:0) | < 0.1 | < 0.1 | < 0.1 |
Con relación a la caracterización fisicoquímica estos se realizaron teniendo en cuenta las normas NTC 218, 283,289 y 336, para acidez, índice de yodo, índice de refracción y la densidad respectivamente. la acidez se determinó teniendo cuenta el número de miligramos de KOH necesarios que se requieren para neutralizar los ácidos grasos libres de un gramo de grasa, así mismo el índice de yodo fue realizado expresando concentraciones de ácidos grasos insaturados, junto con el grado de instauración, la densidad se determinó la masa a volúmenes iguales de agua y de aceite que se utilizaron para calcular la relación entre ambos valores, bajo condiciones específicas de temperatura a 20°C para aceites que de acuerdo con 26, la densidad es un factor en el que su variación depende del tratamiento que se le realice, así mismo 27, establece que la densidad en aceites de origen vegetal son proporcionales al grado de instauración e inversamente proporcional a la longitud de la cadena de ácidos grasos, finalmente los valores registrados fueron comparados con los del aceite de palma africana según la Norma Técnica Colombiana para aceite crudo natural de palma africana NTC 431 (ICNTC, 2009). en la Tabla 4 Se observa algunas propiedades de calidad evaluadas del para el aceite.
Tabla 4 Parámetros físicos del aceite de almendra de Attalea butyracea
| Prueba | Repetición 1 | Repetición 2 | Repetición 3 | Media |
|---|---|---|---|---|
| Acidez (%) | 2.40 | 2.38 | 2.38 | 2.38 |
| Índice de yodo(g de yodo/100g de muestra) | 26.00 | 26.00 | 26.00 | 26.00 |
| Índice de refracción | 1.45 | 1.45 | 1.45 | 1.45 |
| Densidad (g/mL) | 0.93 | 0.92 | 0.92 | 0.92 |
Como porcentaje de grasa obtenido para la almendra de Attalea butyracea este fue del 55.31%, esto debido al tamaño de la almendra, y su alto contenido de aceite, lo cual lo convierte a este cultivo en una materia prima con buen potencial para extracción de aceites por su contenido de grasa, por lo que 28, establece que en relación con el contenido de grasa en almendra de Elaeis Guineensis este oscila entre 47-50%, siendo éste último el cultivo explotado actualmente por las industrias aceiteras de Colombia específicamente en la región del Catatumbo. A sí mismo se puede mencionar que este aceite puede clasificar como un aceite de características ácidas, por lo que una vez se realice la estabilidad del mismo se debe realizar el proceso transesterificación como primera etapa utilizando un catalizador ácido y en una segunda etapa realizar la reacción de transesterificación usando como catalizador una base, ya que su porcentaje de acidez está por encima del 2 % 29, esto debido a que un combustible con una acidez alta tiende a corroer el tanque de combustible y las tuberías del motor, que, pudiendo incrementar con el tiempo su almacenamiento 30. En cuanto al índice de yodo, esta corresponde a las instauraciones presentes en el aceite 31, medida que fue comparada con la norma NTC 283 Grasas y aceites vegetales y animales, el cual presentó un valor de 26.00 g de yodo /100 g de muestra, que para el CODEX STAN 210 los rangos establecidos para un aceite de almendra de palma se encuentra entre 14.1-21.1 32, lo cual demuestra que el aceite de palma real está por encima de este valor en un 4 %, lo cual puede estar relacionado directamente con el contenido de ácidos grasos insaturados del aceite, es así como en la investigación realizada por 33, el índice de refracción para palma corozo (Acrocomia aculeata) es de 1.45 lo que indica que los valores para la palma estudiada difieren en un 0.5%, tratándose de un aceite de almendra.
Para los dos casos, la densidad se encuentra dentro de los parámetros establecidos, valores por fuera del estándar podrían producir dificultades en la combustión 34, puesto que la densidad es influyente en la cantidad de combustible que es trasmitida al motor, 35, la densidad determinada según la NTC 336 para el aceite de palma real se encuentra en 0.923 g/cm3, valor similar al aceite de palma corozo (Acrocomia aculeata) a la reportada por 36, y que además es similar a la aceite de soya (0.91g/ml) 37. La Figura 4 muestra los ácidos grasos encontrados en Attalea butyracea, donde se observan gráficamente los ácidos que contiene el aceite en mayor proporción, en relación con el contenido en el aceite de palma real, este tiene valores cercanos al aceite de coco, materia prima que se emplea en la elaboración de biodiesel., observándose en la investigación realizada por 38, la presencia de los siguientes ácidos grasos mayoritarios los ácidos láurico (C12:0), mirístico (C14:0), palmítico (C16:0), oleico (C18:1), caprílico (C8:0) y cáprico (C10:0), y en menor proporción ácidos esteárico (C18:0), linoleico (C18:2), linolénico (C18:3) y palmitoleico (C16:1).
En cuanto Attalea butyracea, esta presento una elevada cantidad de ácidos grasos saturados en términos de porcentaje, lo cual favorece la estabilidad oxidativa del aceite tipo biodiesel, haciéndolo más estable ante los posibles cambios que puede sufrir a la exposición del ambiente (rancidez, oxidación, deterioro del aceite), siendo aspectos importantes para la evaluación de la calidad del biocombustible por lo que es importante mencionar que los biodiesel, elaborados a partir de materias primas con un alto contenido de ácidos grasos saturados o mono insaturado presentan mayor resistencia a la oxidación 39).
4. Conclusiones
El fruto de Attalea butyracea, contiene tres almendras, las cuales mostraron características importantes , así como su porcentaje de extracto etéreo (grasas bruta) obtenida, de igual manera la extracción de aceite demostró resultados favorables al realizarla con el menor tamaño de partícula evaluada, permitiendo una mejor penetrabilidad del agua en esta para su proceso de extracción, en cuanto las características fisicoquímicas analizadas se encuentran dentro de los rangos establecidos por el Codex Stan 10, por lo que se puede establecer que el aceite extraído de Attalea butyracea puede ser aprovechado, ya que presenta características propias para la elaboración de un biocombustibles.
