INDUSTRIA DE LA STEVIA – PROCESO DE

OBTENCIÓN

PIA II – FCQ - UNA

Prof. IQ Alba Cabrera Urbieta

STEVIÓSIDOS

A pesar de todos los beneficios que trae su consumo, existen problemas en su comercialización debido a la presencia de un ligero sabor amargo al principio de su degustación, provocando problemas en su comercialización. Por esta razón, la mayoría de las investigaciones buscan obtener un edulcorante natural proveniente de la Stevia, para su utilización en productos alimentarios que sean de sabor agradable.

STEVIA

En 1931, dos científicos franceses, Bridel y Lavieiller comenzaron a estudiar a la Stevia. Descubrieron una sustancia pura blanca cristalina que denominaron Esteviósidos, un glucósido diterpénico dulce que se encuentra en el extracto de Stevia. Los científicos franceses determinaron que la potencia endulzante del Esteviósido era trescientas (300) veces mayor que la del azúcar y establecieron que no causaba efectos tóxicos aparentes en diversos animales de laboratorio (Atencio, 2005).

STEVIA

STEVIA

Contiene más de 100 bioflavonoides identificados y terpenos, a parte de los steviosidos y rebaudiosidos. Tiene compuestos en todas las partes de la planta, tales como minerales, esteroles y bioflavonoides (Luke, 2007).

Composición de la Stevia

Proteínas, calcio, fósforo, ácido cafeico, ácido clorogénico, escopoletina, umbeliferona, quercetina isoquercitrina, avicularin, polystachoside, óxido 25 cariofileno, spathulenol, camazuleno que también se encuentra en la manzanilla, sterebins E, F, G, H que son diterpenos, centaureidin (5,7,3' –trihidroxi-3,6,4'-trimethoxyflavone) y esteroles como el stigmasterol, sitosterol y campesterol (Luke, 2007).

STEVIA

Las hojas de la planta de stevia poseen una mezcla de ocho glucósidos los cuales tienen una potencia edulcorante superior a la de la sacarosa:

Steviol

Steviósido

Rebaudiósido A

Rebaudiósido C (Dulcósido B)

Rebaudiósido E

Dulcósido A

STEVIA

Los glucósidos de esteviol son componentes naturales de la planta Stevia rebaudiana Bertoni. El interés de los glucósidos de esteviol radica en sus propiedades edulcorantes y sus principales componentes son el esteviósido y el rebaudiósido. El producto se obtiene de las hojas de Stevia rebaudiana Bertoni. Las hojas se procesan con agua caliente y el extracto acuoso se concentra y purifica ulteriormente. El producto final puede presentarse desecado por pulverización. Las preparaciones de glucósidos de esteviol son unos polvos solubles en agua, entre 200 y 300 veces más dulces que la sacarosa, blancos o blancos ligeramente amarillentos, cristalinos, inodoros o con un ligero olor característico (Kuznesof y Wallin, 2008).

NOMBRES QUÍMICOS DE LOS GLUCÓSIDOS DE STEVIOL

Esteviósido: 13-[(2-O-β-D-glucopiranosil-β-D-glucopiranosil)oxi]

ácido kaur-16-en-18-oico, β- D-glucopiranosil éster

Rebaudiósido A: 13-[(2-O-β-D-glucopiranosil-3-O-β-Dglucopiranosil-β-D-glucopiranosil)oxi] ácido kaur-16-en-8-oico, β-D-glucopiranosil éster.

Rebaudiósido B: 13-[(2-O-α-L-ramnopiranosil-3-O-β-D-

glucopiranosil)oxi] ácido kaur-16-en-18-oico, β-D-glucopiranosil éster 32

Dulcósido A: 13-[2-O-α-L-ramnopiranosil-β-D-glucopiranosil)oxi]

ácido kaur-16-en-18-oico, β-D- glucopiranosil éster

FÓRMULAS EMPÍRICAS DE LOS GLUCÓSIDOS DE STEVIOL

ESTEVIÓSIDO O STEVIÓSIDO

El esteviósido fue identificado por los franceses Bridel y Lavieille en 1931; no obstante, las hojas de esta especie contienen otros principios endulzantes como los rebaudósidos A y B. El rebaudiósido A es 190 veces más dulce que el azúcar. El esteviósido en forma pura es 300 veces más dulce que una solución al 0,4% de sacarosa (Alonso, 2010).

REBAUDIÓSIDO A

De toda la mezcla de glucósidos de steviol, el rebaudiósido A se encuentra entre el 20 y el 70 por ciento (Kuznesof y Wallin, 2008). Estudios complementarios realizando pruebas sensoriales, determinaron que el rebaudiósido A tiene el mejor sabor y es más cercano al azúcar (Jaramillo yRogel, 2007). De todos los glucósidos de steviol, el Rebaudiósido A o rebiana tiene una dulzura sin notas de sabor amargo o metálico. Por ello tiene que ser extraído de la planta mediante un proceso utilizando solamente agua mientras que el etanol de grado alimentario se utiliza para purificar aún más el extracto en rebiana en un proceso similar a la forma de extraer la esencia de vainilla (Baker, 2010).

PROCESOS DE OBTENCIÓN

Hay gran cantidad de métodos patentados para la extracción del

steviosido, los cuales se pueden clasificar en aquellos basados

en:

Solventes (Haga, 1976; Bondarev, 2001; Morita, 1978)

Procesos de membrana (Kutowy, 1999; Wea-Shang Fuh, 1990)

Adsorción cromatográfica (Itagaki, 1979; Dobberstein, 1982;

Kolb, 2001) Intercambio iónico (Uneshi, 1977; Giovanetto, 1988; Payzant,

1999) Precipitación selectiva (Matsushita y Kitahara, 1981; Kumar,

1986) Fluidos supercríticos (kienle, 1992)

PROCESOS DE OBTENCIÓN

EXTRACCIÓN CON AGUA O SOLVENTES

ORGÁNICOS FILTRACIÓN

PRECIPITACIÓN DE IMPUREZAS

PURIFICACIÓN CON RESINAS DE

INTERCAMBIO IÓNICO CRISTALIZACIÓN SECADO

Las hojas secas de stevia (preferiblemente finamente trituradas) son

colocadas en un tanque para ser combinadas con agua u otro solvente

orgánico. Existen diversos criterios respecto a la temperatura del

solvente, se puede usar a temperatura ambiente, otros inventores

recomiendan bajar la temperatura y otros por el contrario calientan el

solvente. Los inventores que utilizan temperaturas bajas del solvente

(Kutowy, 1999) argumentan que aumentar la temperatura genera una extracción excesiva de sustancias no deseadas las cuales hay que

remover en los procesos siguientes.

PROCESOS DE OBTENCIÓN

EXTRACCIÓN CON AGUA O SOLVENTES

ORGÁNICOS

Las hojas de stevia son mezcladas

con agua cuya temperatura puede

estar entre la temperatura ambiente y 65°C. Luego se pasa a un

proceso de filtración para obtener

un extracto acuoso, el cual es tratado con hidróxido de calcio

(también se puede usar óxido del

calcio, carbonato de calcio, u otras sales básicas de calcio) para

conseguir un precipitado; remueven ácidos orgánicos, bases orgánicas,

sales inorgánicas, fenol,

substancias derivadas del aparato

fotosintético, proteínas, aminoácidos, entre otros.

EXTRACCIÓN

EXTRACCIÓN

AGUA P/ EXTRACCION (Con 0,8 % de CaOH)

Hojas de stevia picadas

DECOLORACIÓN DECOLORACIÓN

Al2 (SO4)3 - 1,0 %

Decoloración

Sulfato de aluminio

Tratamiento con carbón activado

O.B.S.: También se puede utilizar tierra

filtrante

El extracto obtenido es

sometido a un proceso de filtración, donde se

pasa por una resina de retención selectiva la

cual retiene las partículas en

suspensión.

FILTRACIÓN RESINAS DE ADSORCION El liquido de la salida se descarta, se retiran los

steviósidos con metanol

TRATAMIENTO CON RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO

TRATAMIENTO CON RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO

TRATAMIENTO CON RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO

TRATAMIENTO CON RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO

EVAPORACIÓN Y RECUPERACIÓN DEL METANOL

SECADO SPRAY

Recepción de la

Materia Prima

Tratamiento de la

Materia Prima

Extracción Borra o bagazo

Clarificación del

Extracto

Tratamiento del

Extracto

Filtración con tierra filtrante

Impurezas

Tratamiento con resinas

Concentración

Secado Spray

Producto Final > 80% de pureza en

Contenido de esteviosidos totales.

FLUJOGRAMA PARA PROCESAR HOJAS DE ESTEVIA Y OBTENER

ESTEVIOSIDOS DE ALTA PUREZA

Recuperación del

Metanol

Extracción

Centrifugado

Concentración 20%

Centrifugado

Lavado

Reacción A

Centrifugado

Ajuste de pH

Reacción B

Centrifugado

Ajuste de pH

Clarificado

Torres de resina

MeOH

Residuo acuoso

Adsorción

Evaporación

Centrifugado

Secadero Spray

MeOH

Esteviosido> 90%

FASES DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE STEVIÓSIDOS DE ALTA PUREZA

Extracción, TQ; 1,2,3

Decanter 1, 6000 L/h

Falling Film, 1500 L/h

Decanter 2

Lavado, TQ 2

Reacción A, TQ; 5,6,7

Decanter 2, 1500 L/h

Ajuste de pH,TQ;5,6,7

Reacción B, TQ;5,6,7

Decanter 2

Ajuste de pH,TQ;5,6,7

Clarificador, 2500 L/h

Adsorciòn

MeOH

Residuo acuoso

R. CA / R. AN

Evaporador

Decanter 1, 6000 L/h

Secadero Spray

MeOH

Esteviosido> 90%

Evaporador

Secadero Spray

Esteviosido crudo

FASES DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE STEVIÓSIDOS DE ALTA PUREZA

FASE

S D

EL P

RO

CES

O D

E O

BTE

NC

IÓN

DE

STEV

IÓSI

DO

S D

E A

LTA

PU

REZ

A

FASES DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE STEVIÓSIDOS DE ALTA PUREZA

FASES DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE STEVIÓSIDOS DE ALTA PUREZA

BALANCE PROCESO STEVIA INTEGRAL

BALANCE PROCESO STEVIÓSIDO

CO

STO

S D

E E

QU

IPO

S P

AR

A L

A O

BTE

NC

IÓN

D

E S

TEV

IÓSI

DO

S

O.B.S.: Esto es el costo

mínimo para una planta

industrial de este tipo, y

aquí sólo están cotizados

los equipos, no se

incluyen obras civiles,

montaje, mano de obra ni

puesta en marcha, es para

tener una idea aproximada

del monto inicial de la

inversión.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA