Industria de la stevia proceso de obtención de steviósidos de alta pureza

Breve reseña del proceso de obtención de steviósidos de alta pureza

1. INDUSTRIA DE LA STEVIA
– PROCESO DE
OBTENCIÓN
PIA II – FCQ - UNA
Prof. IQ Alba Cabrera Urbieta

2. 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.

3. 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).

4. STEVIA

5. 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).

6. 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

7. 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).

8. 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

9. FÓRMULAS EMPÍRICAS DE LOS GLUCÓSIDOS DE STEVIOL

10. 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).

11. 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).

12. 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)

13. PROCESOS DE OBTENCIÓN
EXTRACCIÓN CON
AGUA O SOLVENTES
ORGÁNICOS
FILTRACIÓN
PRECIPITACIÓN DE
IMPUREZAS
PURIFICACIÓN CON
RESINAS DE
INTERCAMBIO IÓNICO
CRISTALIZACIÓN SECADO

14. 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

15. 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

16. EXTRACCIÓN
AGUA P/ EXTRACCION
(Con 0,8 % de CaOH)
Hojas de stevia
picadas

17. DECOLORACIÓN
DECOLORACIÓN
Al2 (SO4)3 - 1,0 %
Decoloración
Sulfato de aluminio
Tratamiento con carbón
activado
O.B.S.: También se
puede utilizar tierra
filtrante

18. 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

19. TRATAMIENTO CON RESINAS DE
INTERCAMBIO IÓNICO

20. TRATAMIENTO CON RESINAS DE
INTERCAMBIO IÓNICO

21. TRATAMIENTO CON RESINAS DE
INTERCAMBIO IÓNICO

22. TRATAMIENTO CON RESINAS DE
INTERCAMBIO IÓNICO

23. EVAPORACIÓN Y RECUPERACIÓN DEL
METANOL

24. SECADO SPRAY

25. 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

26. 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

27. 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

28. FASES DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE
STEVIÓSIDOS DE ALTA PUREZA

29. FASES DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE
STEVIÓSIDOS DE ALTA PUREZA

30. FASES DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE
STEVIÓSIDOS DE ALTA PUREZA

31. BALANCE PROCESO STEVIA INTEGRAL

32. BALANCE PROCESO STEVIÓSIDO

33. COSTOS DE EQUIPOS PARA LA OBTENCIÓN
DE STEVIÓSIDOS

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.

34. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

36. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA