Mejoras a la hidrodestilación

La hidrodestilación puede ser mejorada introduciendo pequeños cambios a la técnica o al montaje. Uso de aparatos de Clevenger y técnicas modernas de calentamiento permiten mejorar la técnica.

Aparato de Clevenger

La primera mejora sugerida para la hidrodestilación fue en un articulo de abril de 1928 donde Joseph Franklin Clevenger propuso un novedoso aparato de vidrio consistente en un adaptador de vidrio que conducía el vapor de manera diagonal al condensador. Cuando el liquido retorna al sistema es dirigido a una sección graduada donde se almacena.

En la sección graduada el liquido y el aceite esencial se separan por decantación. Si el aceite esencial es menos denso que el agua se formará una capa en la parte superior de la sección, mientras que el hidrosol retornará por rebosamiento al recipiente de destilación.

Ilustración 2. Montaje de hidrodestilación con aparato Clevenger. A para aceites más densos que el agua. B para aceites menos densos que el agua.
Montaje de hidrodestilación con aparato Clevenger. A para aceites más densos que el agua. B para aceites menos densos que el agua.

El uso de un aparato Clevenger permite realizar extracciones mas largas pues el liquido se recircula al sistema, evitando agregar mas solvente al sistema con los inconvenientes que eso acarrea, además, es posible realizar un seguimiento a la extracción para saber en que momento se logró extraer la máxima cantidad de aceite esencial de la muestra.

Originalmente el aparato de Clevenger fue propuesto como parte de una metodología de determinación de compuestos volátiles en muestras de todo tipo, empleando solventes orgánicos para su extracción. Rápidamente se adoptó para el análisis del contenido de aceite esencial y actualmente se sigue empleando para dicho fin.

Diagramas del articulo original de Clevenger
Diagramas del articulo original de Clevenger

Clevenger en su artículo describió tanto un modelo para aceites mas ligeros que el agua (o el correspondiente solvente) y mas pesados que esta. Además, es posible encontrar en el mercado modelos de este aparato con llaves de paso que permiten extraer el aceite obtenido sin detener el proceso de extracción.

A nivel industrial es posible construir aparatos de Clevenger en acero, aluminio o cobre para aumentar la eficiencia del proceso.

Reducción de la presión en el sistema

Otra mejora a la hidrodestilación consiste en reducir la presión del sistema a través de un sistema de vacío.

Al igual que en una destilación a presión reducida, la disminución de la presión del sistema disminuye la temperatura de ebullición del solvente, haciendo la extracción menos agresiva con los compuestos volátiles.

La reducción de la presión puede aplicarse tanto en un montaje tradicional de hidrodestilación como en un montaje con aparato Clevenger, con las ventajas y desventajas de cada esquema de montaje.

Un aspecto que se debe tener en cuenta al reducir la presión es que es necesario que el sistema de refrigeración tenga una buena eficiencia para poder condensar los volátiles del sistema y que no sean arrastrados al sistema de vacío.

Esquema de montaje de hidrodestilación a presión reducida
Esquema de montaje de hidrodestilación a presión reducida

El uso de vacío en extracciones para investigación es muy regular, pero un caso distinto es su aplicación a nivel industrial, donde el coste para generar bajas presiones en un sistema es elevado y solo se emplea en aplicaciones específicas, por lo tanto, no se suele emplear como una alternativa de mejora para procesos de obtención de aceites esenciales por hidrodestilación.

Nuevas tecnologías de calentamiento

El calentamiento del recipiente de extracción donde se encuentran mezclados el solvente y el material a extraer es uno de los puntos clave en un esquema de extracción por hidrodestilación.

El desarrollo de nuevas tecnologías de calentamiento como el empleo de microondas ha permitido plantear nuevos esquemas de extracción con mayor eficiencia tanto en rendimiento como en la calidad de los extractos obtenidos.

Actualmente el uso de microondas en la extracción de aceites esenciales ha tomado fuerza en muchos laboratorios de investigación gracias a sus ventajas como el calentamiento uniforme, constante y veloz de la muestra, contribuye el rompimiento celular, liberando metabolitos de interés desde el interior de las células.

Esquema de montaje de hidrodestilación a presión reducida (2)
Esquema de montaje de hidrodestilación a presión reducida (2)

Se pueden encontrar una gran cantidad de artículos científicos donde se ha combinado la hidrodestilación con calentamiento a través de microondas, reportando buenos resultados en comparación a métodos tradicionales de calentamiento para la obtención de aceites esenciales en términos de rendimiento, perfiles de concentración de volátiles, ahorro de tiempo de extracción y energía entre otros.

En la industria de obtención de aceites esenciales aun no se ha implementado el calentamiento con microondas debido al costo inicial, que elevaría el precio del aceite esencial obtenido, dificultando su comercialización.

Es posible generar esquemas de extracción que combinen varias alternativas de mejora para la técnica de hidrodestilación, combinar el uso de aparatos de Clevenger con calentamiento por microondas y el uso de bajas presiones para aumentar la eficiencia de extracción, aunque es necesario tener en cuenta las ventajas y desventajas de cada tecnología, así como el costo – beneficio de la implementación de estos esquemas de extracción mejorados.

  1. Clevenger, J. F. (1928), Apparatus for the determination of volatile oil. J. Pharm. Sci., 17: 345-349. doi:10.1002/jps.3080170407
  2. Kusuma, Heri & Taufik, Kusuma & Rohadi, Imam & Daniswara, Edwin & Altway, Ali & Mahfud, Mahfud. (2017). Preliminary Study: Comparison of Kinetic Models of Oil Extraction from Vetiver (Vetiveria Zizanioides) by Microwave Hydrodistillation. Korean Chemical Engineering Research. 55. 574-577. 10.9713/kcer.2017.55.4.574.