El microondas experimental que extrae ‘tesoros’ de la tierra

A la caza del tesoro. Su idea es dirigir el timón hacia cajas repletas de alhajas. No son unas joyas cualquiera, son compuestos muy interesantes en diferentes sectores. El grupo de Procesos de Alta Presión del Instituto de Bioeconomía de la Universidad de Valladolid (UVA) trabaja desde hace años en la intensificación de procesos industriales, es decir, en mejorar la eficiencia del uso de los recursos empleados. En concreto, en los procesos de extracción de compuestos de interés con matrices naturales, como pueden ser residuos o subproductos de la industria agroalimentaria.

La idea de este equipo es buscar la reducción en la cantidad de disolvente empleado, eso sí, siempre y cuando esté aprobado por la Unión Europea como apto para consumo humano –es el caso del alcohol (etílico) o las mezclas de alcohol y agua– y el tiempo de proceso. Encontraron en el microondas, el aliado perfecto en su camino. «Gracias a él, conseguimos un calentamiento rápido y desde el interior de la materia que favorece los procesos de extracción ya que tanto la diferencia de temperatura como la diferencia de concentración del compuesto que se quiere extraer va de mayor a menor desde dentro hacia a afuera», explica María José Cocero, directora del grupo de investigación y del instituto, antes de comentar que en la extracción convencional –calentando el disolvente en el que introducen la materia y agitan durante un tiempo determinado–, el calentamiento es desde el exterior mientras que el cambio de concentración es igual desde dentro hacia afuera.

Además, apunta que la energía del microondas puede tener un efecto de modificación de la estructura de la materia prima que favorece de forma adicional la extracción de compuestos. «Este proceso es muy claro en la extracción de aceites esenciales, en la que también hemos trabajado, donde el tratamiento microondas se ejerce directamente sobre la planta fresca, sin disolvente, de forma que la energía aplicada calienta de manera bastante selectiva el agua que contiene la materia prima gracias a sus propiedades dieléctricas –que son las que rigen la mayor o menor interacción entre las sustancias y el microondas– y se produce su vaporización rompiendo la estructura de tricomas que son los apéndices donde las plantas almacenan el aceite esencial».

En general, manifiesta María José Cocero, en la extracción de compuestos bioactivos se pueden obtener mejoras en el rendimiento del 20% y reducciones del tiempo de procesado superiores a 10 veces, pasando de horas a minutos. «En cualquier caso, existe una gran influencia de la materia prima a procesar y el compuesto de interés», detalla, antes de precisar que en algunos casos la mejora del rendimiento puede alcanzar el 50% y otros en la mejora del proceso es sólo de tiempo.

Asimismo, esta tecnología favorece de manera selectiva la extracción de los compuestos de interés frente a otros compuestos que conforman la materia prima natural como pueden ser fibras, azúcares, proteínas... Gracias a esto el producto que se logra está enriquecido en comparación con el obtenido de forma convencional, sobre todo, teniendo en cuenta que habitualmente el disolvente de los extractos líquidos se elimina por evaporación para obtener un producto seco.

El proceso de extracción por microondas se conoce desde hace tiempo, sin embargo, no está implementado a gran escala a nivel industrial. Uno de los motivos más importantes es que en este proceso la energía microondas se aplica a una mezcla de materia y disolvente igual, equivalente a la que se emplea en el proceso convencional y durante todo el tiempo de extracción. «Esto hace que se requieran equipos muy voluminosos y que trabajen de forma discontinua, que son los que existen actualmente a nivel comercial, pero tienen una implantación muy limitada», puntualiza Cocero.

La propuesta del grupo de la UVA es la aplicación de un tratamiento intenso de microondas, que puede variar desde 15 a 120 segundos, con la menor cantidad de disolvente posible para que el tratamiento esté focalizado sobre la materia prima y, a continuación, agregar el disolvente necesario y proseguir con una extracción convencional de una duración muy inferior a la habitual. Así, subraya, se mejora la eficiencia en la aplicación de microondas, y aunque puede alcanzar temperaturas altas durante el pretratamiento, el tiempo es muy corto, por lo que no se han observado efectos negativos sobre la estabilidad de los compuestos sensibles al calor.

La principal diferencia con otros equipos que siguen esta línea de investigación es que tienen resultados muy positivos en diversas materias primas: hollejo y raspón de uva, lías del vino, alpeorujo –residuo de la aceituna después de la extracción de aceite–, hojas de azafrán, residuos de açaí y plantas medicinales como el romero. Con la intención de pasar de un proceso por lotes a nivel de laboratorio a un proceso industrial, se ha desarrollo un prototipo capaz de procesar la materia prima en continuo, manteniendo los tiempos de operación y energía absorbida de los experimentados a pequeña escala.

El proceso se ha aplicado a lías de vino tinto de la denominación de origen Ribera del Duero y también a vino de Oporto. Esta tecnología ha permitido duplicar la cantidad de antocianinas –que tienen un alto interés para su uso como colorante alimentario, a la vez que puede ser aditivo por sus propiedades antioxidantes– extraídas de las lías y reducir «significativamente» siendo suficientes tiempos inferiores a dos minutos. «Es un hecho importante para una posible aplicación industrial ya que en la actualidad existe una gran demanda a nivel mundial de los colorantes antociánicos orientada a la producción de bebidas, productos lácteos y golosinas», informa.

De momento está disponible una planta piloto con capacidad de tratamiento de 20 kilogramos a la hora, que se puede adaptar de forma flexible a diferentes materias primas. El prototipo, que se ha desarrollado de forma conjunta con la Universidad Politécnica de Cartagena, se encuentra en fase de tramitación.