Uso Industrial de Plantas Aromáticas y Medicinales

TEMA 5. OBTENCIÓN DE MATERIA PRIMA 5.1 Introducción 5.2 La recolección. 5.3 Transformación Primaria. 5.4 Segunda transformación. 5.5 Formas de presentación de las PAM 5.1 Introducción Se conoce como materias primas a los materiales extraídos de la naturaleza que nos sirven para producir los bienes de consumo. Se clasifican según su origen: vegetal, animal, y mineral. En una primera aproximación a los mercados de PAMC, podemos distinguir dos grandes tipos de productos. • •

Las plantas o partes de las mismas, ya sea en fresco o secas, troceadas o enteras. Los extractos, aceites esenciales y oleorresinas obtenidos como primera transformación de las mismas.

Ambos grupos constituyen la materia prima de industrias de perfumería, cosmética, farmacia y parafarmacia, alimentaria y química, principales destinatarios de estas plantas o los productos de su transformación primaria. Para la obtención de estas materias primas a partir del material vegetal cultivado, se llevan a cabo las siguientes etapas, que iremos estudiando detalladamente. -

Recolección (manual o mecanizada). Transformación primaria (secado, molturación, refrigeración, liofilización, congelación, destilación, extracción). Transformación secundaria (envasado, etiquetado, transporte, conservación).

Cada uno de estos pasos debe llevarse a cabo bajo unas estrictas normas de calidad que garanticen una materia prima final adecuada a las demandas y requisitos del mercado, y por tanto, competitiva. 5.2 Recolección La recolección es el proceso mediante el cual se obtiene la parte de la planta que va a ser utilizada (droga). La droga se separa de la planta en el momento de recolectar (raíz, flor); o se corta una parte de la planta y posteriormente se separa la parte de interés (hojas). a. Tipos de recolección Existen 2 tipos de recolección -

Silvestre.

La época de recolección silvestre suele empezar en marzo y alargarse hasta octubre – noviembre en función de lo que se deba recolectar y la parte de la planta utilizada. Hay una legislación bastante amplia, aunque no suficiente, que controla la recolección de determinadas especies que requieren permisos especiales de la administración. -

Cultivo

Puede realizarse a partir del primer o segundo año de implantación y puede realizarse durante 3 a 5 años (tomillo, ajedrea) o de 8 a 9 años (romero, hierba luisa). Unas plantas se recolectan

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1 sola vez al año (tomillo), otras varias veces al año (melisa) y otras, cada 2 ó 3 años (valeriana o equinácea). -

El agricultor debe saber qué parte de la planta se emplea y cuando debe recolectarse. El momento de la recolección depende de la parte a recolectar. La sumidad florida se recolecta justo al inicio de la floración. Las hojas, justo antes de la floración y se recomienda a primeras horas del día. Las raíces, en otoño o invierno, o una vez que la planta ha dado sus frutos, si se quiere obtener semilla.

Otro criterio a tener en cuenta es recolectar cuando más alto es el contenido en un principio activo determinada. Por ejemplo, la valeriana es rica en ácidos valerénicos y valepotriatos en febrero – marzo y el máximo de aceite esencial se obtiene en septiembre. La recolección se realiza de forma -

Manual (manojos de tomillo o ajedrea). Semimanual (hojas de hierba luisa). Mecánica (tomillo, melisa, lavandín)

Las operaciones de cosecha deben realizarse de forma tal que se mantenga la calidad y sanidad del producto, evitando su contaminación. Las muestras de materia vegetal se recolectan en la época elegida, antes, durante o tras la floración. Se obtiene una muestra completa, de hojas, flores y tallos, y raíces en caso de que interese estudiar algún principio activo contenido en ellas. Se dejan secar al aire hasta peso constante, y se separan hojas, tallos y flores, pesando cada una de las submuestras. Si es necesario, las plantas se trituran con un molinillo, aunque la molienda se puede llevar simplemente a mano, en pequeños trozos. Como norma general, no deben recogerse las plantas con el tiempo húmedo (lluvia, niebla...). Lo mejor es recolectar por la mañana (cuando se seque el rocío). • • • • • •

Las hojas se recogen jóvenes pero completamente desarrolladas, justo antes de que las flores estén completamente desarrolladas (al inicio de la floración). Las flores se recogen cuando están abiertas del todo pero aún frescas. Los frutos se recogen maduros. Las raíces totalmente desarrolladas y vigorosas. La corteza se recoge en ramas jóvenes. La hierba completa se recoge al principio de la floración.

La recolección en campo se hará de modo que no se arranque la raíz, con herramientas adecuadas, cambiando de lugar para dar tiempo a la regeneración, nunca todos los ejemplares de la misma especie en el mismo lugar, no más de la mitad de las hojas de una misma planta, dejando frutos y semillas. Para la recolección, existen en el mercado máquinas diseñadas y ajustadas e este cultivo. En algunos casos se aprovechan las mismas cosechadoras de cereales o segadoras de forraje con pequeñas modificaciones. Para pequeñas superficies (como máximo 2 ó 2,5 ha), también se puede trabajar con un cultivador adaptado con el cual se pueden hacer los trabajos de mantenimiento y cosecha. b. Momento de la recolección

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El ciclo productivo varía según la especie escogida y la intensidad de la producción. Puede ser desde 3 años para la menta o la Equinacea, hasta los 4 o 5 para los tomillos, los oréganos o la melisa y los 8 o 9 años para las lavandas o romeros. El período de recolección comienza en mayo y se puede alargar hasta el mes de octubre. De algunas especies se llega a hacer 3 y 4 cortas por temporada, mientras que otras sólo soportan una o dos. El momento de recolección viene fijado por la parte de la planta que se quiera aprovechar (semillas, hojas, flor o raíz) y debe tenerse en cuenta que es un factor clave para conseguir la calidad y riqueza deseada en principios activos. En general la entrada en producción es a partir del primer año, pero en muchos casos si se planta en otoño, ya se puede obtener la primera cosecha durante el próximo verano. Dependiendo de las condiciones se puede hacer uno, dos o tres cortes por año, por ejemplo el tomillo admite tres cortes si la planta está en riego, el orégano admite dos, la melisa, admite tres, al igual que la menta que puede llegar a cuatro, la parte aérea de las equináceas tres, al estragón dos, a la Salvia officinalis tres, al hipérico dos si se riega, la ajedrea dos o tres, la lavanda y el espliego uno, etc. El ritmo de recolección debe estar siempre sometido al ritmo de procesado o transformación Por lo tanto debe encajar perfectamente la capacidad de trabajo en recolección de la maquinaria utilizada (ha/día), con la capacidad de transformación del equipo disponible (Tn/ planta fresca/día) con la capacidad de trabajo de la mano de obra disponible y con el periodo de recolección de las especies cultivadas. c. Procesos post cosecha Los siguientes procesos post – cosecha son comunes en plantas medicinales (para uso farmacológico) Corte: Se efectúa para favorecer la salida de la humedad por el aumento de la superficie de evaporación, está en dependencia de la tecnología aplicada y el tipo de cultivo. Lavado: Consiste en aplicar agua potable a la parte de la planta que se va a deshidratar con el propósito de eliminar la tierra y otros materiales extraños. Desinfección: Que consiste en la eliminación de los microorganismos patógenos para el hombre por diferentes vías, hasta los niveles establecidos por las normas. -

-

Química: Consiste en inmersiones del material a deshidratar, en soluciones de sales cloradas de otro tipo (Hipoclorito de sodio, Calcio) a fin de reducir la población microbiana hasta los parámetros aceptados por las normas. Física: Consiste en exponer el material a deshidratar a radiaciones gamma, este método se emplea cuando la desinfección química no resulta eficiente y cuando la entrega de material vegetal proviene de áreas tecnificadas donde el flujo de entrega es constante y la aparición de materias inorgánicas es poca.

Blanqueo: Esta operación se realiza para evitar la oxidación. Consiste en un choque térmico por inmersión en agua caliente o con vapor, con el propósito de inhibir la acción de las enzimas responsables de la oxidación. Sulfitación: Tiene como objetivo conservar el color y sabor natural, prolongar su conservación y retardar la pérdida de las vitaminas A y C, contrarrestar el desarrollo de los microorganismos. Consiste en exponer el material vegetal a una concentración de dióxido de Azufre, producto de

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la combustión de este, comprendida entre un 1.2 % y 2 % en volumen, en la atmósfera de una cámara cerrada por un tiempo establecido. También se puede realizar por inmersión en una solución de bisulfito o metabisulfito de sodio, concentraciones y tiempo que varían según el producto. 5.3 Transformación Primaria La transformación comprende todos aquellos procesos que van a permitir conservar la materia prima, seleccionar la parte utilizada, limpiarla de elementos extraños, triturarla o molturarla, obtener sus principios activos (extracción y destilación), para finalmente ser envasada y etiquetada, para un correcto almacenaje y/o transporte. Debe llevarse a cabo cumpliendo los requisitos para una correcta manipulación. El material recolectado ha de pasar por un proceso de manipulación o transformación posterior según el producto buscado. Los procesos principales de transformación y conservación son: -

Secado o liofilización si el destino es planta seca Extracción de principios activos no volátiles Destilación de aceites esenciales (volátiles) Refrigeración o congelación para planta fresca o congelada respectivamente. a. Secado.

El objetivo es deshidratar por debajo del 10% y que no puedan actuar los encimas; evitar el ataque de bacterias y hongos, que provoquen moho y por tanto se pierda calidad, al mismo tiempo facilitar el transporte. Plantea problemas pues no todas las drogas tienen el mismo grado de humedad. La textura de las drogas también es diferente y según esta habrá mayor o menor facilidad para que el agua se evapore. Los principios activos pueden ser más o menos sensibles a la temperatura. La deshidratación debe ser lo más rápida posible y que no altere el principio activo. Después de la desecación hay que determinar la humedad para que no sea inferior al 10 %. El método a emplear dependerá de la naturaleza de la droga, humedad, consistencia, cantidad y naturaleza del principio activo. Los alcaloides son más resistentes que los glicósidos o azucares. Así, los aceites esenciales no se pueden desecar a temperaturas elevadas por su volatilidad. Tres métodos: por aire, calor, a vacío. Desecación por aire Se practica en países de clima cálido y seco, para cantidades pequeñas de droga y para cuando los principios activos son poco alterables. Esta desecación se hace a la sombra, para evitar la acción del sol, provocaría acciones fotosintéticas sobre la droga. Normalmente se protege de la humedad de la noche, se hace en lugares cerrados ventilados, extendiendo el material en capas delgadas. Es un proceso lento y puede haber desecación al aire. Desecación por calor Es el más usado, tiene la ventaja de que podemos controlar los dos factores que afectan a una buena desecación: la temperatura y la ventilación. Tendremos que asegurar una eliminación rápida de la humedad, sin alterar el principio activo. Si la temperatura es elevada, se produce una evaporación rápida superficial y se forma una costra que impide que la desecación progrese. La desecación se suele practicar entre 30 y 40 grados. Para cortezas entre 60 y 70; según el principio activo. La ventilación nos asegura que el aire permanece en contacto con la droga hasta que se satura de humedad. Una vez saturado se retira. La desecación a pequeña escala se hace en estufas con tiro de aire y en la industria se suele practicar en túneles de desecación. Estos tienen en un extremo un foco calorífico y en el otro un ventilador. En el túnel se introduce la droga en vagonetas con varias bandejas, consiguiendo una desecación progresiva. A medida que va avanzando va encontrando aire menos caliente.

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Esta operación de secado se hace dentro de las instalaciones industriales: los secaderos, dimensionados y diseñados para una cantidad y tipo de material vegetal a tratar. Las condiciones del proceso (temperatura y humedad) dependen sobretodo de la especie a tratar debe tenerse en cuenta la cantidad de agua que tiene el órgano vegetal a secar y la retención que hace, la temperatura máxima de secado y la humedad ambiental del aire que se utilice. Para dimensionar la capacidad del secadero debe de tenerse presente la cantidad y el volumen de materia fresca que se quiere secar en un período de tiempo determinado. Para la producción de planta seca, se puede hacer secado natural, que requiere más tiempo y espacio, ya sea colgando las plantas o en bandejas, o secado forzado, que consiste en hacer circular aire seco y caliente en un recinto cerrado extrayendo el aire húmedo y frío. Es mucho más rápido, dependiendo también de la humedad de la planta. La temperatura de secado adecuada es 32 a 35 ºC, que no desestabiliza los principios activos ni volatiliza la esencia. Conviene reducir el tiempo de secado a fin de evitar pérdidas de este tipo. Postsecado Una vez seco, hay que seleccionar la parte que se usa y eliminar restos de la planta que no se utilice, o elementos extraños que se hayan podido incorporar durante la recolección (tierra, piedras etc.) Es posible esta separación mediante máquinas especiales provistas de tamices, o columnas de aire que separan diferentes densidades por corriente de aire. Añadiendo imanes se pueden separar los metales. Posteriormente, dependiendo del uso o presentación, se puede: -

Molturar (polvos para cápsulas o comprimidos, condimentos etc.) Triturar (botes, bolsas de infusión, etc.)

Una vez secado el material vegetal (10-11% De humedad) se puede almacenar sin miedo a padecer ningún proceso biológico que degrade sus principios activos. b. Liofilización Es una deshidratación por congelación. Someter el material a temperaturas muy bajas (-30,80), congelándose el agua en finos cristales. Sublimar el hielo mediante el vacío. c. Refrigeración Con la refrigeración se mantienen las características organolépticas y el aspecto. Para que el proceso de refrigeración sea adecuado es muy importante bajar la temperatura rápidamente y prevenir la pérdida de humedad. La temperatura óptima es de 2 a 9 ºC. Se comercializan como: Hierbas frescas condimentarias: albahaca, cebollino, coriandro, estragón, tomillo, hinojo, laurel, melisa, menta, hierbabuena, romero, salvia, etc. Flores comestibles: capuchina, pensamiento, borraja, caléndula, calabacín. d. Congelación Con el proceso de congelación se ha de tener en cuenta que la planta pierde textura al descongelar, pero en cambio es excelente para platos precocinados, donde lo que importa es el sabor y el aroma.

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El tiempo de congelación puede ser de 6 meses en frigorífico y de 10 a 12 meses en un congelador más potente y empleando bolsas de zip. Las plantas que se conservan mejor con la conservación son la albahaca, el ajo, el apio, borraja, cebollino, cilantro, estragón, tomillo, hierbabuena, perejil, mejorana, hierba luisa, menta, orégano, romero, ajedrea, salvia y melisa. e. Destilación La destilación es el proceso de transformación mediante el cual obtenemos aceites esenciales. Estos aceites son productos grasos compuestos por un número muy grande de compuestos químicos aromáticos muy volátiles de estructura y composición muy compleja. La producción de aceite esencial depende de la especie, la variedad, las condiciones de cultivo y ambientales a las que han estado sometidos los cultivos, los años de cultivo y de las propias características de la destilación. La destilación es un proceso físico muy sencillo y el sistema utilizado mayoritariamente es por arrastre de vapor de agua. Este sistema no necesita de unas instalaciones muy sofisticadas y tiene un rendimiento muy alto obteniéndose una calidad de esencia muy buena. Una destiladora se compone de: • • • •

Caldera Vaso de destilación Serpentina-Refrigerante Vaso florentino

El material vegetal recolectado y fresco (se puede dejar perder un poco de humedad) se pone dentro de un vaso de destilación procurando que quede bien repartido ocupando todo el espacio. Este recipiente una vez lleno, se cierra herméticamente y desde el fondo se hace pasar vapor de agua a una presión determinada. El vapor abre las glándulas donde está almacenado el aceite y lo arrastra formando una emulsión de vapor de agua y gotitas de aceite. Esta corriente va a parar a lo alto de la serpentina y es allí donde se refrigera y condensa en agua y aceite. Esta mezcla se aboca en el interior de un vaso florentino, donde por diferencia de densidades, se separan los dos líquidos. Para dimensionar la destiladora conviene tener en cuenta: • •

La cantidad de planta a destilar durante los años de máxima productividad. El período de recolección de cada especie a destilar.

Los aceites esenciales obtenidos se pueden almacenar en buenas condiciones (obscuridad, temperatura constante en torno a los 12ºC y 15ºC y en el interior de vidrio o bidones galvanizados) durante un largo período de tiempo. f.

Extracción

Consiste en someter la planta fresca o desecada a la acción de uno o más disolventes, para obtener un líquido o sólido que contenga los principios activos. Se puede hacer en condiciones atmosféricas normales, en depresión parcial o en presencia de un gas. Las plantas industriales utilizan sistemas en hornada, en batería o en flujo continuo, con uno o varios disolventes, e incluyen un equipo de reciclaje del disolvente. La extracción es un proceso químico que utiliza diferentes disolventes (más o menos polares) para obtener un líquido que contiene el principio activo deseado. El agua tiene un poder extractivo relativamente pequeño, comparada con otros disolventes también empleados. Uno 48

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de ellos y el más usado es el alcohol en diversas graduaciones. Muchas de las preparaciones extractivas (extractos) se realizan con este disolvente. Otros disolventes utilizados pueden ser: éter, cloroformo, acetona, propilenglicol, etc. 5.4 Segunda transformación. Envasado y Etiquetado. La segunda transformación consiste en el envasado y etiquetado de la materia prima. a. Envasado El embalaje de la materia prima es lo que la aísla del exterior. Puede hacerse en: -

Papel Sacos de papel Kraft Polipropileno, Poliamida Cajas de cartón o madera

Los aceites, en vidrio topacio o en envases forrados de aluminio. Polietileno, polipropileno y cloruro de polivinilo no son adecuados ya que absorben el aceite esencial. b. Etiquetado Las etiquetas identifican la materia prima. Deben contener una mínima información: -

Nombre en latín Nombre popular (opcional ya que varía geográficamente) Parte utilizada Presentación Número de lote Zona y fecha de recolección Fecha de caducidad Nombre del proveedor Peso neto

El albarán es la documentación que acompaña a un producto, lo identifica y define y permite confirmar la entrega del producto al cliente. Debe contar con la siguiente información: -

Nombre del proveedor Dirección Nombre del producto Lote Peso total de la partida Número de recipientes Número de pedido Número de albarán Fecha.

Concluyendo, las condiciones en que se realice la transformación afectarán a la calidad. Por ello, se deben considerar las siguientes observaciones: -

-

Si se secan bien podrán conservarse y transportarse manteniendo la calidad, las características organolépticas, el contenido en principios activos, la humedad, la microbiología etc. El tipo de envase condiciona la calidad, la conservación y la contaminación cruzada de la materia prima. Un correcto etiquetado permite identificar el producto y evitar errores. Una correcta manipulación durante la transformación permite mantener la calidad alcanzada en cultivo y recolección.

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c. Conservación La calidad en la conservación del producto se produce básicamente en dos actividades: el almacenaje y el transporte. i. Almacenamiento El producto cosechado debe ser almacenado en condiciones tales que mantengan la calidad, sanidad e inocuidad hasta llegar al consumidor. Un correcto almacenamiento del producto prolonga su vida útil. El proceso debe prestar atención a dos aspectos básicos que influyen en la calidad del producto final: -

Las características y condiciones del almacén. Los factores que influyen en el producto durante el proceso y el estado de almacenamiento del producto.

El almacenaje de planta se efectúa en sacos de papel o de arpillera de plástico, o en cajas, evitando en lo posible su fermentación si es planta fresca. Cada envase debe ir identificado con el nombre de productor, la especie, la forma de presentarla y la fecha de recolección. En muchos casos para evitar la presencia de microorganismos, se esteriliza la droga (óxido de etileno). Durante el almacenamiento pueden ocurrir alteraciones: oxidaciones por el aire, aceleración de reacciones por el calor, modificar la apariencia de la droga debido a la luz, o aparición de mohos por la humedad. Si la droga es muy higroscópica, en el almacenamiento se añade un deshidratante que normalmente va separado de la droga por una red. La droga se guarda en lugares sombríos a baja temperatura, secos y ligeramente ventilados, hay que evitar los insectos. Se prefieren cajas metálicas, a las de plástico; es mejor conservar la droga entera y pulverizar en el momento. Las drogas no se pueden conservar indefinidamente y se suelen renovar cada año o dos. Si son cortezas tres o cuatro años. •

Instalaciones para almacenamiento

Las instalaciones para almacenaje deben estar proyectadas y construidas de forma que: -

Esté alto, fresco, limpio y bien ventilado Protegido de la entrada de insectos y roedores Con temperatura < 20 ºC Luz y humedad controladas (