Rendimiento
de aceite esencial a partir de madera de Bursera graveolens:
Aprovechamiento de astillas, viruta y aserrín
Yield of
essential oil from Bursera graveolens wood: Utilization of chips,
shavings and sawdust
Miguel Puescas1, *;
Eber
Herrera1; José Moscol1.; José Solís2
1 Facultad de Ciencias Agrarias, Escuela de
Ingeniería Forestal y Medio Ambiente, Universidad Nacional de Tumbes. Ciudad
Universitaria, Av. Universitaria S/N, Tumbes, Perú.
2 Facultad de Ciencias Universidad Nacional de
Ingeniería, Lima.
* Autor corresponsal: mpuescasc@untumbes.edu.pe (M. Puescas).
ID
ORCID de los autores
M.
Puescas: 
http://orcid.org/0000-0003-1979-9572 E. Herrera: http://orcid.org/0000-0002-7255-9087
J.
Moscol: http://orcid.org/0000-0001-7898-7122 J.
Solis: http://orcid.org/0000-0001-5560-9241
RESUMEN
La presente investigación tuvo como objetivo
determinar el rendimiento de aceite esencial a partir de la madera seca de la
especie forestal palo santo Bursera graveolens. La madera se obtuvo del
área de la concesión forestal de la Universidad Nacional de Tumbes. Mediante la
utilización de herramientas manuales y mecánicas se transformó en aserrín,
viruta y astillas que consideramos dimensiones de 2 cm, 1 cm y 0,5 cm. Para la
extracción Se empleó el método de arrastre por vapor para la extracción del
aceite esencial a través el equipo destilador Dual con capacidad de 20 L de
agua. Los resultados determinaron que del total de madera seca recolectada y
posterior a su transformación sólo el 66,24% se encontraba en óptimas
condiciones para el estudio, perdiéndose un 33,76% debido a impurezas externas
e internas y a la técnica artesanal empleada en su transformación. Asimismo, el
contenido de humedad promedio fue de 13,89%. Finalmente, de las cinco muestras
el mayor rendimiento en aceite esencial fue para la viruta y aserrín con 13,76
y 14,53 mL/kg, respectivamente. Se concluye que al existir mayor superficie
expuesta de la madera seca de palo santo al vapor permite acarrear mayor aceite
esencial e influyendo directamente en el rendimiento.
Palabras
clave: aceite esencial;
destilación; astillas; viruta; aserrín.
ABSTRACT
The aim of this research was to determine the
yield of essential
oil from dry wood of the Palo Santo Forest species Bursera graveolens. The dry
wood was obtained from the forest concession area of the Universidad Nacional
de Tumbes. Sawdust, shavings, and chips (2x2 cm, 1x1 cm, and 0.5x0.5 cm) were
obtained using manual and mechanical tools. The steam dragging method was used
to extract the essential oil using the Dual Distiller equipment with a capacity
of 20 L. The results determined that of the total of dry wood collected and
after its transformation only 66.24% was in optimal conditions for the study,
losing 33.76% due to external and internal impurities and the artisan technique
used in the transformation. Likewise, the average moisture content was 13.89%.
Finally, of the five samples, the highest yield in essential oil was for
shavings and sawdust with 13.76 and 14.53 mL/kg, respectively. It is concluded
that the greater surface area exposed to the steam of dry Palo Santo wood
allows it to carry more essential oil and directly influences the yield.
Keywords: essential oil; distillation;
wood chip; wood shaving; sawdust.
Recibido: 25-04-2022.
Aceptado: 17-06-2022.
INTRODUCCIÓN
El árbol palo santo, es una bondad que nos oferta
la naturaleza (Monzote et al., 2012) y se desarrolla en los bosques xerofíticos
de la costa norte del Perú y sur del Ecuador (Santana et al., 2017).
Ecosistemas áridos que han sufrido y siguen siendo reducidos por la alta
presión antrópica, trayendo consecuencia no solo a la perdida de bosques
naturales, sino a los cambios radicales que se sienten hoy en día respecto a la
crisis ambiental mundial, desertificación y sequía, cambio climático, efecto
invernadero, extinción de especies y otros (Puescas, 2014). Esta especie tiene
un potencial único y posee un aroma agradable que nos hará competitivos si
proyectamos el desarrollo forestal sostenible y responsable.
A partir del 2008, la UNTumbes ha impulsado, a
nivel local y nacional, las primeras acciones para la conservación de esta
especie dada sus características de uso cultural por nuestros ancestros en
rituales y ceremonias religiosas; así como por su aroma e incienso aromático
que desprende su madera seca. Asimismo, ésta especie se ha promovido
internacionalmente teniendo como aliado a Plante et Planète, organización
francesa con quien se tiene un convenio de colaboración mutua, para la
investigación de las potencialidades de esta especie forestal, considerando el
aspecto social como ente del desarrollo forestal sostenible, especialmente de
familias rurales.
Con ese enfoque, obtuvo mediante Resolución
Directoral N° 154-2012/GOB.REG.TUMBES-DRAT-D, un área cedida que comprende
127,6284 hectáreas por un periodo de 30 años renovables, para establecer
estrategias a mediano y largo plazo con visión de desarrollo de investigación,
conservación y manejo del bosque, la fauna silvestre, el ecoturismo, servicios
ambientales, manejo de cuencas y suelos, extensión y divulgación, entre otros.
Permitiendo además la formación académico y profesional.
Esta área se encuentra en las zonas de vida
matorral desértico Premontano Tropical (md-PT/md-T), transicional a bosque seco
tropical (bs-T) y la zona de vida matorral desértico (md) (MINAG 2000), área de
donde se recolectó la muestra para el estudio.
Cabe indicar que en nuestra región Tumbes, la
especie palo santo se le puede encontrar en 231 955,12 ha y asociada a otras
especies como el algarrobo (Prosopis ssp.), charán (Caesalpinea pai
pai), ceibo (Ceiba trischistandra), hualtaco (Loxopterygium
huasango), guayacanes (Handroanthus chrysanthus y Handroanthus
billbergii), porotillo (Erythrina smithiana), barbasco negro (Dyctiolomam
peruvianum), zapote (Colicodendrum scabridum) y otras (Puescas,
2012).
El desarrollo de este árbol está en función de la
calidad de sitio y los diferentes factores ambientales que interactúan sobre él
y el medio físico, debiendo tener condiciones favorables para alcanzar alturas
hasta de 15 m, y copa de 12 m de diámetro. En el periodo de foliación se torna
un color verde claro. Asumimos que estos factores influyen en el rendimiento
del aceite esencial que nos oferta.
Este aceite es refinado y de alta calidad, de un
color amarrillo brillante y aroma agradable que al inhalarlo nos da la
sensación relajante y antiestrés, sintiéndonos emotivos, su suavidad al frotar
en la piel y poner en contacto con las yemas de los dedos y aplicar suavemente
nos elimina las tensiones y estrés, así como los dolores musculares.
Con el aceite esencial de palo santo se puede
elaborar una serie de productos entre ellos: repelente, usados contra insectos
y zancudos; lociones y cremas, para higiene y aseo facial y corporal,
ungüentos, en terapia para dolores musculares y articulares; jabones para aseo
de manos y corporal; velitas para aromatizar nuestras viviendas y venerar
nuestros santos (Flor et al., 2019).
A partir de estos productos se ha desarrollado una
serie de aplicaciones en ferias y eventos académicos con la participación de
docentes y estudiantes. Las aplicaciones del aceite esencial son diversas tanto
en la salud (Sánchez-Recillas et al., 2020; Sotelo et al., 2017), alimentación (Fernández-Ruiz
et al., 2018) y belleza (Hidalgo & Romero, 2016).
En los últimos años se han realizado
investigaciones para la obtención de aceite esencial de palo santo proveniente
de hojas (Cañarte-Vélez & Ponce-Párraga, 2021), ramas (Rama et al., 2016) (Vásquez
& Villena, 2008), frutos (Carrión-Paladines, et al. 2016) y madera seca
(Sotelo et al., 2017) aplicando distintas técnicas (AGUILAR, 2019); así por
ejemplo (Almeida & Cedeño, 2019) menciona que el aceite medicinal de Palo
Santo de Illari se obtiene mediante oxigenación asistida en la maceración de
pequeños trozos de madera de Palo Santo a 60 °C, con aceite mineral de origen
vegetal (esteroles). Obteniendo diferentes resultados y rendimientos. Sin
embargo, no se ha encontrado suficientes datos respecto al tema de rendimientos
de aceite esencial de la madera seca mediante la modalidad de astilla, viruta y
aserrín aseverando a priori que a partir de estos datos se planificará el
desarrollo sostenible e integral del bosque.
El estudio fue de tipo cuantitativo-descriptivo y
se realizó entre enero y octubre 2020. Se han establecido 2 etapas:
comprendidas, etapa en campo y etapa en laboratorio (Figura 1).
Etapa 1: En campo
Mediante un recorrido por el vértice B dentro de
la concesión forestal de la Untumbes, denominado: Taller de enseñanza e
investigación forestal y fauna silvestre en el ecosistema bosque seco
ecuatorial, ubicado en la margen derecha del río Tumbes, sector Garbanzal,
distrito de San Juan de la Virgen jurisdicción de la provincia de Tumbes, Perú,
se encontró cuatro muestras de madera seca a la intemperie, en estado natural.
Para evidenciar que las muestras de madera seca
eran de palo santo se procedió a identificar mediante sus características
organolépticas, esto debido a su peculiar aroma y color. Posterior a la
identificación se georreferenció la ubicación haciendo uso de un equipo GPS
Garmin 64S.
Finalmente, se colocaron las muestras en bolsas de
papel y sacos de polietileno para su conservación y transporte al laboratorio
de Dendrología de la Escuela de ingeniería Forestal y Medio Ambiente de la
universidad nacional de Tumbes.
Etapa 2: En laboratorio
Las actividades se desarrollaron en el Laboratorio
de Dendrología, de la Escuela de Ingeniería Forestal y Medio Ambiente, para tal
efecto, se realizó:
a)
Determinación
del rendimiento de madera seca para destilación: Una vez en el laboratorio se
procedió al pesado de la muestra, para lo cual se empleó una balanza
electrónica digital. Continuando con la limpieza externa de la madera seca,
eliminando restos de vegetales y arena, así como partes que se encontraban en
descomposición; pesando una vez más las muestras de madera para determinar la
pérdida de peso por impurezas. Finalmente, se procedió a conservar las muestras
en un área cerrada y/o ambiente oscuro, siendo empaquetadas con papel Kraft,
bolsas de papel y sacos de polietileno.
b)
Transformación
física de la madera: Las muestras de madera seca almacenadas en el laboratorio
debían ser transformadas. Ésta se hizo de forma artesanal y mecánica; es decir,
se utilizó herramientas domésticas como: cuchillo, machete para el picado de la
madera seca y la obtención de astillas de 2 cm, 1 cm y 0,5 cm aproximadamente;
y para el caso del aserrín y viruta se utilizó sierra circular, garlopa y cepillo.
Posterior a la transformación física de la madera
seca, se pesaron las muestras para determinar el porcentaje de pérdida de
madera de palo santo por acción de la técnica empleada y/o impurezas y/o
descomposición al interior de la muestra de madera seca.
c)
Determinación
del Contenido de Humedad (CH%): Fue necesario determinar el CH% de la madera
dado que influye en el rendimiento tanto en la madera como en el aceite
esencial. Para lo cual se tomó una muestra y se colocó en una estufa a ± 103
°C, realizando pesos sucesivos en intervalos de 24 horas hasta obtener un peso
constante de la muestra. Para ello se utilizó la fórmula (ITINTEC, 1971):
Donde: CH =
Contenido de Humedad en %; Ph = Peso de la madera en estado húmedo (g); Psh =
Peso de la madera en estado anhidra (g).
d)
Destilación
del aceite: El proceso para la destilación fue a través de la técnica de
arrastre por vapor; que consiste en colocar agua en la parte inferior del
recipiente y en la parte superior la muestra de madera seca, para que
posteriormente el vapor generado por la ebullición del agua arrastre el aceite
esencial y sea enfriado mediante un condensador por acción de un flujo de agua
inverso. Para el presente caso se utilizó el Destilador Dual que tiene una
capacidad de 20 L (agua), con quemador infrarrojo. En total se hicieron cinco
destilaciones, correspondientes a las muestras de madera seca: astillas (2, 1 y
0,5 cm), aserrín y viruta con un promedio de destilación de 2 horas por
muestra. Cada una de las muestras con un peso de 2,9 kg. Cabe indicar que esta
actividad se llevó a cabo durante la última semana del mes de agosto y primera
semana del mes de setiembre del 2020.
e)
Medición
del aceite esencial: Para la medición del aceite esencial durante el proceso de
destilado se utilizó un vaso Erlenmeyer de 500 mL, para colectar el agua y el
aceite esencial procedente de la destilación. Posteriormente, se vierte a una
pera de decantación, se espera un momento para que se separe completamente el
aceite y el agua; procediéndose con la separación de los dos líquidos. El
aceite esencial se coloca en una probeta de 250 mL para medir el volumen de
aceite esencial obtenido.
f)
Conservación
del aceite esencial: Debido a su sensibilidad y volatilidad del aceite esencial
de palo santo, se usó envases de vidrio oscuros con tapa esmerilada y se
envolvió en papel metal. Conservándose en refrigeración de manera permanente. Técnica
aplicada al proceso, en campo y laboratorio.
Figura 1. Procedimiento
experimental.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1. Rendimiento:
madera seca
Las cuatro
muestras de madera seca de palo santo encontradas a la intemperie en la
concesión forestal de la Untumbes fueron halladas en la coordenada UTM 563
444,1504 (E), 9 602 055,1340 (N), Datum PSDA 1956, zona 17.
En la tabla 1
se muestra los resultados de los pesos iniciales de las muestras de madera
obteniendo un peso total de 23,22 kg, es decir las muestras madera seca de palo
santo en bruto (tal como se encontró en el bosque). Sin embargo, debido a la
presencia de impurezas (restos vegetales y arena) y a un estado de
descomposición en algunas partes de la madera este valor se reduce a 17,62 kg.
Por
consiguiente, solo el 75,89% de la madera seca inicial es apta para la
operación de transformación física de la madera en astillas de 2 cm, 1 cm, 0,5
cm, viruta y aserrín. No obstante, la estimación del porcentaje de pérdida de
material (madera seca) toma relevancia para la planificación en el
aprovechamiento de este insumo natural.
Tabla 1
Rendimiento de madera apta para su transformación
física
|
Muestra
|
Peso inicial (kg)
|
Peso final (kg)
|
R%
|
Observación
|
|
1
|
7,253
|
5,525
|
76,175
|
24,11% de la
madera presenta un estado de descomposición, ello se debe a factores
ecológicos y antrópicos.
|
|
2
|
5,224
|
4,117
|
78,809
|
|
3
|
5,021
|
3,756
|
74,805
|
|
4
|
5,723
|
4,223
|
73,789
|
|
Σ Total
|
23,22
|
17,62
|
75,89
|
|
2. Rendimiento de
madera seca posterior al astillado, viruta y aserrín
De la madera
apta para ser transformada en pequeñas astillas, virutas y aserrín, es
necesario indicar que existe una depreciación de 12,71%, valor que se pierde
debido a la operación que se aplicó en el momento del uso de las herramien-tas
como cuchillo y machete, así como la sierra circular, garlopa y cepillo
(herramientas de carpintería). Datos que influyen al final del proceso para
obtener el aceite esencial y se deben tomar en cuenta. En el estudio obtuvimos
un peso final de 15,36 kg, equivalente al 87,29%.
Este valor
obtenido puede variar si se cambia o mejora la técnica de transformación física
de la madera y/o las condiciones del estado natural en campo son favorables o
desfavorables.
Tabla 2
Rendimiento en proceso de astillado, viruta y
aserrín, apta para extracción de aceite
|
Muestra
|
Peso inicial (kg)
|
Peso final (kg)
|
R%
|
Observación
|
|
1
|
5,525
|
4,739
|
85,774
|
12,71% de
madera se pierde al momento de ser transformada en astillas, viruta y
aserrín, debido a la técnica de transformación y a las impurezas interiores.
|
|
2
|
4,117
|
3,691
|
89,652
|
|
3
|
3,756
|
3,234
|
86,102
|
|
4
|
4,223
|
3,700
|
87,615
|
|
Σ Total
|
17,62
|
15,36
|
87,29
|
|
3. Contenido de
Humedad de la muestra (CH%)
Los valores del
contenido de humedad en la muestra, está basado en la cantidad de agua que
contiene la madera seca; ésta se puede encontrar en las paredes celulares, así
como ocupando las cavidades celulares o lumen de los elementos vasculares. El
contenido de humedad que presento la muestra fue de equilibrio porque la madera
se encontró al estado natural. Fue necesario determinar el CH% de la madera
utilizada, debido a que también influye en el rendimiento, tanto en el peso de
la madera como en la obtención del aceite esencial (Tabla 3). Después de tres
pesos se obtuvo el peso constante y con ello se determinó un contenido de
humedad promedio de 13,89%.
Cabe indicar
que el contenido de humedad puede variar dependiendo de la estación del año y
las condiciones meteorológicas puesto que la madera es un material
higroscópico, es decir, como material poroso puede ganar o perder agua de
acuerdo a las condiciones del medio.
Tabla 3
Porcentaje de humedad por tipo de muestra
|
MUESTRA
|
TIPO
|
PH (G)
|
PSH (G)
|
CH%
|
|
1
|
ASTILLAS DE 2
CM
|
39,840
|
34,931
|
14,053
|
|
2
|
ASTILLAS DE 1
CM
|
41,001
|
35,97
|
13,987
|
|
3
|
ASTILLAS DE
0,5 CM
|
40,967
|
35,865
|
14,226
|
|
4
|
VIRUTA
|
34,428
|
30,299
|
13,628
|
|
5
|
ASERRÍN
|
31,244
|
27,518
|
13,540
|
|
PROMEDIO
|
37,496
|
32,917
|
13,89
|
Figura 2. Actividad relacionada al
(CH%): A) muestras de madera transformada, B) Peso de las muestras, C) secado
de muestras en estufa - Laboratorio de Dendrología.
4. Rendimiento de
aceite esencial de palo santo
La que destilo
menor cantidad de aceite esencial fue la que tenía dimensiones de 2 cm (Tabla
4), obteniéndose solo 26,0 mL, mientras que la muestra con astillas de 0,5 cm,
destiló 36,15 mL. A menor tamaño existe un mayor rendimiento, debido a que el
vapor de agua no logra ingresar a las cavidades interiores de las astillas con
mayor tamaño. Motivo por el cual la muestra de aserrín es la que reportó mayor
cantidad obteniendo 42,13 mL de aceite esencial de palo santo. Para la viruta
reportó un 39,90 mL de aceite esencial, esto podría explicarse debido a que el
espesor de la viruta no es lo suficientemente fino como para permitir la
penetración del vapor en el interior de la misma. El contenido de humedad de
las muestras puede ser un factor determinante en su rendimiento.
Tabla 4
Rendimiento de aceite esencial en mL/kg
|
Muestra
|
Tipo
|
Peso kg
|
Aceite mL
|
R% (mL/kg)
|
|
1
|
Astillas de 2
cm
|
2,90
|
26,00
|
8,97
|
|
2
|
Astillas de 1
cm
|
2,90
|
35,05
|
12,09
|
|
3
|
Astillas de 0,5
cm
|
2,90
|
36,15
|
12,47
|
|
4
|
Viruta
|
2,90
|
39,90
|
13,76
|
|
5
|
Aserrín
|
2,90
|
42,13
|
14,53
|
|
|
Σ Total
|
14,50
|
179,23
|
|
|
CV
|
2,90
|
35,85
|
12,36
|
La muestra de
aserrín presentó mayor rendimiento de aceite esencial (Tabla 4, 14,53 mL/kg),
Por su parte Cañarte-Vélez & Ponce-Párraga (2021) obtuvieron 0,880 mL/kg de
aceite esencial proveniente de madera seca hecha viruta; resultados muy inferiores
a los obtenidos en la presente investigación. Según Pinela (2018) se obtiene
0,750 L de aceite esencial por cada 15 kg de aserrín de palo santo durante un
periodo de tiempo variado (6 a 8 horas). Estas diferencias pueden deberse al
estado verde de la madera, al sitio y condiciones climáticas. (Mora, 2014)
concluye que la extracción de aceite esencial de palo santo presentó un
rendimiento de 2,77% cuando se trabajo con la madera de forma de astillas,
mientras que en forma de viruta alcanzó un 3,49%, Estos resultados reafirman
que la madera seca de palo santo en forma de viruta es superior a la astilla-
Figura 3. Actividad relacionada al
proceso de destilación-aceite esencial: A) preparación del equipo con muestra-viruta
B) Equipo de destilación, dual de 20 L, C) Materiales de laboratorio utilizados
en el proceso, D) Decantación con pera de vidrio, E) Medición del aceite
esencial final, F) aceite esencial final obtenido.
CONCLUSIONES
El rendimiento
respecto a la madera seca de la especie Bursera graveolens presenta
depreciación respecto a su peso, considerando que es material orgánico y se
encuentra expuesto a los factores climáticos que lo van a degradar, sin embargo,
se debe considerar que existe una merma de 35% que se obtendrá de madera apta
para la destilación de aceite esencial. En la investigación se ha generado
información técnica de la capacidad productiva respecto al rendimiento de
aceite esencial de madera seca de Bursera graveolens, aplicando el
arrastre por vapor, con destilador dual de capacidad 20 L, material residual
procedente de zona de vida matorral desértico correspondiente al área de la
concesión forestal de la UNTumbes. Los rendimientos del aceite esencial a
partir de la madera seca de la especie palo santo está en función de las
variables: calidad de sitio, contenido de humedad y superficie de contacto con
el vapor de agua, Finalmente, la información generada en el presente estudio
permitirá contribuir en la planificación de actividades de aprovechamiento
forestal sostenible.
Los autores
agradecen el financiamiento de la Universidad Nacional de Tumbes, Laboratorio
de Dendrología, Escuela de Ingeniería Forestal y Medio Ambiente y al Consejo
Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica (CONCYTEC), Contrato
N° 02-2018-FONDECYT-BM-IADT-MU.
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