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Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Los supercríticos

¿Puede no ser transparente, sino turbia y opalescente una muestra de agua totalmente pura?. Seguramente todos coincidiríamos en responder a esta pregunta con una rotunda negación. Pero estaríamos equivocados. En las condiciones que, científicamente, se denominan supercríticas, el agua y otros muchos fluidos se comportan de modo muy peculiar y sus propiedades se alteran profundamente.

En el caso concreto de una muestra de agua, situada en un recipiente completamente cerrado y transparente, a una temperatura alta, por ejemplo, superior a 374 ºC, es un gas transparente y homogéneo, que al dejarlo enfriar (temperatura de ebullición) se separaría en dos fases, líquida y gaseosa, ambas transparentes. Sin embargo, si nuestra muestra inicial del agua transparente, pura y gaseosa, estuviese encerrada en su recipiente, a las mismas condiciones de alta temperatura, pero a una presión mucho mayor (221 atmósferas, con una densidad de 322,2 kilos por metro cúbico), al enfriar y alcanzar los 374 ºC, adquiriría un aspecto turbio y lechoso, que se conservaría así hasta que por enfriamiento sucesivo atravesase la transición de fase crítica y se llegase a las dos formas clásicas en equilibrio: líquido y gas. Para cada sustancia su punto crítico viene definido por unos valores determinados de temperatura, presión y densidad críticas.

ALIMENTOS. En lo que, a primera vista parecería pasar a otro tema, la industria alimentaria es un sector de alta incidencia económica y social en España. En los solo 5 años transcurridos desde 1985 a 1990 el valor de la producción alimentaria española pasó desde 24 mil millones de euros a 33 mil millones. Es importante el que ya se aproxime al 80% la proporción de productos elaborados respecto al valor de la demanda final de alimentos. Pues bien, la preocupación creciente de los consumidores por los aspectos relacionados con la higiene, la seguridad, el medio ambiente y, primordialmente, la salud, hace que en los últimos años haya cobrado especial interés el concepto de alimentos funcionales, sin restos de plaguicidas o de contaminantes ambientales.

El concepto de alimento funcional es aplicable a un amplio grupo de productos diseñados con objetivos determinados. Usualmente son enriquecidos, bien añadiéndoles o bien desarrollando en ellos durante su procesado, diversos componentes naturales (antioxidantes, ciertos ácidos grasos, carotenoides, fibras, sabores, etcétera) que se consideran beneficiosos para la salud. En sus etiquetas puede rezar el distintivo "sin aditivos artificiales" y, lógicamente, es coherente con este concepto el que los ingredientes naturales añadidos se hayan obtenido del modo posible más limpio y respetuoso hacia el medio ambiente. Ello es difícil de lograr con los métodos fisicoquímicos tradicionales. Para conseguirlo, la tecnología de los fluidos supercríticos puede constituir una ayuda inestimable. Y es claro que la competitividad, derivada de la desaparición de barreras aduaneras obliga a que la industria alimentaria española haya de estar al tanto de las últimas novedades en las tecnologías relacionadas con este tipo de alimentos.

SUPERCRÍTICOS. Los ingredientes alimentarios suelen extraerse mediante disolventes. El poder de disolución de los fluidos supercríticos se conoce desde hace más de 120 años. Las bases tecnológicas de la extracción supercrítica fueron diseñadas hace unos 30 años. Sus propiedades más sobresalientes son versatilidad, selectividad, alto respeto medioambiental, posible procesado en condiciones suaves de temperatura y ausencia de alteraciones químicas, permitiendo obtener productos de alta calidad, con sus propiedades naturales intactas, exentos de residuos de disolventes.

Sin embargo, esta tecnología aun no está muy extendida, aunque existen diversos procesos industriales en los que su uso se está ampliando: extracción de oleorresinas, aromas, colorantes o diversas aplicaciones bioquímicas, farmacológicas y cosméticas. Quizá, su mayor dificultad de aplicación se debe a la necesidad de un preciso diseño tecnológico previo para cada proceso, es decir, de una adecuada Investigación. En España varios grupos tienen acreditada solvencia internacional al respecto, entre los que cabe destacar los del Área de Tecnología de Alimentos de la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de Madrid y, en la Facultad de Química de la Universidad de Murcia, el Grupo de Investigación de Biotecnología Agroalimentaria del Departamento de Bioquímica, Biología Molecular (B) e Inmunología.

Un ejemplo nos permitirá comprender las ventajas. Se trata del uso del gas no tóxico dióxido de carbono como fluido extractor supercrítico. Las condiciones supercríticas de temperatura (31,1 ºC), presión (72 atmósferas) y densidad (0, 47) para este gas son muy asequibles. En condiciones supercríticas el dióxido de carbono, como otros gases, adquiere poder de solvatación (una propiedad típica de los líquidos) y puede ser usado como disolvente de diversos componentes alimentarios, aprovechando, además, su baja viscosidad, alto coeficiente de difusión, gran penetrabilidad y elevada velocidad de extracción. Otra ventaja adicional es que, variando las condiciones de presión y temperatura y, con ello, la densidad del fluido supercrítico, se puede cambiar su selectividad como disolvente hacia diversos componentes, extrayéndolos diferencialmente, sin necesidad de cambiar el fluido extractante.

Y la eliminación del disolvente, para aislar el ingrediente puro extraído, no puede ser más sencilla. Basta reducir la presión y el fluido supercrítico se convierte en gas que se evaporará espontánea y totalmente. La adición de otros componentes, como acetato de etilo, al dióxido de carbono suele extender grandemente su grado de aplicabilidad.

DESCAFEINAR- La eliminación de la cafeína de las semillas verdes del café es una de las aplicaciones más clásicas de la técnica de extracción que estamos comentando. A 259 atmósferas de presión el dióxido de carbono supercrítico actúa sobre las semillas humedecidas de los granos verdes de café de un modo muy específico, disolviendo la cafeína sin tener casi efecto sobre el resto de los componentes. Adicionalmente, el dióxido de carbono se hace recircular sobre carbón activado, que adsorbe sobre su superficie a la cafeína. En 5-8 horas, usando temperaturas moderadas de extracción, se puede conseguir una adecuada eliminación de la cafeína superior al 99%. En el pasado, una dificultad del sistema era que, tras la saturación, el carbono podía ser regenerado y activado, pero no así la cafeína. Por ello, se ha mejorado el proceso de extracción con dióxido de carbono supercrítico con ciertas variantes: 1) Haciendo el proceso más continuo, retirando a intervalos de 15 minutos los granos de café ya descafeinados situados en el fondo de la torre de extracción que es rellenada en su parte superior con igual cantidad de granos verdes frescos; 2) En lugar de usar carbono activo utilizar agua para quitar la cafeína del dióxido de carbono recirculante. Con ello se puede recuperar la cafeína, purificarla y usarla en aplicaciones específicas.

Los procesos de extracción con fluidos supercríticos son clasificados por la exigente FDA estadounidense como GRAS ("generally regarded as safe"), es decir, saludables, y solo cabe desear que la industria agroalimentaria española y, más concretamente, la del Levante español, incremente su interés por esta clase de tecnologías, saludables y respetuosas con el medio ambiente.